空腹式拱桥新型拱轴线研究

将常规线型作为空腹式拱桥的拱轴线,有着方法上和理论上的不完善.基于空腹式拱桥的实际恒载分布,提出将主拱圈自重与行车道系自重之和的压力线作为拱轴线,由受力平衡微分方程,使用四阶Runge-Kutta法进行求解,提出用悬索线与抛物线的组合作为空腹式拱桥新型拱轴线,通过数学分析、拱轴线坐标、主拱圈内力和实际算例,验证了其合理性.     

大跨度拱桥拱轴线优化研究

以一条初始的拱轴线形及某种特定的荷载工况为基础,建立有限元模型,根据拱轴线优化的基本原理,通过有限元程序的迭代计算,求得在特定荷载下拱圈上的各个离散点接近于压力线的坐标;再利用曲线拟合的方法得到可应用于实际工程的各次抛物线形,并从中选出最合理拱轴线。最后,给出了详细的工程算例,算例结果表明：文中所提出的算法较好地减少了拱轴线与压力线的偏差,改善了拱圈的受力状态。     

基于APDL语言的拱轴系数m优化分析

剖析了悬链线拱轴系数的计算原理,对比分析了两种拱轴系数的优化算法特点,介绍了基于APDL语言的拱轴系数优化流程,依托某下承式钢管混凝土梁拱组合市政桥梁,开展拱轴系数优化计算,分析并比较了圆弧线、抛物线及优化后的悬链线三种线形作为拱轴线时的主拱肋各截面偏心距。分析结果表明:基于"压力线与拱轴线偏离最小法"对拱轴系数进行优化,经过6次迭代后,可快速获取合理拱轴系数,优化拱轴系数后的拱肋,正、负弯矩降低了25%左右,受力状态得到明显改善;抛物线与优化拱轴系数后的悬链线拱肋偏心距基本一致,两者拱肋弯矩数值也基本相等;小跨径拱桥拱轴线采用圆弧线时,与采用抛物线与悬链线相比,可改善拱肋拱顶区域受力,但却是以牺牲拱脚处受力为代价;在设计时,建议选择抛物线作为小跨径钢管混凝土拱桥拱轴线形。     

八字形刚架拱桥的压力线控制区研究

对常规混凝土拱桥习惯用压力线与拱轴线的吻合程度来衡量拱圈受力是否合理,将此概念延伸引用于所有混凝土结构,如混凝土梁桥(受弯构件),多折线刚架(压弯构件)等,提出在合理施加预应力条件下,总可以使压力线与构件轴线的偏离程度控制在一定范围之内,使全截面处于受压状态。在此基础上提出在适宜条件下具有综合优势的预应力混凝土八字形刚架拱桥,并推导了其压力线包络图控制区为-Ks≤E≤Kx。     

八字形刚架拱桥的压力线控制区研究

对常规混凝土拱桥习惯用压力线与拱轴线的吻合程度来衡量拱圈受力是否合理,将此概念延伸引用于所有混凝土结构,如混凝土梁桥(受弯构件),多折线刚架(压弯构件)等,提出在合理施加预应力条件下,总可以使压力线与构件轴线的偏离程度控制在一定范围之内,使全截面处于受压状态。在此基础上提出在适宜条件下具有综合优势的预应力混凝土八字形刚架拱桥,并推导了其压力线包络图控制区为-Ks≤E≤Kx。     

上承式异型拱桥拱轴线的选型

研究上承式异型拱的结构受力特征以及其与对称拱在受力上的差异,引入"异型系数"来描述异型拱的不规则程度,大量算例表明,几种常用的拱轴线中,在不同异型系数和不同矢跨比下,上承式异型拱的拱轴线采用"悬链线(大拱侧)+抛物线(小拱侧)"组合时拱内弯矩最小。     

扩大截面法在刚架拱桥加固中的应用

国内许多刚架拱桥在运行期间经常发现荷载的压力线严重偏离了拱轴线,跨中实腹段主梁下缘与拱腿根部上缘分布着大量裂缝,部分裂缝超出了规范限值。结合某工程实例探讨利用扩大截面的方法对桥梁进行加固,以提高结构的受力性能和耐久性。经加固前后比较,结果表明此方法不但工艺简单、施工方便、工程造价低,而且施工完成后结构受力状况好。     

劣化拱轴线大跨石拱桥拱上建筑调载工序研究

在分析附加内力对劣化拱轴线大跨度石拱桥内力影响的基础上,运用影响线加载法对拱上建筑进行分节段分步骤调整,通过Midas/Civil结构软件对调载工序进行验证,提出劣化拱轴线大跨度石拱桥拱上建筑合理调载工序。工程实践应用表明,所提出的劣化拱轴线大跨石拱桥拱上建筑调载工序是合理的、可行的。     

多源荷载作用下合理拱轴的近似解析

针对多源荷载下合理拱轴没有通用求解方法的现状,提出该问题的近似解析方法——线型组合法。该方法通过对多源荷载的分析,将其拆分为若干个单一类型荷载的和,分别求解各单一类型荷载作用下的压力线及水平推力的解析,按照各单一荷载的水平推力对总推力的贡献比例,对各自压力线进行线性组合,即得到多源荷载作用下合理拱轴线的近似解析。基于数学与力学的基本原理,通过对多源荷载中单一类型荷载数学表达函数三个层次的推演,证明了本文方法。以若干典型多源荷载作用下合理拱轴线的求解作为算例,从压力线坐标、主拱圈弯矩及水平推力等方面,验证本文方法的通用性与精确性。算例结果表明,本文方法可以简便的求得多源荷载作用下合理拱轴线的近似解析,具有较好的通用性;本文方法所得到的拱轴线与实际的合理拱轴线误差很小,主拱圈弯矩也较小;本文方法的推力在连续荷载工况下是精确解,当有离散集中力时,推力的微小误差主要来自离散集中力的连续化。     

不同滑带角度滑坡作用下隧道衬砌结构受力特征

随着越来越多的隧道工程穿越滑坡区，滑坡与隧道相互作用过程的研究尤为重要. 为研究不同滑带角度滑坡对隧道衬砌结构受力的影响，以大（同）准（格尔）铁路南坪隧道为例，采用室内模型试验、数值模拟的方法，对0°、10°、20°、30°、40°、50°不同滑带角度条件下滑坡推力作用下隧道衬砌结构受力的影响特征及变化规律进行研究. 研究结果表明:滑带角度越小，隧道变形越大，作用在隧道衬砌结构上的弯矩、剪力及土压力越大，并在拱脚处出现最大值，形成隧道拱结构左右受力不对称特征，呈现偏压现象；通过计算隧道拱结构左右两侧的竖向偏压应力比显示，在拱肩位置且滑带为0时，偏压应力比为1.17，随着滑带角度的增大，隧道衬砌拱结构左右应力差越来越小，趋于平衡拱；在拱脚位置，偏压应力比随滑带角度的增大而逐渐增大，隧道衬砌拱结构左右两侧所受应力差越来越大，趋向于偏压隧道，最小偏压比和最大偏压比分别为1.08、1.87.      

下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法

为了得到下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法，建立了恒载作用模式和合理拱轴线微分方程，得到合理拱轴线的解析解；在解析解的基础上，定义了主拱恒载占比系数，得到了基于矢跨比和主拱恒载占比系数的合理拱轴线快速求解计算方法；采用拱桥设计规范、工程案例与相关研究成果，验证了本文方法的可靠性。研究结果表明:下承式拱桥的恒载作用模式可等效为连续均布恒载+主拱恒载的形式，合理拱轴线为悬链线，相应的拱轴系数由矢跨比和主拱恒载占比系数共同决定；拟合出的不同矢跨比下的拱轴系数与主拱恒载占比系数的函数关系式为线性相关关系，决定系数大于0.99，说明拟合公式准确；工程中下承式拱桥矢跨比范围为1/3~1/8，相应的拱轴系数范围为1.000~1.792，常见的矢跨比范围为1/4~1/5，相应的拱轴系数范围为1.000~1.465，与工程案例中拱轴系数统计结果的吻合度较高，说明计算结果可靠；工程中常见主拱恒载占比系数范围为0.1~0.5，对应的拱轴系数范围为1.102~1.364，与拱桥设计规范中的取值范围接近，证明了规范取值的合理性；当主拱恒载占比系数小于0.5且矢跨比小于1/7，或主拱恒载占比系数小于0.1时，拱轴系数接近于1.000，即合理拱轴线可采用二次抛物线；利用查表法或简化公式法，可以快速求得合理拱轴线方程；与已有研究成果相比较，主拱截面弯矩、偏心距和偏心距平方和的偏差均在5%以内，证明了本文计算方法的正确性。      

三次样条插值确定拱桥合理拱轴线的方法探讨

探讨了在拱桥设计中利用给定的设计初始条件,计算出合理拱轴线的特征点坐标,应用三次样条插值方法拟合出拱桥设计拱轴线,算例表明三次样条插值方法确定的拱轴线能较精确地逼近拱桥的恒载压力线,从而有效地减少拱桥主拱圈的弯距及剪力。     

用悬高测量法进行拱轴线检测

对于拱桥,确定拱轴线形是拱桥检测评估和维修加固的基础工作。本文以景观桥为例,对利用全站仪悬高测量原理测量测定拱轴线形的方法进行了探讨。结果表明该方法具有操作简单,方便快捷,精度高,拱圈线形测量效果较好,特别适合对无预置观测点的旧桥线型观测。     

系杆拱桥吊索索力施工监控测量方法的研究

以某系杆拱桥为依托工程,针对吊索索力的诸多影响因素,提出用千斤顶张拉油压表读数测量法与索自振频率振动测量法相结合的方法对系杆拱桥吊索索力进行监控测量,即首先用千斤顶张拉油压表读数测量法对吊索索力进行监控测量,然后用测量的索力对索自振频率振动测量法中的索力系数进行标定,最后再用标定后的索力系数及索自振频率振动测量法对系杆拱桥吊索索力进行监控测量,结果表明,该方法不仅同时拥有千斤顶张拉油压表读数测量法与索自振频率振动测量法的优点,而且测量精度较高,完全可以满足索力监控测量中较高精度的要求与实际工程的需要,可广泛应用于系杆拱桥吊索索力的监控测量。     

700 m级中承式缆拱桥设计

随着拱桥跨径的增加,拱肋稳定性问题突出,且巨大的推力需通过系杆或基础平衡,大跨度悬索桥的庞大锚碇耗资巨大. 针对这两个问题,结合拱和缆索的受力特点,提出一种新的桥梁结构体系——中承式缆拱桥. 首先,在主跨和边跨均加入拱圈;其次,去掉悬索桥锚碇,将主缆锚固于边拱拱脚;最后,通过选取适宜的垂跨比、矢跨比及拱轴系数,保证结构在恒载作用下主缆张力、主拱推力、边拱推力在数值上基本相等,从而使结构处于无推力状态并达到改善结构力学性能的目的. 给出了新型桥的具体结构形式和受力机理,并以700 m跨径为例对其进行设计研究,对其施工过程提出了设想. 有限元计算分析表明:中承式缆拱桥的拱与缆索共同承担桥面荷载,与同条件下的连续拱桥相比,其强度承载力提高约25%,稳定承载力提高约70%,同时恒载作用下结构产生的水平力基本为0,为突破拱桥跨径奠定了坚实的基础.