数值分析法计算拱轴系数

计算拱轴系数是拱桥设计的重要组成部分。本以有限元方法为基础，从数值分析角度，建立拱轴系数与拱内弯矩关系式，并采用线性规划方法计算最优拱轴系数。针对上述算法，在Fortran PowerStation4.0环境下开发了相应的计算软件。     

既有RC拱肋不利车载效应随刚度损伤的变化

为合理评估既有RC拱桥的承载能力,对损伤后拱肋最不利车载效应的变化问题进行了研究.采用机动法分析了拱肋区段刚度损伤后各典型截面弯矩和轴压力影响线的变化情况.在此基础上,按照现行公路桥涵设计通用规范中的车道荷载布置方式,并结合正交试验设计方法,研究了具有不同拱轴系数、矢跨比和跨度参数的无铰拱肋各典型截面的不利弯矩和轴压力值随损伤程度的变化规律.结果表明在无铰拱肋中各截面不利轴压力值随损伤程度的变化不大,而不利弯矩值则有较大变化;当损伤程度相同时,拱顶截面不利负弯矩对应的变化系数值最大,而拱脚截面不利正、负弯矩对应的变化系数值相当,且数值也较大.     

新型钢-混组合拱桥拱厚系数和分界点位置研究

为适应拱圈内力变化需求,同时充分利用材料强度,提出一种拱脚段采用混凝土结构、其余段采用钢箱结构的钢-混组合拱桥形式。考虑到分界点位置和拱厚系数对此类拱桥力学性能影响显著,以万州长江大桥为依托展开研究。运用有限元软件Ansys分析不同分界点和拱厚系数下主拱变形、最优拱轴系数、主拱内力变化规律。研究发现:变截面拱圈轴力较等截面小;拱厚系数越小,主拱轴力和应力越小,其对拱轴系数选取和拱圈变形影响越大;变截面拱圈分界点位于L_0/4~L_0/3.5段,拱圈变形较合理;当分界点位置超过L_0/4截面后,为控制截面弯矩,拱厚系数取值应大于0.6。     

小矢跨比上承式混凝土连拱拱桥设计方案优化

井田大桥为74m+128m+74 m小矢跨比上承式钢筋混凝土三孔连拱拱桥,采用Midas/Civil软件建立全桥三维有限元模型分析结构在全施工过程中的受力状态,探寻小矢跨比连拱拱桥的合理成拱方案,优化主拱拱圈的拱轴系数与局部构造.结果 表明,缆索拼接方案的拼接界面不能满足小矢跨比拱桥的弯矩需求,挂篮悬浇方案则可以保证结构的整体性、安全性及美观性;增加拱轴系数能减小拱脚负弯矩,增加拱顶正弯矩,对L/4截面的弯矩影响不显著,综合平衡全拱圈正负弯矩,井田大桥主拱圈拱轴系数取2.6;优化拱圈截面形式后,主拱圈最大压应力处于相对均衡水平,且拱顶负弯矩大幅降低,使全桥内力分布更为合理.     

关于《公路钢管混凝土拱桥设计规范》中拱肋刚度取值问题的探讨

针对钢管混凝土拱桥设计时拱肋刚度取值方法各异的问题,即现行《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T D65-06-2015)采用统一理论,而《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB50923-2013)采用叠加理论。以实桥工程为依托,采用有限元分析的方法,对钢管混凝土拱肋在不同计算理论下的内力和位移进行分析。结果表明,两种理论下钢管混凝土拱肋轴力几乎没有变化,而弯矩则有较大差异,同时拱肋位移也相差较大。对其原因进行探究,为工程实践提供参考。     

上承式拉索组合拱桥静力性能研究

介绍一种新型的上承式拉索组合拱桥。从立面上看,拱肋和桥面结构之间除了拱上立柱之外,另外还安装5对斜拉索,目的是通过调整拉索的索力来改变拱肋弯矩大小。采用RMV8i建立了200 m跨径的上承式拉索组合拱桥的有限元模型,计算在恒载和活载作用下的结构内力和截面应力,并与相同跨径的普通上承式钢管混凝土拱桥进行对比。结果表明,在恒载和活载作用下拱肋弯矩和拱顶轴力明显减小。     

钢管混凝土拱桥拱肋接缝错台问题研究

选取拱肋截面为单圆管、哑铃形、桁式的钢管混凝土拱桥各一座,建立有限元模型,分析了钢管拱肋接缝错台对成桥状态下受力性能和截面承载力的影响。研究结果表明:接缝错台对拱肋轴力、竖向变形几乎没有影响,而对拱肋截面弯矩影响较小;错台幅值的增大,会造成钢管混凝土截面承载力逐渐降低,承载力的下降幅度与错台值、钢管面积的变化率基本呈线性相关的关系。在目前规范规定的错台限值情况下,截面弯矩最大变化率不超过1.2%;截面承载力下降幅度不超过4%;目前桥梁施工规范中对接缝错台的限定较为合理。     

大跨度拱桥矩形拱肋静风阻力研究

针对拱桥矩形拱肋静风阻力传统计算方法的不足,给出更合理的拱肋阻力计算方法。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法及流场显示技术,计算分析二维拱肋截面阻力系数与三维曲拱肋阻力系数,并对某实际大跨度拱桥的缩尺模型进行风洞试验,分节段测试其静风阻力。结果表明:高宽比对阻力系数影响不明显;阻力系数随拱肋间距比的增大存在跳跃现象,对二维拱肋截面该跳跃区间为3S/H4,对三维曲拱肋为1.5S/H2;按三维拱肋阻力系数计算的静风阻力最接近该桥试验结果,若按二维拱肋截面阻力系数计算将明显偏小,而按规范方法又过于保守。建议在工程设计中采用三维曲拱肋阻力系数进行静风计算。     

上承式大跨度钢管混凝土拱桥地震反应分析

为研究上承式大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应性能,以大型有限元计算软件ANSYS为平台,分别以纵向＋竖向和横向＋竖向迁安波与EI Centro波作为输入地震波,对跨径为430m的上承式钢管混凝土拱桥——支井河特大桥进行了地震反应分析。研究结果表明：前10阶振动以侧向振动为主,表明桥纵向刚度远大于侧向刚度;拱肋抗震设计最危险截面是拱脚截面,地震反应内力最大;横向＋竖向地震动输入时拱肋轴力及弯矩略大于纵向＋竖向地震动输入时,相差幅度不大,但横向＋竖向地震动输入时弯矩My远大于纵向＋竖向地震动输入;在横向＋竖向地震动输入下最危险截面——拱脚处的地震反应轴力内侧拱肋大于外侧拱肋。     

大跨度拱桥边拱钢拱肋与刚性系杆连接区域试验研究

广州新光大桥主桥为预应力混凝土刚架-钢桁拱桥,受力较为复杂,尤其是边拱肋与系杆连接区域在承受拱肋与桥墩传递的轴力和弯矩的同时,还要承受系梁的拉力。对该连接区域进行1∶3.2缩尺模型试验。通过特殊设计的试验台座,准确模拟了加载与边界条件。建立了该区域的三维有限元模型。从试验和计算两方面证明了该连接部位的设计是安全合理的。     

大跨径无铰拱桥拱肋温差变位估算

为分析整体温差对大跨径无铰拱桥拱肋各控制断面变位的影响,通过对大跨径拱桥拱肋参数的取值范围统计结果,建立不同拱肋参数影响分析的有限元模型,分析了同一条件下矢跨比、跨径、拱轴系数、拱肋刚度等参数对拱肋温差变位的影响程度,提出了无铰拱桥拱肋各控制断面整体温差引起的竖向位移估算公式,并用实例模型和实测结果对估算公式进行了验证,保证规定条件下拱肋变位估算的准确性,为大跨度无铰拱桥拱肋温差变位定量分析提供了便捷的估算方法。     

双潭大桥——一座钢筋混凝土拱桥设计

结合双潭大桥--空腹式钢筋混凝土无铰拱桥的设计,分析了拱轴系数和拱上建筑施工顺序对拱桥内力的影响.结果表明,"五点重合法"确定的拱轴系数和最优的拱轴系数有偏差,恒载占总荷载效应的比重越小越明显,设计时采用的拱轴系数比"五点重合法"确定的拱轴系数大;确定合理的施工加载顺序,可有效地改善施工过程中主拱受力.     

杨林塘大桥拱梁组合体系技术特点

拱是一种优美的桥型,该文介绍的杨林塘大桥,就是一种拱肋采用平行缀板鱼腹式变截面桁架、主梁采用变截面箱梁的拱梁组合体系。经过边中跨比例分析,最终选用了0.4作为合理的边中跨比。通过分析单箱双室箱梁的受力行为,揭示了多舱式箱梁轴向受力时各腹板轴力传递的规律。在研究变截面桁架拱肋的轴向力分配时发现,因空间轴向长度导致的几何刚度差异对拱肋间轴力均匀分配影响很小。为改善拱脚受力,设计时对拱脚混凝土施加了两个方向的预应力。     

装配式空心钢管混凝土拱桥可行性研究

为减小大跨度钢管混凝土拱桥自重,提高大跨度钢管混凝土拱桥的施工便利性,提出使用预制空心钢管混凝土构件代替实心钢管混凝土构件作为大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的新思想。该文采用有限元分析方法对某特大桥进行了试设计研究,建立空心钢管混凝土拱桥模型和实心钢管混凝土拱桥模型,在不同工况组合条件下,对两者拱肋内力、挠度进行了分析比较,使用现有规范的计算公式进行承载力验算。结果显示:空心钢管混凝土方案与原实心钢管混凝土方案相比,拱肋各杆轴力有明显减少,不同杆件、不同主拱圈截面弯矩有减少亦有增加,不同方案对挠度的影响不大,空心钢管混凝土构件均满足承载力要求。分析结果表明空心钢管混凝土代替钢管混凝土的新思想具有可行性,可以减小大跨度拱桥整体自重,减少混凝土用量,降低拱肋上、下弦杆轴力,在提高大跨度拱桥整体力学性能和经济性方面具有一定优势。     

利用Ansys实现拱轴系数m的优化设计

拱桥模型采用板单元模拟实腹段的自重,在Ansys用Qpdl参数化建立拱桥模型。在此模型基础上,使用一阶方法对拱桥的拱轴系数进行优化。通过实例验证了优化程序的正确和高效。     

深溪沟大桥钢管拱肋混凝土灌注仿真计算

深溪沟大桥为中承式钢管混凝土等截面悬链拱桥.在充分考虑拱肋混凝土对称与均衡加载的基础上,采用MIDAS/Civil 6.71对整个混凝土灌注过程进行仿真计算,得出每一阶段结构的变形、受力特点和稳定系数,并讨论了结构的安全性.     

桁架式拱桥拱肋横桥向风荷载计算方法研究

拱桥在面内拥有较大刚度,而在面外结构刚度较低,因此横向风荷载对拱肋作用较为敏感.而桁架式拱桥拱肋形式作为目前大跨径被广泛使用,但《公路桥梁抗风设计规范》[1]并没有提供明确的计算方法.基于前人对桁架式拱桥拱肋横向力系数实验结果,分析探讨规范中给出两种算法(按照桁架形式计算整体的阻力系数;根据杆件计算阻力系数)的适应性与局限.提出了桁架式整体阻力系数与单个杆件计算阻力系数之间的相互转换公式.为桁架式拱桥设计中拱肋横风向风荷载计算提供计算方法.     

香溪长江公路大桥主拱设计比选分析

香溪长江公路大桥主桥为计算跨径519m的中承式钢箱桁架无铰推力拱桥。在对主拱矢跨比、拱轴系数、拱脚桁高等关键参数和联结系型式进行比选后,确定该桥矢跨比为1/4;拱轴系数为2.0;拱肋拱顶桁高为12m、拱脚桁高为14m;桥面以下2片平行拱肋之间设K形纵向联结系,每个节间设桁架式横联;桥面以上上弦平面2片平行拱肋之间设菱形纵向联结系,每2个节间设桁架式横联。经施工全过程和成桥状态的稳定性分析、抗震性能分析、主拱极限承载力验算,选取的关键参数和结构型式满足受力要求。     

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全，以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景，研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点，采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应，提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明：拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，危及拱肋施工安全；设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，且浪风索应力满足要求，可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小，对拱顶横向位移影响较大，同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性，设计时宜适当增加浪风索截面尺寸，以提升结构整体抗风安全储备。     

用计算机程序实现拱轴系数m的优化设计

从手算拱轴系数的思路出发，通过计算机程序实现拱轴系数的最优化设计，解除重复、繁琐的手算过程，提高拱桥计算的准确性。