多拱肋蝶形拱桥的稳定及其影响因素研究

多拱肋蝶形拱桥由于拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,拱肋的外倾角、矢跨比、含钢率等各种设计参数均会对该桥型的空间稳定性产生不同程度的影响。以太原市南中环主桥为背景,采用不同的方法对钢管混凝土拱肋进行模拟,并建立全桥空间有限元模型,深入研究了多拱肋蝶形钢管混凝土拱桥的空间稳定性及其影响因素,结果表明:主副拱肋的外倾角对结构稳定性的影响并不明显;存在一个理想的矢跨比值,使得结构的稳定系数最大,结构最为稳定;拱肋的初始缺陷会降低结构的整体稳定性;拱肋刚度的计算方法对稳定系数的影响也较大;增大拱顶附近截面的含钢率有利于增强结构的整体稳定性;拉杆等构件的刚度对结构的稳定性也存在着规律性的影响。     

钢管混凝土拱桥拱肋侧倾角对稳定性影响的研究

钢管混凝土拱桥可以通过拱肋侧倾来提高横向整体稳定性。本文利用有限元方法研究了钢管混凝土提篮拱桥的拱肋侧倾角对稳定性的影响,给出了拱肋的合理侧倾角。结果表明,在拱肋横向联系很强大的情况下,拱肋内倾对提高横向稳定性的作用不明显。     

基于统一理论的蝶形拱桥空间稳定性分析

为考察多拱肋蝶形拱桥结构稳定性的特点,基于考虑钢管套箍作用的统一理论对大跨度蝶形钢管混凝土拱桥的两类稳定性问题进行了分析。通过特征值计算得到了结构的第一类稳定安全系数;考虑结构的几何非线性和材料非线性,应用荷载增量法迭代求解,得到了结构的极限承载力和第二类稳定安全系数。以太原市南中环主桥为工程背景,对主桥各施工阶段及成桥阶段的空间稳定性进行了分析。结果表明:换算截面法和叠合单元法的稳定安全系数比统一理论法整体上略小,统一理论法在钢管混凝土拱桥稳定性计算中是可行的;蝶形拱桥的失稳形式以拱的面外扭转失稳为主;拱肋的初始缺陷、活载的分布形式和横向风荷载等对结构稳定性均有不同程度的影响;结构第二类稳定安全系数均小于第一类稳定安全系数。     

地震荷载作用下钢管混凝土拱桥的动力稳定分析方法

随着钢管混凝土(CFST)拱桥极限跨径不断被刷新，拱肋作为其主要承压构件，其结构趋于细长化，稳定问题日益突出。针对钢管混凝土在地震激励下的动力稳定问题展开了研究，针对钢管混凝土拱结构的静、动力失稳特点，提出了适用于随机动力荷载作用下动力稳定的高效分析方法，并以既有的地震台试验研究为例，对CFST拱进行了抗震稳定分析，并对拱肋的截面、几何、结构等参数进行了敏感性分析。研究发现：CFST拱的动力稳定性对几何参数的变化最为敏感，在大跨度拱桥的设计中，应充分考虑初始缺陷的影响。当CFST拱的矢跨比为1/4时其抗震性能最佳。     

南宁市永和大桥主桥拱肋的施工技术浅析

钢管混凝土拱桥拱肋的施工方法有多种,文章以主跨计算跨径为346.49m的钢管混凝土拱桥——南宁市永和大桥主桥拱肋的施工过程为例,介绍该桥钢管混凝土桁式肋拱桥拱肋钢结构的制作与安装、钢管内混凝土灌注等关键的工序过程。可供其他大跨径钢管混凝土拱桥拱肋施工参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注过程稳定性研究

为指导钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注施工,以主跨575m的中承式钢管混凝土拱桥——广西平南三桥为背景,基于稳定性基本理论,建立主桁拱结构的有限元模型,对拱肋混凝土灌注过程中主拱肋的线形、应力和稳定性进行研究。结果表明:混凝土由拱脚灌注到拱顶过程中,主拱肋存在横向偏位和竖向偏位,灌注初期的偏位大于灌注后期,跨中截面的偏位大于其它截面;拱肋混凝土灌注过程中,钢管和核心混凝土的应力不断变化,最大应力主要集中在拱脚截面,且小于材料的允许值,钢管应力变化幅度大于混凝土应力变化幅度;结构稳定系数逐渐降低,灌注初期结构的稳定系数降低幅度大于灌注后期结构的稳定系数降低幅度。     

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。     

结构参数对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的影响

为研究结构参数对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的影响,以某跨径为2×125 m的下承式钢管混凝土拱桥为例进行分析。采用ANSYS建立该桥模型,计算桥梁前6阶自振频率及相应振型,计算结果表明:该桥型的振动既有单独的面内和单独的面外振动,也有面内和面外的振动耦合。分析主拱圈含钢率、风撑截面积及布置形式、拱肋面内初始挠度、桥面宽度、矢跨比等结构参数对该桥动力特性的影响,分析结果表明:增加主拱圈含钢率、合理设置风撑和适当降低矢跨比能有效提高下承式钢管混凝土拱桥的结构刚度;拱肋面内初始挠度对结构动力性能影响可以忽略不计;桥面过宽会降低结构刚度,需要适当加强结构的横向联系。     

钢管混凝土拱桥拱肋浇注顺序优化研究

钢管混凝土拱桥拱肋安装完毕后,有多种浇注拱肋内部混凝土的方案,而不同方案对拱肋产生的内力、位移及稳定安全性都有较大的影响。为了获得最优的拱肋混凝土浇注方案,采用三维有限元分析软件模拟钢管混凝土哑铃型截面拱肋内混凝土4种浇注方案,分别从应力、变形和稳定性3个方面对比不同浇注方案间的差异。研究结果表明:随着施工阶段的增加,结构的应力、变形增大,稳定性减小;初始施工时浇注相同部位混凝土对应的最大应力、变形和稳定性系数是相同的,已完成的施工阶段会对后续施工阶段的应力、变形和稳定性产生影响;相对于其他方案,先下拱肋后上拱肋的浇注顺序下结构在整个施工阶段应力、变形幅值较小,稳定性较好。     

下承式钢管混凝土拱桥稳定性研究

以某下承式钢管混凝土拱桥为工程背景,对成桥阶段自重作用下结构的稳定性进行研究.在线弹性稳定分析中,使用4种方法对拱肋结构刚度进行模拟,所得的稳定系数随拱肋计算刚度而不同,且变化幅度较大.建议把失稳分析同变形计算结合考虑,并偏安全地取较小的稳定系数.在非线性稳定分析中,采用钢管混凝土统一理论来考虑拱肋的材料非线性,并引入几何缺陷的影响.双非线性分析表明拱肋的几何非线性效应不明显,引起结构失稳的主要因素是材料非线性.