怎样设计组合式系杆拱桥

组合式系杆拱桥是指跨中局部范围布置单榀拱肋、其余两侧采用双榀成提篮式,或在满足建筑限界要求范围内设平行式的拱桥,其二榀间一般采用框架式联结系。对于中承式系杆拱桥,桥面以下设置K式桁架联结系。为了改善拱肋面外稳定性,一般采用斜吊杆以及设置边跨系梁;或者采用中承式,以降低拱肋面外失稳时的屈曲系数,从而提高上述组合拱的跨越能力。现着眼于上述设计设想提供编制的方案路线及相应的稳定性验算实用公式,并以算例作出说明。     

某飞燕式系杆拱桥的设计简介

飞燕式系杆拱桥属于自平衡中承式拱桥,因其造型优美,跨度较大,近年来得到广泛采用。某飞燕式系杆拱桥主桥跨径布置为25 m+100 m+25 m=150 m,中跨拱肋为完整拱形结构,边跨拱肋为半跨拱形结构,拱肋均采用钢筋混凝土箱型断面。预应力钢绞线系杆锚在边拱肋端部,拱脚均固结在拱座上。拱肋设二榀分列,肋间中距为10.8 m,全桥共设11对吊杆,间距均为7 m。     

改善拱肋面外稳定性的单榀系杆拱桥稳定性分析

控制单榀系杆拱桥安全性条件的重点是拱肋面外稳定性。为此,从有限度地扩大拱肋断面横向尺寸的角度,对拱肋组合断面组合件形式作了初步探索,同时将系梁从简支改为连续,即加设边梁以改善拱脚固定条件。根据以上措施,提出了相应的稳定性验算公式。     

增加临时对拉装置拆除系杆拱桥的施工技术

为解决系杆拱桥在先系杆、后拱肋拆除过程中产生的拱肋水平推力平衡问题,在系杆拱桥拱肋端部增加临时对拉装置,先拆除系杆,利用增加的临时对拉装置承受拱肋端部的水平推力,使拱肋在系杆拆除后处于平衡稳定状态,再拆除拱肋,实现了系杆和拱肋依次吊装拆除。该施工技术无需在航道上搭设支架,拱肋和系杆也无需分段拆除,为系杆拱桥的拆除提供了新思路和技术参考。     

三榀拱肋组合系杆拱桥面外稳定性分析

系杆拱宽桥横断面布置三榀拱肋,其间设置框架式联结系。拱肋面外稳定性按组合柱理论分析,将拱肋作为拉直曲杆的中心受压柱。引进拱肋组合效应系数,考虑了拱肋局部及横系梁的剪弯影响,在拱肋三者不同的刚度条件下,得出了相应的效应系数。在此基础上,按差分法解出拱轴力对横向挠度所引起的偏心矩,由它引起挠度曲线率变化的微分方程,得到跨中挠度及相应的临界水平力。按我国桥规的相关规定,根据三榀拱肋的结构特点,用综合刚度法确定组合拱相应的长细比,进行刚度及承载力的验算。通过实例说明所提供的验算公式的可行性。     

下承式系杆拱桥结构体系内力分布优化分析

为改善下承式系杆拱桥结构体系受力性能,提高设计效率,采用有限元法对下承式系杆拱桥进行力学数值分析,在不改变结构构造参数的前提下,通过研究吊杆、系杆张力和拱轴线形状对下承式系杆拱桥内力分布的影响,构建下承式系杆拱桥内力分布优化分析方法。研究结果表明:以拱肋、吊杆和系杆组成的结构体系应变能最小为目标,采用无约束优化算法可对吊杆和系杆张力进行优化;以拱肋截面偏心距最小为目标,采用三次样条插值函数进行拱轴线拟合,能快速得到与吊杆和系杆张力优化值对应的拱轴线;合适的吊杆、系杆张力和拱轴线形状,可以优化下承式系杆拱桥结构体系内力分布,提升下承式系杆拱桥结构体系安全性。     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆布置形式对结构稳定与动力性能的影响

钢管混凝土系杆拱桥通过吊杆将桥道系和拱肋联成整体,共同承受荷载。吊杆的布置形式对结构力学性能有较大的影响。对一座钢管混凝土系杆拱桥进行计算分析,比较了直吊杆和3种斜吊杆布置形式下结构的稳定与动力性能。结果表明,采用斜吊杆可提高系杆拱桥面内刚度,减少地震作用下面内位移。     

某三拱肋系杆拱桥设计与受力分析

在城市桥梁建设中,对于桥面较宽且中分带受到道路总体布置限制的情况,常采用三拱肋系杆拱桥的形式。与常见的两拱肋系杆拱桥相比,三拱肋系杆拱桥由于空间上中拱片与边拱片刚度的差异,导致其受力更为复杂。以一座88 m三拱肋系杆拱桥为例,通过有限元整体分析、局部分析等方法,对三拱肋系杆拱桥的设计关键节点进行初步分析和探讨。分析表明,该桥在正常使用以及吊杆偶然断裂的情况下均满足要求,结构安全可靠。     

系杆拱桥吊杆张拉方案对结构受力特性影响分析

系杆拱桥是组合体系中的一种柔性系杆刚性拱。吊杆的安装与张拉是系杆拱桥施工中至关重要的环节,拱肋为主要受压构件。系梁的刚性较一般的梁要小,吊杆的张拉力不同、张拉顺序不同会对系梁体内应力和拱肋内力分布及大小产生不同的影响。为保证系杆拱桥成桥后梁体应力满足规范限值并使拱肋受力合理,探讨了吊杆的最优张拉方案。文中以兰新二线乌鲁木齐河特大桥为工程背景,通过有限元模型和室内模型试验研究了四种工况下对梁体应力及拱肋受力特性的影响。研究发现:在不同张拉顺序及张拉力下,梁体和拱肋受力并不能同时达到最优,就一种工况而言,在梁体应力合理的同时拱肋就会出现受力不理想的情况;同样,当拱肋安全储备较大时梁体应力就会出现超出规范限制的现象。在具体施工时应综合考虑拱肋、梁体及索力分布情况,并结合现场和施工难度选择相应的施工方案。     

飞燕式钢管混凝土系杆拱桥参数分析与线形控制

对影响结构的参数进行有效识别是拱桥施工控制的重点。该文结合秋湖里飞燕式钢管混凝土系杆拱桥工程实例,利用有限元软件Midas/Civil进行计算分析,对主拱肋混凝土重度、温度、刚度及系杆索力影响参数进行了分析。得到了各设计参数变化时对主拱肋成桥线形、应力及拱脚水平推力的影响程度,为秋湖里飞燕式钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供了参考。现场线形监测结果表明:该有限元模型有效性较高,主拱肋线形控制良好。     

艾溪湖大桥主桥设计

艾溪湖大桥是一座30m+108m+30m三跨连续外倾式四索面下承式钢箱系杆景观拱桥,主桥结构的构成:正交异性板钢箱梁、钢拱肋、平行钢丝束吊杆及预应力钢绞线系杆。经结构受力分析,该桥各项力学性能、抗风抗震及结构稳定性均满足现行设计规范要求。     

明州大桥中跨加劲梁安装技术

宁波明州大桥为主跨450m中承式钢箱系杆提篮拱桥,居同类型桥梁世界前列。中跨加劲梁吊装采用大型缆索系统,南北岸对称施工。在加劲梁吊装过程中,与扣锚索拆除、吊杆安装、系杆索张拉穿插进行,相互影响。吊装过程须全程监控拱肋线形与拱脚水平推力,并以实时测量数据修正下阶段施工指令。该文介绍明州大桥主桥中跨加劲梁桥面吊装的具体施工过程,并对明州大桥全桥线形调整与控制的方法进行探讨。     

钢-混组合体系——中承式系杆拱桥的设计

主跨拱肋为钢结构、边跨拱肋为钢筋混凝土结构、横梁为钢混叠合梁的组合结构体系是一种新型的、特点鲜明的"组合式"中承式系杆拱桥。结合370 m跨(55 m+260 m+55 m)奉化江特大桥工程,介绍钢-混组合体系中承式系杆拱桥的设计分析过程。首先介绍桥梁的总体设计,然后介绍结构静力分析、稳定性分析,以及动力分析的结果,最后提出一些关于此类组合体系-中承式系杆拱桥设计的建议。     

结合梁桥面系异形钢箱拱肋系杆拱桥设计

莆田城港大道跨木兰溪大桥主桥是两跨简支的双肋下承式钢箱拱肋结合梁桥面系的异形系杆拱桥,单跨跨径72m,桥宽47.5m,城-A级荷载,双向8车道。该文以该桥的初步设计和施工图设计为基础,介绍了异形系杆拱桥的桥型方案研究、主桥结构设计、结构计算分析等内容,并分析了该桥的一些技术特点。该桥的弯曲河道斜交主桥设计方法、结合梁在拱桥中的设计思想、结合梁横梁设置临时支点改善结构受力、独特拱肋造型的设计方法等内容,可供类似桥梁设计时参考。     

钢筋混凝土下承式系杆拱桥设计与施工

贵州省开阳县东山大桥为一跨90m钢筋混凝土下承式系杆拱桥,净跨88m。拱肋矢跨比为1/5,其轴线为二次抛物线,为钢筋混凝土结构,系梁断面为矩形截面。截面内共设6束21φ~j15．2mm低松驰预应力钢绞线。每片拱肋有14根吊杆,每根吊杆采用φ7-73预应力钢丝束组成,并锚于拱肋和系梁上。结构计算分析在平面力系下进行,采用“桥梁平面杆系结构计算软件”对上部结构进行计算分析。     

大跨度钢管混凝土系杆拱桥锚箱定位技术研究

上下锚箱定位技术保证了拱肋在施工中锚箱位置的准确性,确保了吊杆与张拉杆在一条直线上,为后期系杆拱桥吊杆安装及张拉创造了有利条件,保证了吊杆的位置及索力值符合设计要求。该文介绍的相关经验可供类似工程参考。     

某大跨度系杆拱桥的参数分析

以某大跨度系杆拱桥为背景,对系杆拱桥的内倾角、拱轴线和矢跨比进行参数分析.重点讨论了不同拱肋内倾角下拱桥受力、合理拱轴线的选择和不同矢跨比对结构受力的影响,分析结果表明拱肋内倾角对拱肋的面外稳定影响较大;拱肋内倾角度加大,横撑线刚度增强,,可以增大拱肋面外稳定安全系数;1/4L拱肋截面为拱肋控制截面,悬链线方案拱肋截面受力最好;随着矢跨比的降低,拱肋面外稳定安全系数下降.     

高速铁路新开河立交138 m钢箱叠拱桥拱脚受力分析

该文通过工程实例,认为:对于下承式钢箱系杆拱桥来说,拱脚是结构设计的关键部位。其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要。在结构构造方面,此处纵肋、横肋、竖肋和横隔板等布置也较为密集,在全桥分析中,对其很难模拟精确。对此,有必要建立局部模型精确模拟局部构造细节,进行分析计算,以了解拱脚处空间局部应力分布规律和大小。     

长清路川杨河桥87m系杆拱施工关键技术研究

系杆拱桥施工难度较大,其端横梁及拱脚混凝土浇筑、主拱肋吊装、钢拱肋混凝土压注和中横梁吊装4个工序,是施工中的关键环节。长清路川杨河桥主桥采用无支架先拱后梁法施工,该文以此为例,研究系杆拱桥在上述关键环节中如何施工,为同类桥梁施工提供借鉴。