钢管混凝土拱桥拱肋横撑对动力和稳定性的影响

针对钢管混凝土拱桥拱肋横撑对整体桥梁结构的竖向抗弯刚度和扭转刚度的影响作用,运用通用有限元分析软件ANSYS对某一跨径为400 m的钢管混凝土拱桥建立空间有限元计算模型,分8种工况计算了该桥的动力特性和稳定安全系数,对比分析了横撑的位置、形式及数量等因素对这类型桥梁结构的动力性能和稳定性能的影响。计算结果表明,大跨度钢管混凝土拱桥的拱脚和拱顶必须设置横向联系,拱脚横撑对面内基频的影响不大,对面外基频和结构稳定性影响大,而拱顶横撑对面外基频、面内竖弯基频以及稳定性影响不大,但对扭转基频影响显著,另外,"K"撑对动力和稳定性能的影响比"米"撑显著,建议在不改变横撑数量的情况下优先采用"K"撑。     

基于行波效应的大跨度钢-混凝土组合拱桥地震响应分析

研究大跨度结构的地震响应时,有必要考虑地震波的行波效应。针对一种特殊的钢-混凝土组合拱桥进行地震响应研究。以重庆市万县长江大桥为建模依据,使用大型通用有限元软件sap2000建立跨径为420 m的钢-混凝土组合拱桥计算模型,并对该模型多种激励状态进行分析。在一致激励状态下进行几何非线性时程分析,并基于多点激振理论和相对位移法,采用7种不同的时差对计算模型进行行波效应下的地震响应分析。对比研究表明行波效应对大跨度桥梁结构地震响应有很大影响。     

异形拱桥稳定性及自振特性参数研究

以某异形拱人行天桥为工程背景,采用通用有限元分析软件MIDAS/Civil建立其空间有限元模型,分析拱肋外倾角度、刚度及其与横撑交点位置等参数对异形拱桥稳定性以及自振特性的影响。研究表明,拱肋外倾角度对稳定系数影响显著,但对全桥的整体刚度影响不大;拱肋刚度在设计初期对稳定影响效果显著,到达一定刚度后其影响较小;横撑与拱肋的交点位于拱顶下0.71m时,稳定系数达到最大,但横撑和拱肋交于拱顶更有利于异形拱桥的自振特性,因此在不影响美观和稳定性的前提下应该尽可能把横撑设置于拱肋的最高点,本研究成果可为同类型拱桥的设计和施工提供一定的参考。     

X型双肋拱桥屈曲数值分析

本文采用三维空间杆系对一座X型拱和平行双肋拱桥的稳定性进行了计算，考虑了主拱、横撑抗弯刚度、横撑数等参数对拱桥稳定性的影响，通过对影响临界荷载系数人λer的各参数分析比较，提出了影响拱桥稳定性的主要因素。     

横撑及桥面系对钢管混凝土拱桥动力响应的影响分析

横撑和桥面系作为钢管混凝土拱桥的重要组成部分对结构整体动力响应会产生很大的影响。以茅草街大桥为例,建立了中承式钢管混凝土拱桥不同横撑和桥面系布置形式的有限元模型,采用三向地震波同时输入的形式,得到6种工况在相同地震波作用下的不同动力响应,提取出拱肋的弯矩和位移包络图,并对面内弯矩、面外弯矩、竖向位移、横桥向位移进行了比较和分析。结果表明,桥面系对拱肋的响应影响很大;拱肋与桥面系结合处位移、内力均较大,在设计中应予以关注;在保证横向刚度的前提下,横撑需进行优化布置,以使得拱桥动力响应更加合理安全。     

钢管混凝土拱桥动力性能及抗震性能研究

运用ANSYS二次开发功能参数化建模,分析研究拱肋横撑、拱肋倾角、桥墩刚度、拱肋矢跨比等设计指标对下承式刚架系杆拱桥的动力性能与地震响应性能的影响,总结下承式刚架系杆拱拱桥的动力学变化规律及地震响应变化规律.     

大跨径钢箱提篮拱桥空间稳定性分析

随着提篮拱桥跨径的增加,其空间稳定性问题愈发突出,为对大跨径提篮拱桥稳定性以及各稳定性影响因素进行分析,可采用线性屈曲和非线性屈曲2种方法。重庆朝阳复建桥为主跨274 m的中承式钢箱提篮拱桥,通过建立空间有限元模型对结构线弹性稳定及几何非线性稳定进行分析表明:考虑几何非线性因素后结构的1阶稳定系数显著减小,几何非线性对结构稳定性影响显著。对影响结构整体稳定性的因素进行计算分析表明:拱肋内倾角变化对稳定性影响较大,提篮拱内倾角增大,结构的1阶稳定系数增加,但过大的内倾角将导致拱肋扭转失稳;随着矢跨比(宽跨比)的增加,结构的1阶稳定系数增大(减小);横撑、吊杆布置形式对结构稳定性影响较小。     

基于灰色关联理论的下承式外倾钢管拱桥稳定性分析

为分析结构参数对下承式外倾钢管拱桥稳定性的影响，以沙颍河桥为工程背景，利用Midas/Civil有限元软件建立计算模型，分析拱肋厚度、矢跨比、横撑形式、拱肋外倾角度等参数变化对其稳定性的影响，并用灰色关联理论揭示各参数变化对结构稳定性影响的关联程度。结果表明，结构失稳一般表现为面外失稳，矢跨比、拱肋厚度对全桥的稳定性影响较大；当矢跨比处于1/3.5～1/4时，结构的稳定性最高；拱肋厚度超过25 mm后，通过增加拱肋厚度的方式并不能明显提高结构的稳定性；与其他横撑形式相比，“X”形横撑提高结构稳定性效果最佳；增大拱肋外倾角度能在一定程度上提高结构的稳定性，但当拱肋外倾角度超过15°时结构的稳定性开始降低；为提高下承式外倾拱桥的稳定性，可优先选择对拱肋厚度进行优化。本文的研究可为外倾钢管拱桥的设计优化提供参考。     

拱肋内倾角对大跨度钢箱提篮拱桥动力特性及地震响应影响的分析

为研究大跨度钢箱提篮拱桥拱肋内倾角对其动力特性及其地震响应的影响,该文以目前中国最大跨度的南广高速铁路肇庆西江特大桥为工程背景,基于Ansys大型结构分析通用程序建立空间有限元模型,并对计算结果进行对比分析,得出结论:对于大跨度钢箱提篮拱桥,增大拱肋内倾角对于增大结构刚度是有利的,但是在地震作用下也会增加结构的部分内力,降低拱肋的面内极限承载力.因此,在大跨度钢箱提篮拱桥的设计与施工中应综合考虑拱肋内倾角的影响.同时,为考虑不同步激励对大跨度钢箱提篮拱桥地震响应的影响,进一步分析了行波作用下桥梁的地震响应.     

肋间横撑对钢管混凝土拱桥稳定性的影响

采用有限元法对钢管混凝土拱桥的稳定性进行了计算分析,探讨了横撑样式、横撑刚度对钢管混凝土拱桥稳定性的影响,讨论了其常见的失稳模态,并从理论上给予了解释,结果表明横撑的形式对钢管混凝土拱桥的横桥向稳定性起决定性作用,横撑刚度也有一定的影响。     

旧拱桥风撑改造设计

某旧混凝土系杆拱桥跨径布置为(13+36+13)m,2片拱肋间设3道横向风撑。调查发现该桥存在风撑、桥面板、横梁损坏及多处裂缝等病害,两侧风撑桥面净高(实测)低于设计净高是导致风撑损坏的主要原因。为提高该桥的通过能力及保证其安全稳定性,对该桥风撑进行改造设计,采用有限元法分析原结构风撑、单风撑、无风撑、短K风撑和长K风撑5种风撑结构稳定性,并进行强度验算。经对比分析,该桥采用单风撑结构的改造方案,即保留原有拱顶风撑,拆除两侧的风撑,限高4.5m。风撑改造实施结果表明,单风撑方案施工便捷,既保证了结构安全又提高了桥梁通过能力。     

128m下承式尼尔森提篮系杆拱桥设计及其应用

介绍了128m下承式尼尔森提篮系杆拱桥应用情况,分析了其结构特点,说明了结构布置及各主体结构部分的设计情况。在设计过程中,由于拱肋内倾及吊杆采用了尼尔森体系,对吊杆的倾角与横撑的共面问题进行了分析并给出了计算公式。     

多维地震激励作用下大跨度斜拉拱桥的随机响应

以一种新颖钢管混凝土拱桥-斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,通过建立空间结构有限元模型,利用子空间迭代法得到结构的自振特性,并运用随机响应理论分别对该桥在纵向激励、纵＋竖向激励、纵＋横向激励、纵＋竖＋横向激励等4种工况作用下的地震响应与相同跨径的中承式钢管混凝土拱桥进行了对比分析。分析结果表明,地震横向激励对斜拉拱桥的响应特性有较大的影响,在多维随机地震激励作用下,由于斜拉索的存在使得斜拉拱桥的横向抗震性能优于相同跨径的中承式钢管混凝土拱桥,这为大跨度斜拉拱桥的抗震设计和研究提供了理论依据。     

系杆拱桥在风压力下吊杆力的非保向效应

研究了系杆拱桥在风压力与拱轴压力共同影响下引起的横向挠曲,同时考虑了吊杆力的非保向共同作用。采用单榀箱形拱肋与结合梁为系梁,以及框架式联结系的双榀系杆拱桥2个算例,对上述影响作出相应的计算,并对箱形拱肋弹性薄板进行局部加劲的优化设计,以提高其稳定性。     

黄土隧道结构的振动台模型试验研究

为了研究黄土隧道结构在不同地震波及降雨条件下的地震响应和橡胶减震层的减震效果，按相似理论分别设计制作了缩尺比为1∶40的减震黄土隧道及非减震黄土隧道，在总降雨量50 mm，降雨强度10 mm·h^-1的条件下，分别加载近、远场地震波El-Centro波和Taft波，对比了地震波不同加速度条件下黄土隧道各测点的地震响应情况及土压力变化情况，通过减震模型和非减震模型各测点的应变变化情况分析了黄土隧道的减震效率。结果表明：在调幅和持时一致的情况下，黄土隧道结构对于不同的地震动具有明显的选择性，El-Centro地震动条件下的动力响应大于Taft地震动条件下的动力响应，说明黄土隧道结构的动力响应不仅取决于地震动的强度及持时，也与地震波的频谱特性有关，黄土隧道结构对近场地震波的响应大于远场地震波；对模型横向加载，模型各点的横向加速度和竖向加速度均有变化，横向的加速度响应大于竖向的加速度响应；拱顶位置的土压力较大，拱脚位置虽然土压力较小，但应变变化较大，应力集中现象明显；通过设置减震层可使衬砌不同部位的应变值均有所减小，且应变越大的部位减震率越高，不同工况下拱顶及拱脚的应变减震率接近50%，设置减震层不但可以减小衬砌结构的变形，而且能吸收地震能量，发挥围岩结构和衬砌结构的协同作用，减小土体的裂缝宽度及深度。     

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.     

基于强度和延性的钢管混凝土拱桥抗震性能评估方法

为评估并量化钢管混凝土(CFST)拱桥的抗震性能,提出了基于强度和延性的抗震性能评估方法。首先通过有限元分别计算CFST拱桥各构件(弦杆、腹杆、吊杆、横向联系、吊杆横梁和桥面纵梁)在重力代表值和小地震(0.05g)作用下的内力,然后根据各构件的破坏模式计算其极限承载力、延性比和地震作用折减系数,最后通过屈服地面运动加速度与地震作用折减系数相乘获得各构件的抗震能力A c,桥梁整体的抗震能力即为各构件最小的抗震能力A c。以大跨度中承式CFST拱桥——广西平南三桥(主跨575 m)为背景,采用该方法评估其抗震能力,将其抗震能力指标进行量化,结果表明其抗震加速度代表值为0.171g,满足Ⅶ度抗震设防目标。     

横撑对大跨径斜拉拱桥力学性能的影响

以湘潭湘江四大桥为工程背景,分析了横撑对斜拉拱桥稳定、自由振动和抗震等力学性能的影响.首先,基于ANSYS有限元软件,建立了湘潭湘江四大桥的空间有限元模型.其次,从斜拉拱桥的特值屈曲和非线性屈曲两个方面来研究横撑对斜拉拱桥的稳定安全性和极限承载能力影响;用模态分析方法研究了横撑对斜拉拱桥的自振特性的影响;在非一致激励条件下,研究了横撑对斜拉拱桥抗震性能的影响.通过以上研究得出:较大的横撑刚度有利于斜拉拱桥稳定性的提高,但同时降低了结构的抗震性能.     

临沂南京路沂河大桥主桥设计

临沂南京路沂河大桥位于8度强震区且跨越断裂带,主桥采用飞雁式异形拱桥与V形墩结合的组合体系,采用大吨位摩擦式减隔震支座,以提高结构抗震性能。主桥两侧(30.3+34.2)m采用预应力混凝土连续梁;中间(135.5+135.5)m为飞雁式异形拱桥,拱桥采用双边箱钢-混叠合梁,主拱采用矩形钢箱变截面拱肋,拱肋轴线为异形偏态拱轴线,不设风撑,拱梁固结,梁端设水平系杆平衡水平推力。下部边、中V形墩均采用大悬挑箱形截面混凝土结构,群桩基础。大桥采用先梁后拱的施工顺序,叠合梁采用多点平衡顶推施工,拱肋采用桥位少支架大节段拼装施工。