基于有限元分析的实腹式石拱桥合理计算模式研究

针对中小跨径实腹式老旧石拱桥承载能力评定的问题,可采用平面有限元数值分析方法,此方法宜建立较为符合实际的计算模型。根据实际施工过程,将一期恒载与活载、二期恒载等作用分别建模计算,且考虑填土对车辆荷载的扩散作用,将车辆荷载集中力换算成均布荷载施加于结构中,建立了较为符合实际的计算模型,并从拱上建筑对承载能力的影响和结构缺损造成的受力变化对结果进行修正。结合某中小跨径实腹式石拱桥的详细检测及荷载试验,此种计算模式进行承载能力评定得出的结果与荷载试验测试结果符合较好,可认为此种计算模式较为合理,具有较好的工程实用性,可适用于同类桥梁结构。     

黄延大桥128m钢管混凝土系杆拱动力性能研究

以128 m钢管混凝土拱为研究对象,采用空间有限元分析模型分析计算桥梁的动力特性,探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁动力特性的影响,提出桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性,为今后此类桥梁的设计提供参考。     

单线大跨度简支钢箱梁系杆拱设计研究

钢管混凝土拱桥在钢管拱肋混凝土灌注过程中存在爆管的可能性,当邻近既有线施工时须考虑其风险。为研究单线大跨度拱桥拱肋内不灌注混凝土的可行性,以丹佛(丹灶-佛山)西站联络线上一160 m简支钢箱梁系杆拱为研究对象,建立空间有限元模型对大跨度简支钢箱梁系杆拱桥进行静力和动力计算,分析结构的受力情况和变形状态。结果表明,该桥的静力和动力特性均满足规范要求。该桥为邻近既有线的单线铁路桥,可选择拱肋内不灌注混凝土,从而使得施工更加方便。     

高速铁路尼尔森拱桥车桥动力特性

应用车桥耦合振动理论分析了高速铁路尼尔森体系钢管拱桥车桥的动力特性,对该类桥的系梁、拱肋的动力特性以及列车过桥的平稳性进行了详细论述,最后对提篮式拱与平行式拱动力性能进行了分析比较。     

三拱立柱式地铁地下车站结构三维精细化非线性地震反应分析

基于ABAQUS软件研发的显式有限元并行计算集群平台,建立三拱立柱式地铁地下车站结构三维精细化有限元分析模型;研究大地震近场和远场地震动作用下地铁地下车站结构三维非线性地震反应特性.结果表明:地震作用下,三拱立柱式车站立柱底部为最危险部位,两侧副拱较中间主拱安全;两侧副拱拱璧损伤没有框架式车站结构外墙损伤严重;两侧副拱与竖向轴夹角约为30°处上、下拱壁上损伤指数最大;地铁地下车站结构峰值加速度沿车站纵轴线方向呈波浪状,纵轴线中点附近峰值加速度最大;三拱立柱式地铁车站的破坏主要和结构相对位移角有关,其破坏模式主要为剪切破坏.     

上承式钢筋混凝土拱桥构造研究

为研究上承式钢筋混凝土拱桥构造对结构受力的影响,利用有限元方法分析某无砟轨道上承式钢筋混凝土拱桥拱肋厚度及腹拱跨度对结构受力的影响。通过计算分析得出采用增加拱肋厚度、减小腹拱跨度的方式,能有效改善局部受力,降低腹拱墩范围的应力水平使结构受力更为合理的结论。     

重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

新型上承式拱桥动力特性研究与试验验证

为解决大跨上承式拱桥结构刚度小、自振频率低等问题,提出一种新的拱桥结构.具体做法是:把立柱改为带副拱的三角网,形成双层桁架结构,提高结构的刚度,进而改善结构的动力特性.为研究新型上承式拱桥动力特性,修建2座跨径10 m的试验桥并进行环境激振试验,测出结构首次发生面内振动的自振频率;利用有限元软件计算结构的刚度和动力特性.试验及有限元结果表明,新型上承式拱桥首次发生面内振动的自振频率较传统上承式拱桥明显提高,且所测振型与有限元分析吻合;用钢量相同时,新型上承式拱桥首次出现面外、面内及扭转振型时的自振频率均高于传统上承式拱桥;新型上承式拱桥刚度大幅提高,列车活载作用下,主梁最大上下挠度绝对值之和大幅减小.     

新型上承式拱桥动力特性研究与试验验证

为解决大跨上承式拱桥结构刚度小、自振频率低等问题,提出一种新的拱桥结构.具体做法是:把立柱改为带副拱的三角网,形成双层桁架结构,提高结构的刚度,进而改善结构的动力特性.为研究新型上承式拱桥动力特性,修建2座跨径10 m的试验桥并进行环境激振试验,测出结构首次发生面内振动的自振频率;利用有限元软件计算结构的刚度和动力特性.试验及有限元结果表明,新型上承式拱桥首次发生面内振动的自振频率较传统上承式拱桥明显提高,且所测振型与有限元分析吻合;用钢量相同时,新型上承式拱桥首次出现面外、面内及扭转振型时的自振频率均高于传统上承式拱桥;新型上承式拱桥刚度大幅提高,列车活载作用下,主梁最大上下挠度绝对值之和大幅减小.     

大跨度单线铁路连续梁拱桥动力特性分析

拟建宿州至淮安铁路京杭运河大桥主桥采用(62+132+62)m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。以该桥为研究对象,采用不同方法建立空间有限元模型,比较不同建模方法对动力特性的影响,探讨桩土共同作用、横撑和拱肋截面的不同设计参数对结构动力特性的影响。     

双块式无砟轨道上拱离缝后动力性能评价

在高速铁路运营过程中,局部双块式无砟轨道道床板和支承层间发生了开裂,并在接触面上因温度变化而产生一定程度的离缝,这会引起道床板的空吊,形成动态不平顺,给行车的舒适性和安全性带来隐患。本文基于 ABAQUS有限元理论,建立了车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对比了车辆时速350 km时离缝存在与否两种情况下的车体及轨道结构的振动特性,从车辆运行的安全性以及轮轨系统的动力作用水平等方面来评价分析双块式无砟轨道上拱离缝的影响。研究结果表明：双块式无砟轨道上拱离缝后对行车车辆安全性指标及轨道结构的受力影响较大,需要及时养护维修。     

三主桁式大跨度钢拱桥气动力特性与风振性能研究

以广东沿海强风区某在建中承式三主桁式大跨度钢拱桥为工程背景,通过风洞试验和理论分析,研究该桥梁施工状态和成桥状态风致响应特性。采用节段模型试验获得主梁、拱肋和拱脚的气动三分力以及主梁涡激振动特征,利用全桥气弹模型试验研究风致响应特征并与理论分析进行对比。研究结果表明:三主桁拱肋气动阻力大但是升力及扭矩小,不易发生静风失稳,拱脚气动力随风偏角变化显著;该桥主梁存在发生涡激共振的可能性,但振幅小于规范限值,且阻尼比达到1.0%时基本有效抑制了涡振;拱肋横风向抖振响应大,主梁竖向抖振响应大,施工状态拱肋最大位移达1.47 m,应合理选择施工期,避开台风期。     

韩江北桥主桥动力特性研究

以韩江北桥主桥主跨钢管混凝土拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土拱桥主跨的整体动力计算有限元模型,分3种工况（实桥模型;在实桥模型的拱肋间增设横向风撑;将实桥模型的端横梁的顶板、底板和腹板厚度增大1倍）计算了桥梁的振动特性.计算结果表明：实桥模型的拱肋面外刚度较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动,且桥梁前10阶振型中有6阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前10阶振型中出现了扭转振动形式.增设横向风撑后,拱肋面外刚度明显增大,对该桥梁动力特性的影响较为明显;增大端横梁截面尺寸对该桥梁动力特性影响不大.计算结果为该桥梁的设计修改提供了参考.     

客运专线连续梁拱桥行车动力性能分析

以广深港客运专线上跨度76 m+160 m+76 m连续梁拱桥为研究对象,采用空间有限元分析模型,计算了桥梁的自振特性,详细探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁自振特性的影响,评价了桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性,为此类桥梁的设计提供参考。     

特大石拱桥拱架的设计与施工

研究目的:石拱桥是我国传统的桥梁基本型式之一,它具有悠久的历史.一般石拱桥的特点是单跨跨度不大,造型美观,能就地取材,造价低廉.但要在山区陡峭深谷地带修建特大石拱桥,则施工拱架将成为整个工程成败的关键.研究结果:本文介绍的某特大石拱桥(高达74 m,跨度达146 m)施工用拱架的设计与施工,其下部结构采用军用墩和万能杆件,再在上部设置木拱盔.实践证明,该钢木拱架结构设计合理适用,整个砌拱和拆拱过程符合设计要求,保证了工程质量,此方法对一切采用支架施工的大型结构均有重要的参考价值.     

中、下承式拱桥自振特性分析

以平行式、提篮式和斜靠式3种中、下承式混凝土拱桥为工程实例,采用有限元程序MIDAS/Civil建立桥梁空间有限元计算模型,对其进行自振特性分析,比较3种不同桥型自振特性的特点,计算结果表明:中、下承式混凝土拱桥的振型主要有拱肋面外横向振动、结构整体竖向振动和扭转振动,高阶振型才出现桥面系的横向振动;3种拱桥都是首先出现拱肋的面外横向振动,低阶振型均以拱肋面外横向振动为主,拱肋的横向自振频率小于竖向自振频率;斜靠式拱桥的振型密集,横向振动基频比平行式和提篮式拱桥的横向振动基频大;3种拱桥的竖向振动都表现为桥梁结构整体竖向振动;3种拱桥的扭转振动都出现较晚.     

自锚式悬索桥动力特性分析与试验研究

以自锚式悬索桥为研究对象,采用有限元方法对自锚式混凝土悬索桥进行动力特性分析,并通过实桥环境随机振动试验验证有限元动力特性分析结果,得到了此类小跨径独塔自锚式悬索桥的动力特性,为该桥运营阶段的健康诊断与损伤识别提供了基本依据。     

V形刚构-拱组合桥体系自振特性及稳定性分析

拱梁V撑刚构组合体系是一种新型桥式结构，根据工程实例，介绍了拱梁V撑刚构组合体系动力特性及稳定性方面的计算分析．     

多跨连续无风撑斜靠式钢管混凝土拱桥的抗震性能

针对该桥不设风撑的特点,运用有限元分析软件MIDAS/Civil建立其空间计算模型,研究该桥的动力特性,并用时程分析法对其抗震性能进行分析,得出无风撑拱桥在地震作用下的反应特点,以及斜靠式拱管刚度变化对该桥抗震性能的影响规律.     

台风区大跨拱桥拱肋安装过程的动力特性分析

钢管混凝土拱桥在成桥状态下刚度比较大，但是在施工阶段，尤其是采用缆索分段吊装施工时，刚度较小，而且随施工阶段不断变化。采用有限元方法，建立了三维模型，对处于台风区的东莞水道特大桥在主拱吊装阶段的动力特性进行了计算分析，为该桥的顺利建成提供了科学数据。