广州从化大桥136 m拱梁组合结构设计与分析

采用Midas/Civil有限元软件,对广州从化大桥136 m下承式空间拱梁组合体系进行空间静力、动力分析和稳定性分析.计算结果证明:对于单跨的空间拱梁组合体系,外部为简支的静定结构体系改善了支座不均匀沉降的问题;拱梁组合结构体系合理,各构件受力满足规范的要求;由主拱、副拱以及横撑、斜撑组成的空间异形拱结构具有良好的稳定性;对于简支梁与三角拱组合体系,由于梁的刚度较小,需要较大刚度的拱肋作为受力构件承受桥梁的荷载;吊杆张拉力对主梁及拱肋的受力影响较大;在满足主梁受力要求的前提下,应尽量减小吊杆张拉力,从而有利于拱肋结构的受力和稳定性.     

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。     

钢管混凝土拱桥吊装过程的最优化计算分析

以在建的主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥———巫峡长江大桥为例,在综合考虑拉索的垂度效应与结构几何非线性影响的基础上,采用一阶最优化计算方法来确定拱桥的合理施工状态。以成桥后拱肋的线形为目标函数,施工中拱肋节段的预转折角为设计变量,利用施工优化的原理,直接建立施工期结构状态可测变量与成桥状态目标函数之间的关系。通过对目标函数的最优化处理,求出各施工阶段的扣索索力和拱肋吊装高度,模拟了钢管拱肋的拼装过程。计算结果表明:将最优化计算理论引入拱桥的施工过程计算中是可行的,结果也是合理的。     

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。     

南广铁路西江特大桥钢箱拱肋吊装施工过程仿真分析

为研究南广铁路西江特大桥主桥拱肋吊装过程中结构受力状态,指导拱肋吊装施工,对拱肋吊装施工过程进行仿真分析。该桥主桥为主跨450m的钢箱提篮拱桥,拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工,利用MIDAS软件建立整个拱肋有限元计算模型,采用"合理位移内力法"确定扣锚索初拉索力,对不同拆除过程中结构内力及位移变化的过程进行计算并确定拆除顺序,根据确定的扣锚索初拉索力以及拆索顺序计算出整个吊装过程的主体结构及临时设施的内力及位移。计算及实践结果表明:拱肋悬臂拼装过程中扣塔塔偏和应力以及主拱内力均满足规范要求;从跨中对称向拱脚方向拆除扣锚索的顺序为最优顺序,拆除过程中结构内力及位移变化过程平缓,无突变现象。实践表明,仿真分析结果顺利地指导了现场施工,大桥钢箱拱肋高精度合龙,吊装过程中结构施工处于安全状态。     

偏压连拱隧道衬砌优化分析

浅埋偏压连拱隧道衬砌形式直接关系到整个隧道施工及正常运营,该文采用有限元数值方法对不同衬砌形式下偏压连拱隧道结构受力及应变特征作了计算分析。结果表明,偏压连拱隧道采用分层曲墙结构将有助于改善结构受力状况,减小应力集中及上部位移,降低衬砌开裂渗水的可能性,从而为偏压连拱隧道合理设计提供理论根据。     

钢筋混凝土葵花拱桥有限元分析

文章建立了一座钢筋混凝土葵花拱桥的空间计算模型,计算并分析了主腹拱的连接方式对葵花拱桥结构受力性能、变形性能及稳定性的影响,分析结果表明:在恒载作用下,主腹拱铰接时腹拱的结构受力较主腹拱刚接时有利,而主拱受其连接方式的影响较小;在活载作用下,主腹拱铰接时腹拱的结构受力较主腹拱刚接时有利,而主腹拱刚接时主拱的结构受力较主腹拱铰接时有利;无论是在恒载还是活载作用下,主腹拱刚接时结构的变形比较小;主腹拱无论是刚接还是铰接都不会产生失稳问题,且主腹拱刚接时稳定特征系数更高。     

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。     

九堡大桥主桥受力特性分析

九堡大桥主桥为三跨连续组合系杆拱桥,其主梁采用钢与混凝土组合梁,拱肋采用外倾式钢箱主拱和空间曲线的钢箱副拱,结构形式新颖,该桥的结构受力表现出复杂的空间力学特点。为详细了解该桥受力特点,采用有限元法,计算不同荷载工况下的结构受力,揭示组合拱桥中各个部分构件的受力特点。通过计算分析得到:组合系杆拱桥在采用合理的施工顺序时,其整体受力性能良好,但拱与梁连接处的应力分布复杂,需引起足够的重视。     

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.     

大跨度双联连续钢管混凝土拱桥结构体系设计研究

为研究大跨度双联连续钢管混凝土拱桥的合理结构体系及中央拱座合理刚度,以主跨2×405 m渝湘复线双堡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析考虑自重、汽车荷载和基础沉降作用下,拱桥刚接、铰接、半刚性连接约束体系和不同中央拱座刚度对桥梁力学性能的影响。结果表明：自重、汽车荷载和基础沉降作用下各结构体系力学性能均满足规范要求。双刚接方案拱肋变形对称,结构受力良好,且构造简单、施工方便。中央拱座刚度从0.8EI(EI为原设计方案中央拱座截面刚度)增加至2.0EI,自重产生的最大变形基本不变,最大拉应力减小了0.33%,最大压应力减小了0.47%,结构力学性能改善效果不明显。双堡特大桥结构体系推荐采用双刚性连接,中央拱座合理刚度取值为0.8EI,全桥有限元计算结果表明,该结构体系的强度、刚度、稳定性均满足规范要求。     

大跨度钢管混凝土桁拱桥拱脚外包段受力分析与优化设计

为研究大跨度钢管混凝土拱桥拱脚结构的复杂构造和受力问题,该文以一座主跨为280 m钢管混凝土桁拱桥为背景,采用Midas/FEA建立基于拱脚和桥面板与钢横梁详细组合单元的全桥模型,详细计算了外包混凝土拱脚结构各构件在恒载和最不利车道荷载作用下的应力响应规律,分析了外包混凝土对拱脚各构件的受力影响。进一步对比分析了加大拱脚钢管混凝土构件直径和加厚拱脚外包钢管壁厚两种优化方案对无外包混凝土拱脚各构件的受力影响规律。计算结果表明:①外包混凝土可有效减小拱脚各构件的应力;②对于无外包混凝土拱脚结构,拱脚下弦杆是控制设计的关键;③增加钢管混凝土拱脚上下弦杆的管径和外包钢管壁厚均可有效减小无外包混凝土拱脚下弦杆的应力;④考虑施工效率和成本,实际工程中建议采用增加钢管壁厚的无外包混凝土拱脚设计方案。     

钢管立柱与贝雷梁组合拱架结构形式比选分析

以钢管立柱与贝雷梁组合拱架结构的某六连拱渡槽施工为工程背景,对于高次超静定组合拱架结构,应用有限元理论计算分析了拱式、简支与连续组合、简支等3种贝雷梁组合拱架结构形式。基于应力、变形、稳定性基本参数的控制,分析贝雷梁组合拱架在3种结构形式中的不同表现,理论上得出钢管立柱上部贝雷梁组合拱架更合理的结构形式。其中,拱式结构在相同工况下比另外两种结构形式最大可以减少约24.7%的最大竖向变形值,对应3种工况,拱结构形式拱架应力相应减小;稳定性增强了约28.6%。     

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+74m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。     

空腹式连续无铰拱桥设计关键问题探讨

结合工程实例,针对独山大桥连拱结构探讨了设计时需要注意的几个关键问题,包括合理拱轴线的计算方法、制动墩的设置、结构精细化计算分析等,并分析了有限元计算时采用不同边界条件的固结模拟方法对计算结果的影响,可供同类桥梁工程设计人员参考。     

系杆拱桥钢管混凝土拱局部分析

采用ANSYS11.0和MIDAS/CIVILV7.4.1,建立了一个整体模型和三个局部模型,对一下承式单索面钢箱叠合梁钢管砼系杆拱桥的钢管混凝土拱进行了局部分析。对比研究了主拱斜撑的两种截面型式对其内力的影响,重点关心在最不利荷载工况下主拱钢管和斜撑钢管的应力大小。计算结果表明:钢管混凝土拱设计合理可靠,为相似结构的设计与施工提供参考。     

钢管混凝土拱桥施工稳定性及缆风影响分析

通过对钢管混凝土拱桥材料非线性分析方法的比较和总结,结合工程实例,采用纤维单元模型着重探讨了材料非线性对拱桥施工稳定性的影响。并对缆风在施工过程中对拱肋稳定性的有利效应、缆风设置等问题作了定量分析。结果表明,稳定安全系数不能拘泥于传统的定义和取值,应结合失稳形态并以实际荷载作用下结构的效应来计算;材料非线性对大跨度钢管混凝土拱桥稳定性的影响更为显著,有时达50％以上;缆风能显著提高拱肋稳定性,其合理布置方式应在拱腰和拱顶位置附近。缆风初张力对提高拱肋稳定性效果不明显。     

圆弧拱的平面屈曲分析

文中采用结构弹性稳定理论与方法,对圆弧拱在均布法向荷载作用下平面内屈曲问题进行求解和分析,得出了等截面两铰拱、无铰拱和三铰拱的临界荷载解析解;通过数值计算与分析,对影响拱结构稳定性的各因素进行了分析与讨论。     

上承式两铰桁架拱桥的拱轴线计算长度研究

拱桥的纵向稳定常常采用拱轴线计算长度系数将主拱换算为相当长度的压杆,通过强度校核的形式来控制稳定,但现行规范[3]只给出了裸拱的拱轴线计算长度系数;桁架拱桥的拱上建筑对主拱圈具有明显的约束作用,可以提高稳定性,其拱轴线计算长度系数仍有待于进一步研究。通过对上承式两铰桁架拱桥的稳定性影响因素进行分析比较,并对其拱轴线计算长度系数的数值进行分析,拟合得到了拱轴线计算长度系数的简化公式,对实际工程具有一定的指导意义。     

V形冲沟高填路堤支挡结构物形式研究

目前,国内外对于V形冲沟高填路堤支挡结构形式的研究较少。运用数值计算方法,系统分析采用一种填料的路堤,其不同的半径和墙顶宽度对重力式拱墙变形与应力的影响。计算结果表明,随着重力式拱墙的半径减小,拱墙的拱度越明显,变形和应力也随之减少;当墙顶宽度取1～2.4 m时,重力式拱墙可通过增加墙体重量来减小自身结构的变形与内力,以此提高其自身的安全性;而此时,最大拉应力产生在重力式拱墙的沟心处。