等截面空腹式拱桥恒载压力线的参数方程解析解及其运用

基于主拱圈自重表示为沿弧长方向的均布荷载,桥面恒载表示为沿跨度方向的均布荷载,建立平衡微分方程,引入参数解微分方程得到等截面空腹式拱桥压力线的解析解,计算方便、简洁,力学概念清晰。经过算例证明:选用该压力线作为拱轴线时主拱圈各截面恒载弯矩接近于0。同时,研究了采用悬链线和抛物线来拟合等截面空腹式拱桥压力线的情况,当选取的拱轴系数合适时,采用悬链线来拟合压力线是合适的。在求得等截面空腹式拱桥压力线解析解的基础上,还研究了荷载形式和矢跨比对压力线线形的影响。     

求解合理拱轴线的加权能量方法

通过构造一种基于拱轴线变形能的多参数拱轴线优化方法,以处理控制参数较少的函数曲线难以使拱轴线与压力线重合的问题。该方法以加权能量函数作为优化目标,运用样条曲线逼近主拱圈压力线,并建立主拱圈位移影响矩阵来计算主拱圈的位移调整量。加权能量方法将各个单元的弯曲变形能总和作为优化目标,通过给予每个位置的单元弯曲变形能不同的加权系数来达到调整拱轴线上各点的弯矩分布的目的。算例分析说明求解的拱轴线坐标是合理的,应用平均加权和高斯加权方法可有效减少主拱圈弯矩。     

拱桥拱轴线两种优化方案比较

拱轴线是拱桥的灵魂,它决定着拱桥的受力状态.在计算机、结构优化设计方法迅速发展的今天,再延续传统简化、近似方法来选择拱轴线显得不太合理.该文根据数学优化的基本原理,通过两种优化准则分别建立优化数学模型,以一条初始的拱轴线形及成桥荷载工况为基础.建立有限元模型,通过有限元程序的迭代计算,获得2种不同模型下确定出的最合理拱轴线,通过一个工程实例比较2种数学模型的优化结果,进而确定出简单适用的优化模型.算例结果表明,工程实际中运用"最大偏差达最小准则"建立的优化数学模型,程序实现比较容易,而且不论初始拱轴线为何种形式,优化结果都非常合理.     

曾家沟大桥主拱圈施工阶段挠度计算和分析

拱桥施工中,确保拱轴线的线形非常重要。当采用钢拱架砌筑混凝土预制块拱圈时,钢拱架的下挠直接影响着拱桥的拱轴线形。利用有限元软件Midas进行数值分析,分别考虑了砌筑拱圈刚度和不考虑砌筑拱圈刚度2种情况下的挠度变化,然后与施工中实测情况进行对比。分析结果表明,在设计中考虑拱圈刚度与否,相同工况下拱架的下挠值变化很大,实测挠度值表明施工中拱圈的实际刚度比计算中的理想化刚度要小,故在施工时可以通过提高砌筑拱圈的实际刚度来控制主拱圈挠度,从而保证拱轴线线形。     

内衬厚度对中小跨径圬工拱桥提载加固影响性分析

桥内衬法加固的原理就是增大截面法,在拱桥的主拱圈的拱腹以及两侧新加一层钢筋混凝土拱板,与原拱圈形成复合主拱圈,通过复合拱圈的联合作用来共同承受荷载,从而增大拱圈的刚度和强度,提高承载能力。为研究内衬法加固受力分析,本文运用有限元软件建立加固计算仿真模型,分析比较不同内衬厚度下拱圈控制截面的承载能力。     

拱桥内衬法加固受力分析

拱桥内衬法加固的原理就是增大截面法,在拱桥的主拱圈的拱腹以及两侧新加一层钢筋混凝土拱板,与原拱圈形成复合主拱圈,通过复合拱圈的联合作用来共同承受荷载,从而增大拱圈的刚度和强度,提高承载能力。为研究内衬法加固受力分析,运用MIDAS/CIVIL有限元软件建立加固计算仿真模型,分析比较不同内衬厚度下拱圈控制截面的承载能力。     

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。     

竖向荷载作用下拱的压力线和索曲线——对于“结构力学”中几个问题的补充意见

在圬工拱桥的设计中,有时要用到“结构力学”中的图解法来绘制拱的压力索多边形(或压力索曲线),由此求得拱圈各截面的弯矩值。对于“结构力学”叙及的拱在竖向荷载作用下的图解法,我们觉得有以下二个问题在概念上值得加以补充说明: 一、拱的压力索多边形(或压力索曲线)与拱的压力线的差别和联系; 二、绘制无铰拱的压力索多边形(索曲线)与压力线的起始点问题。     

拱脚竖向截面最大活载内力的合理计算

计算无铰拱桥竖向截面的抗剪强度时,是以主拱圈拱脚截面控制设计,并由该截面产生最大反力时控制剪力计算。本文分析了过去计算竖向截面剪力时,由活载引起的拱脚截面产生最大反力及相应的推力(H_P)时,用K_0值代替推力影响线的等代荷载K_1。它理论上不够完善,实际上差别也较大。提出合理计算H_P应当是用标准解求算的推力影响线的K_1。并列举了算例,以兹比较。     

上承式RC箱形拱桥几个计算问题的讨论

就上承式RC拱桥计算图式、拱轴线、温度效应、腹板与顶板结合部的抗剪强度、拱圈配筋率和车道荷载正弯矩折减等问题进行讨论.     

双曲拱桥加固方法探讨及计算分析

以上世纪70年代建成的某座双曲拱桥为工程实例,分析了该桥的病害特点,并给出了双曲拱桥加固维修的常规方法.重点讨论了增大主拱圈截面面积进行拱肋加固的两种方法.并结合有限元计算,对加固后结构的承载力、裂缝以及挠度进行了验算,通过对比分析计算结果表明：加固后桥梁的受力性能均能满足规范要求,从结构受力性能上来讲,变拱肋为拱箱的加固方法较锚喷钢筋混凝土加固方法更具优势.     

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.     

哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法研究

以中承式钢管混凝土拱桥———江山市城中大桥为工程背景,对哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法进行研究,对于钢管混凝土拱肋的简化计算,目前常采用换算截面法和统一模量法,应用这两种方法分别建立平面有限元模型,同时,采用大型通用有限元程序,根据实际截面建立空间有限元模型,对这几种方法计算所得的理论值以及成桥荷载试验所得的实测值进行分析比较,为该类桥梁的计算提供参考。     

双曲拱桥有限元分析中建模方法研究

结合南京长江大桥引桥中双曲拱桥的承载能力检算,提出按刚度等效原则把拱肋与拱波简化为梁格体系的计算模型,采用空间梁单元模拟拱肋与拱波,缩减了双曲拱桥全桥建模和结果分析时的计算工作量。对此计算模型,采用ANSYS软件,选取了桥梁荷载中的几种典型工况做模拟计算,与ANSYS有限元软件建立的另一精细模型的计算结果及相同加载方式下的现场试验实测数值进行了对比,并对三组数据结果做了简要的分析。     

福厦铁路钢箱系杆拱桥设计构思与研究

采用有限元方法,对钢系杆拱各种矢跨比、拱梁刚度比、拱肋平面倾角、吊杆及其他主要杆件截面形式、主桁中心距、横向连接、桥面形式等进行计算,得出不同结构参数下的钢系杆拱的优缺点,提出了适合于福厦铁路实际情况的合理结构形式和设计参数。     

几何非线性对大跨拱桥地震反应影响分析

该文以一座上承式钢桁拱桥为工程背景,用有限元软件MIDAS建立了全桥空间有限元模型。在分析了该桥自振特性的基础上,分别沿桥梁纵向、横向输入反应谱,分析了该桥的地震反应。以拱肋上弦的内力为研究对象,分析了恒载初始内力引起的几何非线性对该桥自振特性及地震反应的影响。研究结果表明恒载初内力引起的几何非线性不可忽略。     

多拱肋异型系杆钢拱桥静载试验分析

以多拱肋异型系杆钢拱桥为工程背景,从有限元计算分析、控制断面选取、测试内容及测点布置、试验加载工况确定等方面详细阐述了复杂结构桥梁静载试验方法和过程。在各试验工况加载下,对控制断面的应变、变形、吊杆索力进行测试,并与理论计算值进行比较分析。结果表明：现场实测值与理论计算值吻合较好,且均小于理论计算值,该异型系杆钢拱桥结构具有足够的强度和刚度安全储备,满足设计要求,所得结论可作为桥梁承载能力评定的依据。     

800m级变截面钢管混凝土飞燕拱与自锚悬索组合桥研讨

针对800 m级超大跨径钢管混凝土拱桥的需求,提出了单叶双曲面状变截面钢管混凝土飞燕拱与自锚悬索的组合桥.钢管混凝土飞燕式拱桥的推力可与自锚悬索桥的拉力平衡,形成自平衡结构体系,且以拱肋结构受力为主,自锚悬索体系受力为辅,两者协同工作,优势互补;另外,由于采用了单叶双曲面状变截面钢管的四肢空间桁架拱肋结构形式,从而能减...     

钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为

为研究钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为,以某钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用有限元方法对其全过程非线性受力行为进行深入分析。首先,建立钢管混凝土拱桥整体模型,对其整体受力行为进行分析,提取系杆拱桥关键节点在设计荷载工况下的最不利内力情况;然后以力边界条件形式施加给节点三维精细有限元模型,对拱脚节点和拱肋吊装节点在设计荷载工况下进行应力分析,探讨2种节点在设计荷载工况下的受力行为;最后,考虑材料非线性行为,采用弧长法对2类节点极限承载力进行分析,探讨其承载非线性行为及安全储备。研究结果表明:这2种节点构造形式在设计荷载工况下均安全可靠,且具有较大的安全储备;拱脚节点区拱肋钢管与系梁上翼缘板相交处存在明显的应力集中现象,该处构造复杂,焊缝多,设计时应重点关注;吊装节点区下弦钢管径向刚度小,采用环向加劲肋加强后,对钢管刚度及承载力均有显著改善。     

钢管混凝土拱桥灌注混凝土过程中钢管受力分析

钢管混凝土拱桥在压力灌注钢管内混凝土过程中,钢管受力十分复杂,对于其安全性必须引起重视。该文以上海浦东长清路川杨河桥为例,介绍了其拱肋及内部加劲构造,建立组合有限元模型,分析了拱肋钢管在灌注过程中的混凝土压强作用下的受力情况,并对几种加劲构造的作用作了分析,在此基础上对设计和施工中应注意的问题作了小结。