异型拱桥自振特性影响因素分析

结合工程实际建立了拱肋跨径180 m,主梁跨径190 m,矢跨比0.34,平面半径R=600 m的拱肋斜跨主梁的异型拱桥——张家口清水河通泰大桥的有限元模型,分析了矢跨比、主梁中心线与拱肋中心线之间的夹角、宽跨比对自振特性的影响。     

抛物线双肋拱在保向力作用下的横向稳定性

针对抛物线肋拱桥在保向力作用下的横向稳定性，建立了参数化的实用计算方法，并分析了矢跨比，横系梁刚度和支承约束度不同结构参数对双肋拱横向稳定性的影响，按本文中方法计算的双肋拱的临界荷载约为实际稳定承载力的2－3倍。     

抛物线双肋拱在非保向力作用下的横向稳定性

针对抛物线肋拱桥在非保向力作用下的横向稳定性，建立了参数化的实用计算方法，分析了不同结构参数对双肋拱横向稳定性的影响．分析表明，在非保向力作用下，下承式拱桥横向稳定临界荷载显著提高，而上承式拱桥横向稳定临界荷载明显降低；横系梁刚度、矢跨比和桥面系横向刚度对拱横向稳定临界荷载有明显影响．     

简支下承式钢管混凝土系杆拱桥稳定性参数研究

针对简支下承式系杆拱桥拱肋较高而导致的结构稳定性问题，以简支下承式钢管混凝土系杆拱桥为例，结合midas Civil有限元软件建立三维空间模型，研究拱肋之间的横撑连接形式、拱肋矢跨比、拱肋刚度、拱肋倾角以及吊杆布置形式等参数对结构空间稳定性方面的影响规律。结果表明，拱肋横撑连接形式、拱肋矢跨比、拱肋刚度以及拱肋倾角均对结构的空间稳定性影响很大，而吊杆布置形式对结构空间稳定性影响很小，变化幅度仅为8.8%,因此在拱桥设计过程中需要对这些参数的取值进行对比分析，避免导致结构失稳出现安全事故。     

大跨度刚架系杆拱桥的动力特性分析

针对大跨度刚架系杆拱桥的动力特性进行了分析,参考茅草街大桥的设计,采用ANSYS有限元程序建立这一类钢管混凝土拱桥的力学分析模型,利用子空间迭代法计算了该模型的自振频率和振型,分析了主拱肋内倾角、矢跨比、横撑的结构形式和布置方案以及宽跨比等参数的变化对刚架系杆拱桥动力特性的影响,得到了这类体系的动力特点,为合理、安全地设计这类桥梁提供参考依据。     

钢管坦拱桥拱上建筑联合作用分析

矢跨比小与1/5的拱桥通常称之为坦拱桥,该类拱桥的受力模式兼具梁桥受弯以及拱桥受压的特点。以一座钢管坦拱桥为工程背景,建立了有限元模型,对不同的加载模式下拱上建筑的联合作用进行了数值分析。结果表明:跨中部分拱上建筑的联合作用非常明显,其显著降低了未灌注混凝土拱肋部分的应力水平及挠度;在拱脚附近的拱上建筑联合作用较弱,仅对拱脚附近的拱肋应力水平有部分改善。该钢管坦拱桥结构受力合理,可为同类桥梁的设计提供借鉴和参考。     

钢管混凝土拱桥动力效应研究

为研究支承条件及矢跨比对钢管混凝土拱桥结构动力效应的影响,以主跨为(30+80+30) m的大桥为工程背景,对该桥建立ANSYS全桥模型,通过模态分析确定五阶模态的自振频率和阵型特征,进行横撑数量及矢跨比变化对钢管混凝土拱桥动力效应参数的影响分析,研究结果可为钢管拱桥设计、提高其动力性能提供理论依据。     

拱辅梁桥拱肋合理矢跨比的确定

拱肋矢跨比对拱辅梁桥的力学特性影响大,为寻求其合理范围,以梁拱相同刚度比而不同矢跨比为条件,从自振模态和多遇及罕遇地震作用下结构动力响应角度,结合工程实例,运用时程分析法及多自由度体系简化的滞回曲线,研究矢跨比变化对全桥变位及内力影响的规律,并提出相应的合理设计范围.研究表明,拱肋矢跨比主要影响横桥向、竖向位移及内力,且矢跨比为1/5时桥梁抗震性能最优;对于多自由度体系变位组合中的主要成分得出的简化滞回曲线,由其定性分析得出的结论能与一般时程分析得出的结论一致.     

千米级缆拱组合桥概念设计研究

采用给拱肋卸载及悬索桥不设锚碇的理念,提出一种新的桥梁结构体系——缆拱组合桥,其主要由主拱、主缆、主塔、边拱及主梁组成。通过选取适宜的垂跨比、矢跨比、拱轴线等参数来调整拱和缆分担主跨桥面荷载的比例,让缆承担更多荷载,从而拱肋得到大幅度卸载,既降低了其应力水平,又提高了稳定性,使缆拱桥的跨径可以超越拱桥。以1 008 m跨径为例,对缆拱桥进行概念设计,并通过有限元研究其结构强度、刚度、稳定性等问题。研究表明:缆拱桥不仅保留了悬索桥承载力高、拱桥刚度大的特点,同时还具有一定的美学价值。     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数分析

采用空间有限元模型,研究了活荷载分布方式、拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度、矢跨比和初始几何缺陷等参数对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响。研究结果表明:拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度和矢跨比是决定大跨度钢筋混凝土拱桥极限承载力的3个关键设计参数;初始几何缺陷会降低结构的极限承载能力,但降低的程度很小,一般情况下可以忽略该参数的影响;矢跨比在一定范围内取值时,随着矢跨比的降低,钢筋混凝土拱桥的极限承载能力也随之减弱,且不同的矢跨比取值范围对极限承载力的影响程度不同。     

外展敞口式系杆拱桥稳定影响因素的探讨

以张家口清水河工业南桥为工程背景,采用通用有限元程序建立系杆拱桥三维空间有限元模型,用结构的临界荷栽系数作为输出结果分别探讨拱肋刚度、系杆刚度、吊杆刚度、矢跨比、拱肋倾角、吊杆非保向力效应等因素对外展敞口式系杆拱桥结构稳定的影响,对今后该体系桥梁的设计提供参考。     

钢管混凝土提篮拱面外受力性能试验

为探究非保向力效应对钢管混凝土提篮拱桥平面外稳定性能的影响,开展了钢管混凝土(CFST)提篮拱空间受力性能试验和有限元分析;基于某原型桥开展了考虑吊杆影响的钢管混凝土提篮拱空间受力性能试验,揭示了模型拱的破坏机理;基于试验结果和实际工程构造参数建立了钢管混凝土标准提篮拱桥有限元模型,通过是否建立杆系吊杆的方式分别考虑吊...     

多点Y形支撑加固坦拱桥理论最优斜撑角度研究

以多点支撑加固坦拱桥技术为依据,选取重庆市某区县三种具有代表性净跨径和矢跨比的空腹式坦拱桥为依托工程,通过大量有限元建模分析,研究这三种跨径坦拱桥采用多点Y形支撑加固技术时,在同一支撑点Y形斜撑角度不同的条件下主拱圈内力的改善情况,寻找出该加固技术加固这三种跨径坦拱桥的理论最优斜撑角度,对今后的加固设计具有很好的参考价值。     

下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法

为了得到下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法，建立了恒载作用模式和合理拱轴线微分方程，得到合理拱轴线的解析解；在解析解的基础上，定义了主拱恒载占比系数，得到了基于矢跨比和主拱恒载占比系数的合理拱轴线快速求解计算方法；采用拱桥设计规范、工程案例与相关研究成果，验证了本文方法的可靠性。研究结果表明:下承式拱桥的恒载作用模式可等效为连续均布恒载+主拱恒载的形式，合理拱轴线为悬链线，相应的拱轴系数由矢跨比和主拱恒载占比系数共同决定；拟合出的不同矢跨比下的拱轴系数与主拱恒载占比系数的函数关系式为线性相关关系，决定系数大于0.99，说明拟合公式准确；工程中下承式拱桥矢跨比范围为1/3~1/8，相应的拱轴系数范围为1.000~1.792，常见的矢跨比范围为1/4~1/5，相应的拱轴系数范围为1.000~1.465，与工程案例中拱轴系数统计结果的吻合度较高，说明计算结果可靠；工程中常见主拱恒载占比系数范围为0.1~0.5，对应的拱轴系数范围为1.102~1.364，与拱桥设计规范中的取值范围接近，证明了规范取值的合理性；当主拱恒载占比系数小于0.5且矢跨比小于1/7，或主拱恒载占比系数小于0.1时，拱轴系数接近于1.000，即合理拱轴线可采用二次抛物线；利用查表法或简化公式法，可以快速求得合理拱轴线方程；与已有研究成果相比较，主拱截面弯矩、偏心距和偏心距平方和的偏差均在5%以内，证明了本文计算方法的正确性。      

大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应性能

针对跨径为（７６＋３６０＋７６）ｍ某大跨度钢管混凝土系杆拱桥的特点,详细介绍了其分析模型的建立方法,动力特性特点及共在地震动作用下响应,并深入讨论了不同行波波速对该拱桥地震反应性能的影响,分析表明,主拱肋跨中截面的地震反应内力较小,而拱脚截面ｌ／４～３ｌ／８等截面的地震反应内力则相对较大,行波效应对拱桥的地震反应有较大的影响,一般来说考虑行波效应后其竖向位移,轴力均增大,而横向位移减少。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

700 m级中承式缆拱桥设计

随着拱桥跨径的增加,拱肋稳定性问题突出,且巨大的推力需通过系杆或基础平衡,大跨度悬索桥的庞大锚碇耗资巨大. 针对这两个问题,结合拱和缆索的受力特点,提出一种新的桥梁结构体系——中承式缆拱桥. 首先,在主跨和边跨均加入拱圈;其次,去掉悬索桥锚碇,将主缆锚固于边拱拱脚;最后,通过选取适宜的垂跨比、矢跨比及拱轴系数,保证结构在恒载作用下主缆张力、主拱推力、边拱推力在数值上基本相等,从而使结构处于无推力状态并达到改善结构力学性能的目的. 给出了新型桥的具体结构形式和受力机理,并以700 m跨径为例对其进行设计研究,对其施工过程提出了设想. 有限元计算分析表明:中承式缆拱桥的拱与缆索共同承担桥面荷载,与同条件下的连续拱桥相比,其强度承载力提高约25%,稳定承载力提高约70%,同时恒载作用下结构产生的水平力基本为0,为突破拱桥跨径奠定了坚实的基础.      

提篮式拱桥拱肋内倾角对横向稳定性的影响

随着拱桥跨度的增加,拱桥的横向稳定问题成为拱桥安全性的重点,而提篮拱与相同跨度直立平行肋拱相比,将大大提高拱桥的稳定性,而得以在大跨径拱桥中使用.本文对菜园坝大桥施工及成桥状态,采用空间杆件(索)单元,研究了线弹性状态及几何非线形的稳定性安全系数,并研究了拱肋内倾角的大小对其稳定性的影响,得到了基于面外稳定性的合理内倾角值,为此类桥梁的设计提供了理论基础.     

特大跨径钢桁拱吊装索力计算方法探讨

采用缆索吊装斜拉扣挂施工方法进行特大跨径钢桁架拱安装时。对拱肋的安装标高和索力精度要求较高。传统的索力计算方法虽力学概念清晰,计算简便,但精度较低,只适用于节段数较少的小跨径拱桥。文章总结了传统方法的优缺点,并阐述了ANSYS的零阶优化法在钢桁架拱吊装索力计算中应用。