哑铃型截面钢管混凝土拱桥动力特性和稳定性研究

以云南木高金沙江大桥为工程背景,采用有限元方法对哑铃型截面钢管混凝土拱桥的动力特性和稳定性进行了研究,分析了横撑布置形式、矢跨比等结构参数对该桥结构动力特性和稳定性的影响规律。计算结果表明：不同横撑布置形式下拱桥屈曲模态前3阶均为面外失稳,第4阶出现面内失稳,说明面外失稳是哑铃型截面拱桥的主要失稳形式;临近拱脚处设置为“K”撑和“米”撑的拱桥稳定系数分别比设置为一撑的拱桥安全系数增加57%和78%,说明改变横撑布置形式对于提升拱桥的整体稳定性有显著影响;矢跨比≤0.3时,拱桥稳定系数随着矢跨比增大而呈线性增加,矢跨比>0.3时,拱桥的稳定系数增加不明显,因此建议木高金沙江大桥的矢跨比为0.2～0.3较为合理。研究结果丰富了钢管混凝土拱桥动力特性的研究内容,可为哑铃型截面拱桥的设计与施工提供借鉴参考。     

小宽跨比系杆拱桥面外稳定性研究

文章以某跨径为90m的下承式钢管混凝土系杆拱桥为例,利用大型通用有限元软件Midas Civil建立该桥模型,针对系杆拱桥的荷载工况、不同横撑形式、数量和刚度、矢跨比进行了系统的分析,研究其对小宽跨比钢管混凝土系杆拱桥横向稳定性的影响。结果表明:不同的布载方式会改变结构的屈曲失稳模态;不对称布载方式会降低拱桥的稳定性;增加横撑数量和刚度、合理选择横撑形式和适当降低矢跨比能够有效地提高小宽跨比系杆拱桥的面外稳定性。     

混凝土徐变对钢管拱桥受力性能的影响

为了解钢管拱桥结构核心混凝土的徐变特性及变化规律,以主跨为30m+80m+30m的某大桥为工程背景,通过对比选择最为适宜的徐变预测模型方程,并建立全桥有限元分析模型,对钢管拱桥核心混凝土进行精细化分析,通过分析该桥十年以内的混凝土徐变效应,分别对比了其核心混凝土和钢管应力变化,研究结果为该钢管拱桥设计、施工与养护等关键技术提供理论依据,为同类拱桥结构提供参考借鉴。     

整体温度变化下钢管混凝土拱桥结构效应分析

钢管混凝土拱桥结构在运营阶段的温度效应明显,为分析钢管混凝土拱桥结构的温度效应,以跨径布置为30m+80m+30m的某钢管混凝土拱桥为例,融合了等效时变的温度效应模型和有限元方法,建立精确的空间有限元模型,深入分析了整体温度变化作用下钢管混凝土拱桥的挠度、结构内力和应力以及拱桥稳定性的变化规律。结果表明:整体温度变化对钢管拱桥挠度影响显著,甚至会出现挠度方向的变化;整体温度升高时,钢管轴力增大,混凝土轴力减小,同时钢管和混凝土弯矩方向均发生变化;整体温度变化对钢管混凝土拱桥的稳定性影响较小。     

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。     

大跨简支系杆拱桥非线性稳定性

宁杭高速公路南河大桥为主桥130m跨径简支下承式钢管混凝土系杆拱桥。在考虑了拱桥非线性稳定性影响因素基础上,利用有限元ANSYS结构分析程序,建立了拱桥结构稳定性分析空间有限元模型,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,研究了大跨简支系杆拱桥的非线性稳定性求解策略,并对南河大桥简支钢管混凝土系杆拱桥进行了非线性稳定性计算。结果表明,钢管混凝土拱脚处的拱肋首先形成塑性铰,破坏时的极限荷载达到正常使用荷载的3．50倍,满足稳定性要求。     

钢管混凝土箱型拱桥空间结构分析研究

以某主跨为152 m的钢管混凝土箱形拱桥为例,用有限元方法建立其空间计算模型,分析矢跨比等设计参数对拱圈截面内力的影响,并在考虑混凝土收缩徐变的情况下,分析各控制截面内力和位移随时间的变化关系.表明:拱桥矢跨比对其轴力和弯矩影响较大;随着时间的推移,拱桥结构内力和位移有很大改变.     

中承式钢管混凝土系杆拱桥空间稳定性分析

随着钢管混凝土结构的广泛应用,其空间稳定性问题也越来越多的显现出来,相关的研究也变得有意义。以某3跨(20 m+85 m+20 m)中承式钢管混凝土系杆拱桥作为工程背景,对其建立模型并且进行线弹性稳定分析。结果表明:该桥在成桥状态下活载对其稳定性影响较小,稳定性系数的大小主要由结构恒载决定;结构的一阶失稳模态一般为面外失稳;横撑的布置形式也对桥梁屈曲安全系数有较大影响;矢跨比在1/3~1/4.5区间内时桥梁屈曲安全系数较大,桥梁整体稳定性较好。     

飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性影响因素分析

利用大型通用有限元软件建立某飞燕式钢管混凝拱桥的结构计算模型,对其成桥阶段各工况的稳定性进行数值模拟分析,计算线弹性、几何非线性及材料非线性稳定安全系数并比较其对稳定性的影响程度;同时,对影响飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性的主要因素展开讨论,计算分析拱轴系数、矢跨比、宽跨比、拱肋刚度、吊杆刚度、吊杆非保向力以及风撑的数量、形式和刚度等各类因素对此类桥梁稳定的影响,研究不同取值状况下结构稳定的影响因素取值或形式的合理范围.     

大跨度钢管混凝土桁式拱桥非线性稳定性分析

大跨度钢管混凝土拱桥的宽跨比较小,拱肋的横向稳定成为桥梁安全的关键问题。目前对钢管混凝土拱桥的稳定分析主要采用弹性理论,同时选用较大的稳定系数来保证桥梁安全。介绍同时考虑材料非线性和几何非线性的钢管混凝土拱桥稳定性分析方法,并采用该方法对南浦大桥的稳定性进行分析,结果表明几何非线性对该桥稳定性影响较小,而材料非线性对该桥稳定性影响较大。提出在分析钢管混凝土拱桥稳定性同时应考虑几何非线性和材料非线性的结论。     

钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

以某中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,采用双单元法建立的空间结构有限元分析模型,可用于计算和分析该桥的动力特性,同时可运用时程分析法计算出钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,从而有助于分析研究其几何非线性、材料非线性及几何材料非线性对结构地震响应的影响。     

横撑布置方式对钢管混凝土拱桥动力特性的影响

通过建立钢管混凝土拱桥有限元模型,详细研究了横撑布置方式对钢管混凝土拱桥动力特性的影响,结果表明:钢管混凝土拱桥主拱面外基频低于面内基频;横撑变化对其面外频率影响较大,但对面内频率几乎无影响;拱顶横撑与1/4跨处横撑对主拱的动力特性影响较大,拱脚横撑对主拱动力特性的影响不明显。     

拱肋高度基于余弦曲线变化的钢管混凝土拱桥设计方法

大跨度钢管混凝土拱桥大多采用等宽变高的截面形式。分析了李特公式中影响变截面高度的设计参数,在此基础上提出了钢管拱变截面高度设计的一种新方法：将拱肋截面高度定义为拱顶高度与拱轴水平倾角余弦值的幂次方之比,幂次方由拱顶高度、拱脚高度和拱轴线方程唯一确定。结合钢管混凝土拱桥常用的矢跨比和拱轴系数,给出了幂次方的取值范围。为验证该方法在大跨度钢管拱设计中的可行性,开展了两座钢管混凝土拱桥的动力特性与弹性稳定分析。结果表明,采用该方法设计的钢管混凝土变截面拱,与设计文件和李特公式的计算结果相比,钢管拱弦杆轴力差异在1.7%～7.0%,动力特性、弹性稳定以及腹杆应力差异在5%内。文中提出的设计方法可以为今后钢管混凝土拱桥设计提供参考。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥施工监控技术浅析

以下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工工序来分析其施工监控技术,希望对今后混凝土系杆拱桥的施工监控起到借鉴意义。沙颍河大桥上部结构为单跨112 m下承式钢管混凝土系杆拱,为刚性系梁拱,计算跨径L=108.0 m拱轴线为二次抛物线,矢跨比为1/5,矢高21.6 m。     

韩江北桥主桥结构动力特性分析

文中以韩江北桥主桥五跨连续无风撑斜靠式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,论述了无风撑斜靠式钢管混凝土系杆拱桥结构动力性能分析理论。利用大型通用有限元计算软件ANSYS建立该桥空间三维分析模型,采用子空间法分析结构的动力性能,确定成桥状态下的自振频率与振型。同时利用钢管混凝土结构设计规程及相关设计理论,对该桥的动力特性进行分析。     

钢管混凝土拱桥结构静动力及稳定性有限元分析

针对钢管混凝土拱桥的空间受力特点和研究现状,对钢管混凝土拱桥的结构静动力进行分析研究,建立了相应的有限元分析模型,分析了钢管混凝土拱桥的结构静力、动力特性及稳定性,并就行人舒适性问题进行了探讨。     

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...     

朝阳凌凤钢管混凝土拱桥荷载试验

对朝阳的一座540m钢管混凝土拱桥,进行了通车前的动载试验,动力特性试验进行了模态测试以及跑车、刹车、跳车试验,获得了大桥固有频率和模态、动力荷载作用下的冲击系数,了解了该桥在建成后的工作状态和安全承载能力。     

横撑对钢管混凝土拱桥力学性能的影响分析

分析主拱肋上不同位置横撑对钢管混凝土拱桥力学性能的影响,利用有限元法分别计算不同横撑布置方式对钢管混凝土拱桥静力、动力和稳定性的影响,得出一些相关结论,为钢管混凝拱桥的研究和设计提供参考。     

大跨径钢管混凝土拱桥稳定性研究

钢管混凝土拱桥在我国得到广泛应用,稳定性问题是制约钢管混凝土拱桥发展的重要因素之一。结合工程实践,采用大型通用有限元分析程序MIDAS／Civil对拱桥稳定性进行了研究分析,对钢管混凝土拱桥拱肋钢管的截面厚度、拱肋内填混凝土强度以及横撑布置形式对拱桥稳定性的影响进行研究。研究表明,拱肋钢管的截面厚度对拱桥稳定性影响较大,“米”字横撑布置形式比较合理。研究内容对提高该桥所采用稳定性措施的经济合理性有一定的借鉴意义。