偏态钢管混凝土拱桥吊杆锚固区局部应力及屈曲分析

宁海金海犬桥主桥是一座采用拱轴线偏态二次抛物线的异型下承式式钢管混凝土拱桥,该桥采用4管钢管混凝土格构式箱形断面拱肋与系杆、倾斜吊杆、横梁组合成空间结构体系。结构受力比较复杂,吊杆直接锚固于拱肋钢箱顶板,为了验算锚固区域顶底板和加劲隔板的受力和屈曲稳定性,采用MidasCivil软件对本桥部分典型吊杆在拱肋上的锚固区域做了局部应力分析和屈曲分析。得到一些有价值的结论,供以后类似的设计和计算参考     

结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究

为了研究系杆拱桥在关键构件损伤后的安全性能和内力重分布规律,以某钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,设置吊杆损伤、吊杆失效和拱肋损伤不同工况,对比分析该桥在损伤状态和完好状态下的结构性能,分析损伤状态对其动力特性、稳定性、结构位移和内力的影响。结果表明:吊杆损伤、失效和拱肋损伤会使桥梁整体刚度降低、自振频率减小,但对振型基本没有影响;吊杆损伤、失效和拱肋损伤会导致桥梁稳定性降低,但降低幅度较小,对失稳形式没有影响;吊杆损伤会引起桥面竖向位移和吊杆应力增加,但对拱肋弯矩影响不大;吊杆失效会对其相邻部位产生显著影响,使结构发生显著的内力重分布;拱肋损伤对桥面竖向位移和吊杆应力影响很小,对拱肋弯矩影响较大。     

系杆拱桥的稳定性分析

刚性梁柔性拱组合式桥梁是常用的下承式或中承式系杆拱桥。为保证拱的空间稳定性,常采用多肋式,即两榀或多榀设横系梁或桁架组合;大跨径有把拱平面倾侧形成提篮式。采用独榀拱布置时会遇到裸拱的空间稳定性问题,考虑到拱梁间吊杆的存在,依托系梁的强大抗弯刚度,为拱提供了抵抗失稳的能力。根据小挠度稳定性理论推导出拱在面外失稳时吊杆产生的扶正力,从而计算拱的临界压力。根据公路桥规相关规定提出可供实用的计算长度,验算拱的正截面抗压承载力,并以实例说明相关的计算。     

内外拱肋连接顺序对斜靠式拱桥施m的影响

以平顶山市城东河路湛河桥主桥———斜靠式钢筋混凝土拱桥为研究对象,在先张拉内吊杆后张拉外吊杆的基础上,考虑先连接内外拱肋和先张拉内吊杆后连接内外拱肋两种施工顺序,采用有限元程序Midas/Civil建立两种施工顺序有限元计算模型,分析改变内外拱肋的连接时间和顺序,对斜靠式拱桥施工过程的内力、应力、位移以及稳定性的影响,计算结果表明,内、外拱肋连接对桥梁结构的内力、位移和稳定性影响比较大,先连接内外拱肋施工优于先张拉内吊杆施工,论文所得结论已为该桥施工监控直接服务,可为同类桥梁建造提供一定的参考。     

斜靠式钢箱拱桥力学性能分析

采用MIDAS/CIVIL有限元软件对一跨径124m的钢箱斜靠式拱桥进行分析,计算了其在三种荷载标准组合下的力学性能,结果表明:竖直拱肋和斜靠拱肋的最大压应力都小于钢材弯曲应力容许值.竖直吊杆安全系数3.19,倾斜吊杆安全系数3.53,满足拱桥设计要求吊杆最小安全系数不得小于2.5的规定,并且应力都小于吊杆应力上限,满足吊杆疲劳性能要求.系杆安全系数2.94,满足系杆最小安全系数不得小于1.8的要求.中横梁应力和端横梁抗弯抗裂性能满足设计要求.挠度验算其结构刚度满足规范要求.拱肋屈曲稳定分析其稳定系数远大于一般的要求.该桥设计安全可靠.     

斜靠式系杆拱桥静力特性及稳定性分析

以某斜靠式系杆拱桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型对其静力特性和稳定性进行了分析研究。结果表明：拱肋、系梁及吊杆的应力和吊杆应力幅均满足设计要求;风撑的设置不仅提高了结构的稳定性,还改变了结构的失稳特征;结构失稳以拱肋的面外扭转失稳为主。     

山区大跨度网状吊杆系杆拱桥设计及关键参数影响分析

依托云南怒江渡口大桥工程,选取了吊杆倾角、拱肋内倾角、矢跨比3个结构参数,对网状吊杆拱桥受力性能进行研究。吊杆倾角对拱肋和系杆的应力有一定影响,且随着吊杆倾角的增大,拱肋压应力和系杆拉应力呈减小趋势;拱肋内倾角的增加对系杆应力影响较小,对拱肋应力有一定的影响,尤其是对拱脚上缘应力影响较大,随着吊杆倾角的增大,拱肋压应力除拱顶上缘应力外总体呈减小趋势;矢跨比的变化对结构的受力影响最为显著,随着矢跨比的增加,拱肋压应力和系杆拉应力,呈减小趋势。总的来说,随着吊杆倾角、拱肋内倾角以及矢跨比的增加,结构总体应力呈减小趋势。     

网拱应用综述

网拱是指采用斜吊杆且斜吊杆至少交叉两次的系杆拱。该文介绍了网拱在国外的应用发展概况,桥型特点,拱肋、系梁、吊杆以及吊杆与拱肋和系梁的联结等主要构造,给出了两个典型桥例。以供我国网拱应用参考。     

主跨136m空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥受力性能分析

为研究空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥的力学性能，以广州市从化大桥为例，采用空间有限元分析软件对影响空间钢桁拱稳定性的主要控制因素以及拱与主梁抗弯刚度变化等对结构内力和位移的影响进行了参数分析。结果表明拱肋刚度对桥梁整体稳定性影响较大，横、斜撑刚度的影响不大；只有中间吊杆时，拱肋的稳定性较差；主梁刚度对桥梁受力影响较大；吊杆初始张拉力大小影响恒载作用下主梁和拱肋的受力状态。     

外倾式拱桥稳定性多参数优化研究

以某外倾式拱桥为工程背景,建立全桥空间有限元计算模型,分4个工况计算了该桥的稳定安全系数,通过改变拱肋外倾角度、拱肋刚度、端横梁刚度以及吊杆布置形式,计算了不同设计参数下结构在“恒载”工况以及“恒载＋活载”工况的失稳特征值。结果表明：拱肋的刚度对稳定性起着决定性作用;吊杆的布置形式只改变拱肋的面内刚度,对于面外刚度没有影响。     

某异型系杆拱桥空间力学特性分析

为研究斜吊杆异型系杆拱桥的空间力学特性,以某异型系杆拱桥为研究对象,采用MIDAS Civil建立该桥空间有限元模型,分析其在施工和使用阶段的静、动力特性及结构稳定性.分析结果表明:该桥斜吊杆附加应力对拱肋影响较大,全桥纵、横梁框架体系整体刚度较大,拱肋挠度对整体降温比较敏感,使用阶段各吊杆应力幅比较均匀,为50 MPa左右;拱肋侧倾刚度较小,拱肋刚度对全桥刚度贡献较大,各阶段稳定系数均较高;吊杆调索对全桥应力水平有较大影响,施工中应予注意.     

系杆拱桥稳定性再探讨——考虑面内吊杆扶正力影响及其他

在文献[1-2]研究系杆拱桥拱肋稳定性的基础上,进一步研讨拱肋面内纵向移动吊杆扶正力影响,并通过钢箱拱与结合梁为系梁的虚拟实例,对面内吊杆力纵移影响完成数值运算。     

系杆拱桥拱脚等效静力刚度及其对全桥力学性能的影响研究

目前在系杆拱桥全桥有限元模型中,拱脚多采用与拱肋相一致的刚度,使得荷载响应与实际结构有显著差异。为得到更真实的系杆拱桥荷载响应,通过建立具有可比性的拱脚局部精细化实体模型和变刚度的局部杆系模型,定义基于位移响应差值的等效静力刚度指标,提出了适用于系杆拱桥拱脚的等效静力刚度理论。作为一个应用实例,将上述理论应用于罗蕴河拱桥的全桥力学性能分析中,结果表明在不考虑该理论的情况下,拱肋挠度验算过于保守,而吊杆的疲劳验算则偏不安全。提出的拱脚等效静力刚度理论将为系杆拱桥吊杆疲劳性能研究提供一定的理论基础。     

无横撑肋拱桥在横向荷载作用下的实用计算

无横撑肋拱桥在横向荷载作用下,拱肋为偏心受压、弯、扭构件、可能在压、弯、扭组合作用下破坏或失稳。因此,在设计阶段对磺向受务进行验算十分必要。本文计入吊杆体系非保向力系的影响,根据能量原理,导出了横向弯矩和扭矩增大系数及稳定计算公式,使横向验算得以实现。     

一座新颖的蝴蝶拱桥设计

绍兴市迪荡湖环湖1号桥采用空间四索面吊杆的三跨下承式异形拱桥,主要受力结构由两道外倾的拱肋、弧形的主梁组成,辅以吊杆连接,拱脚和桥面梁体刚结。该桥上下行分幅,每幅桥由一根外倾拱肋通过一组横桥向两根的吊杆吊住桥面横梁形成基本结构体系,吊杆为外倾的拱肋提供了横向稳定约束,较之其他由单根吊杆的结构,受力更为合理。结构新颖,外形美观,对称的拱肋、弧形的景观平台和外倾的拱肋错落有致,观光人行道的圆弧曲线融于桥梁整体造型之中,远远望去,犹如一只彩蝶在迪荡湖上翩翩起舞。     

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.     

改善拱肋面外稳定性的单榀系杆拱桥稳定性分析

控制单榀系杆拱桥安全性条件的重点是拱肋面外稳定性。为此,从有限度地扩大拱肋断面横向尺寸的角度,对拱肋组合断面组合件形式作了初步探索,同时将系梁从简支改为连续,即加设边梁以改善拱脚固定条件。根据以上措施,提出了相应的稳定性验算公式。     

基于支持向量机和改进粒子群算法的钢管混凝土拱桥可靠度分析

针对大跨度钢管混凝土拱桥结构可靠度分析过程中功能函数难以显式表达的问题,首先阐述了支持向量机的基本原理,并将其引入到结构可靠度分析中,建立了基于支持向量机的可靠度分析模型,然后利用改进粒子群算法对某钢管混凝土拱桥的吊杆可靠度与拱肋可靠度分别进行了求解,并对其灵敏度进行了分析,研究表明：端部短吊杆的可靠度指标相较于其它吊杆更大,并且越靠近跨中,吊杆的可靠度指标整体越小;随机变量灵敏度对吊杆可靠度指标影响最大的为吊杆弹性模量,其次为吊杆截面面积,钢管弹性模量、混凝土弹性模量、立柱截面面积与主梁截面面积对其影响较小;在拱肋可靠度评估中,拱脚截面的可靠度最小,拱肋1/8截面处的可靠度指标最大,随机变量灵敏度对拱肋可靠度指标影响最大的为拱肋截面面积,其次为钢管弹性模量,立柱截面面积、汽车荷载与主拱抗弯惯性矩等对其均有不同程度的影响。     

飘带形提篮拱桥稳定性影响因素研究

首先简要概述了拱桥稳定性理论的研究进展,然后以飘带形提篮拱桥为例,采用有限单元法针对不同吊杆间距、矢跨比、拱梁区刚度、拱肋横向倾角及吊杆力等影响因素对结构稳定性的影响进行了分析计算,得出该类桥型结构的相关参数对结构稳定性的影响规律,对同类拱桥的设计和施工有重要的借鉴意义。     

钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案比选

邢汾高速公路沙河特大桥主桥为主跨146m的下承式钢管混凝土拱桥,吊杆采用无应力状态法施工。为确定该桥吊杆张拉顺序,保证张拉过程安全,提出了4种吊杆张拉方案(1由两端拱脚向拱顶对称张拉;2由拱顶向两端拱脚对称张拉;3由1/4拱肋和3/4拱肋处向拱脚和跨中对称张拉;4吊杆分3批张拉),采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行仿真计算,分析4种方案的吊杆成桥拉力、拱肋位移、拱肋核心混凝土应力、拱脚水平推力。结果表明,方案4的成桥拉力与设计成桥拉力最为接近,拱肋线性良好,拱肋截面处的混凝土压应力变化均匀,未出现较大的压应力,对拱脚水平推力影响较小。因此,选择方案4施工,在实际施工中,桥梁无需二次调索,加快了施工进度,节约了施工成本。