基于横撑非线性钢管混凝土拱桥抗震分析

基于OpenSees平台建立了钢管混凝土拱桥动力分析有限元模型,并与Midas Civil模型前五阶自振周期进行了校核.通过一条强震记录下的增量动力分析得出,拱肋3/8和5/8跨径处截面附近横撑单元最先屈服,并获得了大跨度钢管混凝土拱桥横撑非线性发展规律.分析了横撑构件采用线弹性和双线性两种本构模型时,拱脚、1/4截面和拱顶等拱肋关键截面的内力、位移结果,并对数据进行了分析比对.研究结果表明:钢管混凝土中承式拱桥在横桥向强震作用下,拱顶及拱肋与主梁连接处附近横撑均屈服.横撑采用双线性与线弹性本构模型相比,拱脚内力变化不大,拱肋1/4截面内力及拱顶内力和位移均减小,且随着横撑屈服单元增多,减小趋势越明显.     

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。     

支架拆除顺序对钢管混凝土拱肋受力及变形的影响

按照承德南环170m跨径钢管砼拱桥有支架现浇施工方法,利用ANSYS软件分析了4种不同支架拆除顺序对钢管砼拱肋受力及变形的影响。根据分析结果,采用第1方案即从拱顶处立柱开始、逐渐向拱脚对称卸架的次序,各控制截面变形均匀且变形最小。为该桥安全顺利拆除支架提供了科学依据。     

某异形拱桥拱肋落架过程控制分析

本文以某异形拱桥为研究背景,该桥采用满堂支架法在主梁上进行拱肋浇筑。为保证拱肋落架过程中结构安全及桥梁内力和变形符合设计要求,利用有限元计算软件MIDAS CIVIL进行拱肋落架过程模拟,根据计算结果制定最佳落架方案。落架过程中对重要控制截面应力及变形进行实时监控,及时将监测数据与理论计算数据对比分析,控制截面应变及挠度实测数据与理论计算吻合较好,说明通过理论计算优化的落架方案很好的控制了整个落架过程,落架过程控制分析对实际施工具有指导意义,确保了异形拱桥拱肋落架阶段桥梁的安全性。     

刚架拱静载试验加载效率研究

以某刚架拱桥为背景,利用影响线法进行刚架拱静载试验,发现在主节点（L/4截面）附近内力和挠度加载效率存在差异,同时对比了同矢跨比的普通拱桥在L/4截面的内力和变形加载效率,结果表明以内力主控时刚架拱在主节点附近处挠度的加载效率需要增加测试工况来满足要求.     

山区现浇箱形拱桥超大高度支架设计及计算

梨子榜I号大桥主桥为主跨120m的混凝土三箱等截面悬链线拱桥。根据现场条件,采用了落地式现浇组合支架施工,其中,拱脚段采用落地碗扣支架,其他段采用大钢管支架上搭设碗扣支架,文章详细介绍了现浇支架的设计与计算方法。     

无应力状态法在大跨径拱桥施工中的应用

为了实现大跨径拱桥经施工成桥后拱肋的受力状态逼近设计的合理成桥状态,以采用斜拉扣挂的缆索吊装、悬臂浇筑、转体施工等工法的大跨径拱桥为对象,讨论了无应力状态法的具体实施方法;推导了扣索索力的计算公式;提出了调索过程中拱肋位移和曲率约束条件的控制条件。将无应力状态法用于500 m级的钢管混凝土拱桥和200 m级悬臂浇筑拱桥施工计算,计算结果表明:成拱后的拱肋线形和内力与设计状态一致。     

拱桥拱脚局部应力分析及拱脚处预应力钢束布置研究

结合某80m钢管混凝土拱桥设计,阐述了拱脚处局部应力分析流程及钢管混凝土拱桥拱脚设计注意事项,根据拱脚处局部应力分析,对拱脚处预应力钢束布置进行了对比研究,希望能为类似桥梁设计提供有益的参考。     

玉溪拱桥的抗震分析及减震措施

以玉溪大桥为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS构建拱桥的模型,然后进行模态分析,研究拱桥的动力特性.最后进行时程分析,施加Taft地震波来计算拱桥在拱顶、1/4以及拱脚截面处的应力、位移和最大弯矩并且采用TMD进行减震设防.     

玉溪拱桥的抗震分析及减震措施

以玉溪大桥为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS构建拱桥的模型,然后进行模态分析,研究拱桥的动力特性.最后进行时程分析,施加Taft地震波来计算拱桥在拱顶、1/4以及拱脚截面处的应力、位移和最大弯矩并且采用TMD进行减震设防.     

分界点对混合拱桥受力影响研究

为增大拱桥跨越能力,缩短建设周期,降低工程造价,提出一种拱脚段采用混凝土结构、其余段采用钢箱结构的钢-混混合拱桥形式。以420 m跨的重庆万州长江大桥为依托,利用Ansys参数化分析方法,对钢-混分界点位置对主拱变形、内力及拱轴系数选取影响进行数值分析。研究发现:钢-混分界点位置对拱桥受力及变形影响显著,当分界点位置超过0.181倍拱圈跨径后,主拱变形呈马鞍形变化趋势;分界点位于四分之跨截面时,为减小拱圈恒载压力线与设计拱轴线偏移的不利影响,必须取较大的拱轴系数;分界点对拱脚至四分之跨段弯矩和3/8跨至拱顶段的轴力影响显著,对全桥拱圈应力影响相对较小。结果表明:考虑拱圈变形有利,混合拱分界点宜位于0.125倍拱圈跨径至0.181倍拱圈跨径段。     

肋拱桥地震反应特点分析

利用反应谱方法和时程法,采用4种不同的地震作用输入方式,即顺桥方向、横桥方向、竖向3个方向分别单独输入地震作用以及3个方向同时输入地震作用,对两座不同类型的大跨度肋拱桥的地震响应进行了计算,重点分析了不同方向地震作用在主拱肋引起的主要内力。研究结果表明:横向地震作用对上承式肋拱桥主拱肋内力有较大影响,横向地震作用不仅引起拱肋的面外内力,还会在拱肋内引起较大的面内弯矩、剪力和轴力;肋拱桥抗震计算时,应沿顺桥向、横桥向和竖向3个方向同时输入地震作用;拱脚为肋拱桥的抗震薄弱部位,抗震设计时应特别关注。     

叠合系杆拱桥主拱的内力分析

结合一钢管混凝土叠合系杆拱桥方案,考虑在汽车荷载、支座位移以及混凝土徐变发生的几种工况下,运用有限元程序对其主拱的内力、变形进行了计算与分析,并与相应的哑铃型拱进行比较.给出上、下拱肋为不同矢跨比情况下的主拱拱脚截面内力,当叠合拱桥的上、下拱肋矢跨比分别采用1/5、1/4与矢跨比为1/5的哑铃拱拱肋的内力和主梁及拱顶变形计算结果.经过分析比较,叠合拱较哑铃型拱从结构刚度、内力等方面均得到了较好的改善,使结构从受力方面更容易满足工程设计的需要.     

钢管混凝土拱桥拱铰斜腹杆合理夹角分析

钢管混凝土拱桥钢管拱通常采用缆索吊装悬臂拼装法施工,为便于调整拱肋安装线形,多在拱脚处设置临时拱铰.将拱铰结构分别简化为理想桁架和刚架结构,根据力系平衡原理推导出理想桁架的斜腹杆轴向力一致表达式,将欧拉临界荷载与轴向力之比定义为腹杆的稳定系数,建立起稳定系数与腹杆夹角的关系,得到了腹杆最大稳定系数对应的夹角值;运用力法原理,推导了三角刚架端弯矩和轴向力计算表达式,通过算例验证了计算公式的正确性,在此基础上进一步研究了拱铰刚架内力与斜腹杆夹角的变化规律.结合JTG/T-D65-06-2015《公路钢管混凝土拱桥设计规范》对主、支管夹角不宜小于30°的构造要求,得到拱铰斜腹杆夹角在60°～100°间较为合理结论,验证了国内部分已建钢管混凝土拱桥拱铰构造设计的合理性.     

关于吊杆布置方式对大跨径拱桥受力特性的影响研究

研究了不同吊杆布置方式下大跨度系杆拱桥的静、动力特征,分析了竖直吊杆、倾斜吊杆和网状吊杆三种结构形式下系杆拱桥拱脚支座的反力影响线以及主拱关键截面挠度和内力影响线的分布规律,并对三种吊杆布置方式下模型拱桥的自振特性进行了探讨。研究结果表明：网状吊杆和倾斜吊杆结构形式中,拱桥结构变形较小,内力分布均匀,自振频率较高,吊杆倾斜角度加大使大跨度系杆拱桥具有较好的力学性能。     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

为了解桁式钢管混凝土拱肋弦管设计刚度对拱桥受力性能计算结果的影响,以一座钢管混凝土多肢桁式拱桥为实例,建立了有限元模型,进行了弦管截面设计刚度取值的参数分析,在对已建钢管混凝土桁式拱桥的截面构成进行调查的基础上,提出了桁式拱桥截面设计刚度取值建议,即根据不同的计算要求,混凝土截面刚度折减系数取1.0或0.4。分析结果显示,按照该建议,截面的内力计算值为实测值的1.2～1.5倍,变形计算值为实测值的1.5～1.9倍。可见,此取值建议可以保证桁式钢管混凝土拱桥的设计具有一定的安全储备。     

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。     

广义李特公式在700 m钢管混凝土拱桥试设计中的应用

大跨度钢管混凝土拱桥常采用变截面拱肋,以满足受力需要。围绕钢管拱肋变截面高度设计,在李特公式基础上推导了广义李特公式,将其应用于一座700 m跨钢管混凝土拱桥试设计中,开展了不同抛物线次数下钢管拱内力、弹性稳定、动力特性及主拱刚度的计算。分析结果表明：主要参数均能满足规范要求;相比于李特公式,采用广义李特公式设计的变截面钢管拱,由于减小了拱脚截面负弯矩,使截面上、下弦管的轴向力分布更趋均匀。     

钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑施工控制全过程优化分析

针对运用悬臂浇筑法进行大跨拱桥施工过程中的控制问题,本文采用简单易行的1阶优化计算分析法,结合正装计算分析方法对大跨拱桥施工中控制截面应力进行调整,以寻找有利于拱桥设计线形和施工安全的截面内力。该优化以合拢前后的拱圈截面弯矩最小为目标函数,扣索索力为设计变量,在有限元软件ANSYS的基础上开发出拱桥优化分析模块,并应用于实桥的优化计算分析。结果表明,该方法优化效果明显,可有效改善成桥前后的拱圈内力,是拱桥施工过程中分析的有效工具,具有一定的应用价值。     

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。