某中小跨径下承式系杆拱桥稳定性影响因素分析

作为以受压为主的结构,系杆拱桥的稳定问题,特别是横向面外稳定问题是系杆拱桥的重要研究方向之一。本文在稳定分析理论的基础上,利用有限元软件MIDAS Civil对某中小跨径下承式系杆拱桥的稳定性进行分析,得到了该桥的稳定特征值和失稳特征,随后在此基础上探讨了拱肋横撑形式、吊杆形式及矢跨比等影响因素对系杆拱桥稳定性的影响。通过分析可知:拱肋横撑形式主要影响拱桥的横向稳定性,四种横撑形式的稳定性关系为:"米"字撑"K"字撑"一"字撑无横撑;吊杆形式对拱桥的纵向稳定性影响更大,且吊杆形式越复杂,拱桥纵向刚度越大,纵向稳定性越好;随着矢跨比的增大,拱桥的特征值呈现先增大后减小的变化趋势,当矢跨比为1/5时达到最大值。     

铁路大跨度钢管混凝土拱桥弹性稳定性分析

以银吴(银川—吴忠)铁路银川南特大桥128 m钢管混凝土系杆拱桥为背景,建立空间有限元模型,分析了恒载及恒载+最不利活载2种荷载工况下该桥的稳定安全系数及失稳模态。着重分析了拱肋横撑形式、矢跨比、吊杆非保向力对稳定性的影响。研究结果表明:结构的失稳主要为拱肋面外失稳,满足稳定安全系数大于4～5的要求,且活载对全桥稳定性的影响远小于自重和二期恒载的影响。采用K形横撑时稳定安全系数相较于I形横撑提高了198%,对稳定性提高最为明显,采用米字形横撑稳定性最好,因此,在选择横撑形式时优先考虑米字形横撑和K形横撑。矢跨比从1/7增大至1/3时,稳定安全系数呈先增大后减小的趋势,在1/5～1/4时达到峰值,1/4.5时最大;吊杆非保向力对拱桥稳定性有一定影响,吊杆将拱肋与系梁连接成整体可以提高拱桥整体稳定性。     

蝴蝶拱桥稳定性多参数影响研究

以某蝴蝶拱桥为工程背景,建立该桥的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。     

大跨径钢管混凝土桁架拱桥稳定性分析

对小三峡大桥主桥即中承式钢管混凝土桁架拱桥的空间稳定性进行了分析。采用Midas/civil有限元程序建立该拱桥的空间有限元计算模型,对其进行了空间稳定性计算与分析。计算结果表明:该拱桥拱肋的横向刚度较小,可以通过优化拱肋截面尺寸与改善横撑结构形式达到提高拱肋横向刚度的目的;桥面系面外刚度略小,需要加强预制小T梁与横梁的连接,同时加大边纵梁的截面尺寸并与横梁固结,以提高桥面系的面外刚度,使桥面系形成强大的梁格体系,共同抵抗外荷载的作用。     

湛河提篮式拱桥空间弹性稳定性分析

为了解平顶山市湛河提篮式拱桥的横向稳定性,采用大型有限元程序ANSYS建立该提篮式拱桥的空间有限元计算模型。为了与平行拱肋拱桥的稳定性对比,同时建立了平行拱肋拱桥空间有限元计算模型,对两种桥型进行空间弹性稳定性计算与对比分析。计算结果显示:提篮式拱桥失稳形式以拱肋的面外失稳为主,拱肋无横撑区域是全桥稳定的薄弱部位;与平行拱肋拱桥相比,提篮式拱桥横向稳定性显著提高,第1阶拱肋的横向失稳模态发生了改变。计算结果用于确定湛河提篮式拱桥的设计方案。     

无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究

对某无横撑钢管混凝土拱桥实施静力荷载试验和动力荷载试验,测试并分析静载工况下的拱肋和系梁挠度、吊杆拉力、拱肋与系梁的截面应力.试验结果表明,该桥受力合理,具有良好的刚度与强度.在动载试验中,测试其自振特性,进行了跳车试验,并分析了在行车下的冲击作用.     

铁路三拱肋简支系杆拱桥设计参数研究

为了解三片拱肋设计对铁路简支系杆拱桥受力性能的影响,结合某铁路1-80 m三拱肋简支系杆拱桥的结构选型和设计,建立有限元模型,对边中拱梁截面尺寸、拱梁刚度比、合理拱形、横撑布置、吊杆力等主要设计参数进行研究,提出各设计参数的取值建议。研究结果显示:边中拱、梁宜采用相同的截面尺寸;拱梁刚度比宜取1/12~1/4;合理拱形的矢跨比宜采用1/5~1/6,拱轴线宜采用1.8~2次抛物线;加强跨中和1/4跨位置的横撑布置有利于提高结构的整体稳定性;中、边吊杆的成桥索力比值为1.15左右较为合理。     

客运专线连续梁拱桥行车动力性能分析

以广深港客运专线上跨度76 m+160 m+76 m连续梁拱桥为研究对象,采用空间有限元分析模型,计算了桥梁的自振特性,详细探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁自振特性的影响,评价了桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性,为此类桥梁的设计提供参考。     

地震作用下拱肋-一字撑损伤模式与抗震性能评价

横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一。为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋-一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性稳定性的影响,设置总计20组对比分析工况;然后基于静力弹塑性分析,根据塑性铰形成路径和分布特点,识别5类典型的拱-撑损伤模式;最后采用非线性时程分析法,通过定义协同耗能指标?、综合评价指标ξ等,对比分析各类损伤模式的动力响应特征和抗震性能。研究结果表明：静力弹塑性分析和非线性时程分析可以得到相互验证的5类拱-撑损伤模式;当拱-撑结构发生横撑→拱肋→拱脚(BRS)损伤模式时,结构的地震响应规律、抗震性能均明显优于其余4类损伤模式,且横撑、拱肋和拱脚的应变曲线峰值非常接近,三者可协同参与结构整体塑性耗能;所提?和ξ可准确表征各类拱-撑损伤模式的抗震性能,当?的绝对值越接近0或ξ越小时,拱-撑结构的协同耗能机制越好,整体抗震性能更优;当一字撑设计使拱-撑系统满足BRS损伤模式时,结构具有最优的抗震性能。所提出的损伤模式识别方法和量化评价指标可为今后同类拱桥一字型横撑的设计和结构...     

重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

梁－拱组合体系桥自振特性分析及参数研究

以(60 128 60)m和(72 160 72)m连续梁-钢管混凝土拱桥为研究对象,建立空间结构模型,计算并比较连续梁-钢管混凝土拱桥的自振特性,进一步探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对连续梁-钢管拱桥动力特性的影响,为此类桥梁的设计提供参考.     

韩江北桥主桥动力特性研究

以韩江北桥主桥主跨钢管混凝土拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土拱桥主跨的整体动力计算有限元模型,分3种工况（实桥模型;在实桥模型的拱肋间增设横向风撑;将实桥模型的端横梁的顶板、底板和腹板厚度增大1倍）计算了桥梁的振动特性.计算结果表明：实桥模型的拱肋面外刚度较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动,且桥梁前10阶振型中有6阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前10阶振型中出现了扭转振动形式.增设横向风撑后,拱肋面外刚度明显增大,对该桥梁动力特性的影响较为明显;增大端横梁截面尺寸对该桥梁动力特性影响不大.计算结果为该桥梁的设计修改提供了参考.     

两管平行单管提篮内倾三肢桁架拱稳定性研究

研究目的:虎跳门特大桥主桥是广珠铁路工程中的一个重大项目,主拱采用两管平行单管提篮内倾三肢桁架拱的新型结构。通过对拱肋内倾角、提篮内倾单管空间位置、不同类型横撑、拱肋截面等稳定性能影响因素研究,为该类型拱桥的优化设计提供技术支持,供今后类似工程参考。研究结论:提篮内倾单管内倾角度的增大有利于提高拱桥的稳定性能;单管空间位置对拱桥稳定性影响很小;拱脚处设置"K"撑对提高结构的稳定性非常必要;"米"撑、"K"撑对横向稳定性能的影响差别不大;增大拱肋截面对提高拱肋的横向稳定性影响很小。     

下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性参数敏感性分析

为研究下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性及影响该种桥型结构稳定的参数敏感性,以运城市某省道上一座27+60+27 m下承式悬链线钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2012有限元软件对该桥进行建模,在成桥状态及成桥运营状态2种工况下对其进行稳定性分析。结果表明,该种桥型拱肋结构存在"面内失稳"和"面外失稳"2种失稳状态,拱肋面外刚度小于面内刚度,拱肋结构失稳模态首先表现为拱肋面外侧弯失稳。同时选取拱肋间连接形式、拱肋钢管壁厚t、拱肋单侧吊杆布置数量n、拱肋管腔混凝土弹性模量E、拱肋矢跨比f/L、拱肋拱轴系数m等影响结构稳定性的参数进行对比分析,得出影响结构稳定性的敏感参数,可供同类型桥梁在结构稳定性设计时参考借鉴。     

拱桥横向稳定性分析

以广州新光大桥中拱肋为研究对象,采用大型空间有限元分析程序,进行桥梁的稳定性分析。重点讨论横撑样式、横撑间距以及主拱肋对拱肋稳定性的贡献。     

高速铁路无横撑组合拱桥设计

京沪高速铁路跨外环线,采用1-44.5 m下承式简支组合拱桥。该结构采用无横撑的圆端型变截面双拱肋形式,具有外形美观、构造简洁、布置合理等特点。详细介绍该拱桥梁拱构造、梁拱结构计算分析以及该结构的动力特性分析。设计结果表明,跨度较小的情况下,选择合理的矢跨比以及拱肋截面,即使无横向联结也能满足结构横向刚度的要求。     

黄延大桥128m钢管混凝土系杆拱动力性能研究

以128 m钢管混凝土拱为研究对象,采用空间有限元分析模型分析计算桥梁的动力特性,探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁动力特性的影响,提出桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性,为今后此类桥梁的设计提供参考。     

海鸥式中承钢箱拱桥整束挤压式系杆与吊杆施工技术

系杆和吊杆的安装是拱桥施工中的关键工序,对拱肋受力有很大影响.通过先安装系杆和吊杆保证拱肋的稳定性;通过计算拱肋变形量,控制吊杆张拉力,减小拱肋内部应力和保证拱肋线性的流畅和美观.本文以柳州市广雅大桥为例介绍了连拱中承式拱桥整束挤压式系杆、吊杆的施工方法.     

非对称空间蝶型拱桥风撑对稳定性的影响

以杭州九沙钢拱桥为工程实例,采用两种有限元程序MIDAS/Civil和ANSYS建立该拱桥空间有限元计算模型,并进行计算结果对比。首先分7种工况计算该桥的稳定系数,然后对比分析风撑形式、位置、数量以及风撑壁厚等因素对这类拱桥结构稳定性能的影响。两种有限元软件得出结果基本一致。计算结果表明:不设置风撑会导致拱桥一阶稳定系数大幅下降,其失稳表现为面外失稳;对结构稳定性影响最大的是桥面上1/4处的风撑,而拱顶附近风撑对稳定性影响不大;当拱肋关键点布置风撑后,改变其它位置的风撑数量,稳定系数的变化不明显;"K"型、"X"型风撑都能使拱桥得到更好的横向稳定性,"米"型风撑效果最为显著;当风撑壁厚较小时,随着壁厚增大,桥梁的横向稳定性得到提高,但拱肋面内稳定系数却有所降低。     

客运专线钢系杆拱桥自振特性及结构参数研究

利用大型通用有限元软件,对一座客运专线钢系杆拱桥结合梁桥面方案进行有限元分析。分析结果表明,横撑布置、桥面系刚度、矢跨比和拱肋刚度对竖向基频影响不大,桥面系刚度对横向基频的影响很大,桥面系下平联斜撑和铺设钢板均能显著提高其横向基频。