基于拱肋截面承载力的拱轴系数优化探讨

为改善拱桥拱轴系数的优化效果，提出一种基于压弯构件截面承载力的拱轴系数优化方法。先采用P-M曲线、弯矩和轴力计算各个拱肋截面的加载率，后通过优化拱肋截面加载率达到最小值来获取最优拱轴系数，由此建立了一种新的拱轴系数优化方法，并以某上承式钢筋混凝土拱桥为例，采用该方法优化拱轴系数。计算及应用结果表明：1)空腹式拱桥的恒载分布较均匀，其拱轴系数一般不超过2;2)拱圈的矢高越大，拱肋的轴力越小；3)以拱肋截面的加载率优化拱轴系数，考虑了轴力和弯矩的共同作用。     

新型钢-混组合拱桥拱厚系数和分界点位置研究

为适应拱圈内力变化需求,同时充分利用材料强度,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-混组合拱桥形式。考虑到分界点位置和拱厚系数对此类拱桥力学性能影响显著,以万州长江大桥为依托展开研究。运用有限元软件Ansys分析不同分界点和拱厚系数下主拱变形、最优拱轴系数、主拱内力变化规律。研究发现:变截面拱圈轴力较等截面小;拱厚系数越小,主拱轴力和应力越小,其对拱轴系数选取和拱圈变形影响越大;变截面拱圈分界点位于L_0/4~L_0/3.5段,拱圈变形较合理;当分界点位置超过L_0/4截面后,为控制截面弯矩,拱厚系数取值应大于0.6。     

数值分析法计算拱轴系数

计算拱轴系数是拱桥设计的重要组成部分。本以有限元方法为基础，从数值分析角度，建立拱轴系数与拱内弯矩关系式，并采用线性规划方法计算最优拱轴系数。针对上述算法，在Fortran PowerStation4.0环境下开发了相应的计算软件。     

荷载法在拱桥设计中的应用

在中、小跨径拱桥设计中，悬链线被较多地作为拱轴线，但目前确定拱轴系数的常规方法有其不足之处。荷载法用于拱桥设计中拱轴系数的确定，可弥补常规方法的不足，对提高拱桥设计的计算效率和精度有一定的参考和应用价值。     

既有RC拱肋不利车载效应随刚度损伤的变化

为合理评估既有RC拱桥的承载能力,对损伤后拱肋最不利车载效应的变化问题进行了研究.采用机动法分析了拱肋区段刚度损伤后各典型截面弯矩和轴压力影响线的变化情况.在此基础上,按照现行公路桥涵设计通用规范中的车道荷载布置方式,并结合正交试验设计方法,研究了具有不同拱轴系数、矢跨比和跨度参数的无铰拱肋各典型截面的不利弯矩和轴压力值随损伤程度的变化规律.结果表明在无铰拱肋中各截面不利轴压力值随损伤程度的变化不大,而不利弯矩值则有较大变化;当损伤程度相同时,拱顶截面不利负弯矩对应的变化系数值最大,而拱脚截面不利正、负弯矩对应的变化系数值相当,且数值也较大.     

拱轴系数对拱桥静动力性能及地震反应的影响

以一座大跨度钢筋混凝土上承式箱拱桥为对象,在其他参数不变的情况下,对该桥取不同的拱轴系数,首先分析了该桥在恒载作用下主拱圈内力的变化特点,然后讨论了该桥自振频率随拱轴系数的变化,最后采用反应谱法,沿顺桥向、横桥向、竖向同时输入地震反应谱,计算了该桥的地震反应,比较分析了拱轴系数对主拱圈地震内力的影响。     

用计算机程序实现拱轴系数m的优化设计

从手算拱轴系数的思路出发，通过计算机程序实现拱轴系数的最优化设计，解除重复、繁琐的手算过程，提高拱桥计算的准确性。     

用计算机程序实现拱轴系数m的优化设计

从手算拱轴系数的思路出发，通过计算机程序实现拱轴系数的最优化设计，解除重复、繁琐的手算过程，提高拱桥计算的准确性。     

钢管初应力对大跨度哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力影响研究

钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响?至今没人提出具体的研究数据.根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱肋的极限承载力影响.结果表明初应力的存在使拱肋的极限承载力降低,最大可达到接近20%,并且不同的含钢率,不同的初应力系数,其折减速率不尽相同.为保证钢管混凝土拱桥设计与施工安全,建议初应力系数控制在0.6以内.     

小矢跨比上承式混凝土连拱拱桥设计方案优化

井田大桥为74m+128m+74 m小矢跨比上承式钢筋混凝土三孔连拱拱桥,采用Midas/Civil软件建立全桥三维有限元模型分析结构在全施工过程中的受力状态,探寻小矢跨比连拱拱桥的合理成拱方案,优化主拱拱圈的拱轴系数与局部构造.结果 表明,缆索拼接方案的拼接界面不能满足小矢跨比拱桥的弯矩需求,挂篮悬浇方案则可以保证结构的整体性、安全性及美观性;增加拱轴系数能减小拱脚负弯矩,增加拱顶正弯矩,对L/4截面的弯矩影响不显著,综合平衡全拱圈正负弯矩,井田大桥主拱圈拱轴系数取2.6;优化拱圈截面形式后,主拱圈最大压应力处于相对均衡水平,且拱顶负弯矩大幅降低,使全桥内力分布更为合理.     

香溪长江公路大桥主拱设计比选分析

香溪长江公路大桥主桥为计算跨径519m的中承式钢箱桁架无铰推力拱桥。在对主拱矢跨比、拱轴系数、拱脚桁高等关键参数和联结系型式进行比选后,确定该桥矢跨比为1/4;拱轴系数为2.0;拱肋拱顶桁高为12m、拱脚桁高为14m;桥面以下2片平行拱肋之间设K形纵向联结系,每个节间设桁架式横联;桥面以上上弦平面2片平行拱肋之间设菱形纵向联结系,每2个节间设桁架式横联。经施工全过程和成桥状态的稳定性分析、抗震性能分析、主拱极限承载力验算,选取的关键参数和结构型式满足受力要求。     

大跨度风雨拱桥的设计研究

为给大跨度风雨拱桥设计提供参考,对风雨拱桥设计的关键技术进行了研究。从大跨度风雨拱桥特点出发,分析了主拱与拱上建筑的相互作用影响,并对风雨桥主拱结构设计的关键问题——轴系数取值、P-delta效应、结构稳定非线性进行了分析研究,在此基础上总结大跨度风雨拱桥设计原则。     

钢管初应力对大跨度哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力影响研究

钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响？至今没人提出具体的研究数据。根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱肋的极限承载力影响。结果表明初应力的存在使拱肋的极限承载力降低,最大可达到接近20%,并且不同的含钢率,不同的初应力系数,其折减速率不尽相同。为保证钢管混凝土拱桥设计与施工安全,建议初应力系数控制在0.6以内。     

钢管混凝土刚架系杆拱桥静力计算分析

以一座钢管混凝土刚架系杆拱桥设计为工程背景,通过在Ansys程序中建立有限元模型进行静力分析,并根据分析结果确定了刚架系杆拱在施工过程中各阶段的系杆设计张拉力,并对不同拱轴系数的拱肋内力进行对比分析,确定了拱肋的合理拱轴线,从而确定了拱肋的设计线形,在文章的最后根据应力叠加法原理对拱肋进行了应力验算.     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注顺序优化

钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注是施工中的控制性工序,为保证灌注过程的安全,在分析、比较弹性稳定计算方法和弹塑性稳定计算方法的特点和差别的基础上,提出了以施工过程中的弹性稳定安全系数为评价标准和用弹塑性稳定分析方法进行校核验算的拱肋混凝土灌注顺序优化方法,并以千岛湖1号特大桥为例进行了分析计算,同时还讨论了钢管拱肋合龙时初始应力对灌注顺序优化结果的影响。分析结果表明,最优的灌注顺序和拱肋合龙时的初应力关系密切,不同的拱肋架设方法将导致最优的灌注顺序发生变化。因此进行拱肋混凝土灌注顺序设计时,应该按照实际拱肋拼装过程考虑钢管拱肋的初应力。     

南广铁路西江特大桥钢箱拱肋吊装施工过程仿真分析

为研究南广铁路西江特大桥主桥拱肋吊装过程中结构受力状态,指导拱肋吊装施工,对拱肋吊装施工过程进行仿真分析。该桥主桥为主跨450m的钢箱提篮拱桥,拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工,利用MIDAS软件建立整个拱肋有限元计算模型,采用"合理位移内力法"确定扣锚索初拉索力,对不同拆除过程中结构内力及位移变化的过程进行计算并确定拆除顺序,根据确定的扣锚索初拉索力以及拆索顺序计算出整个吊装过程的主体结构及临时设施的内力及位移。计算及实践结果表明:拱肋悬臂拼装过程中扣塔塔偏和应力以及主拱内力均满足规范要求;从跨中对称向拱脚方向拆除扣锚索的顺序为最优顺序,拆除过程中结构内力及位移变化过程平缓,无突变现象。实践表明,仿真分析结果顺利地指导了现场施工,大桥钢箱拱肋高精度合龙,吊装过程中结构施工处于安全状态。     

旧拱桥拱肋及拱轴线形确定方法

在拱桥加固中,由于设计资料的缺乏,往往需要重新确定其拱肋及拱轴线形,该文通过实例分析,介绍了几种确定拱轴线形的方法。     

异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术

为了研究钢管拱桥吊杆张拉过程中主拱会产生扭应力和拉应力的问题,采用理论联系实际的方法对异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术进行研究。结果表明,合理确定单级张拉力的大小及张拉顺序对控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力有明显效果。以章江大桥吊杆张拉为工程依托,因同组吊杆张拉空间位置重叠,不得不错位张拉,由此在张拉过程中钢管主拱会产生扭曲应力,且拱脚部分区域混凝土可能会产生拉应力,根据建模计算,确定单级张拉力的大小及张拉顺序以控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力,根据单级张拉力的大小再确定分级数。通过优化施工方法并分解施工步骤以达到节约成本,保证安全质量为目的,对章江桥吊杆进行分级不对称张拉施工。该施工方法是一项具有较高技术难度和创新价值的技术工作,通过对特殊复杂结构的分析将施工流程再次分解,以降低施工成本和施工难度,对同类型多次超静定预应力结构施工有指导借鉴意义。     

利用Ansys实现拱轴系数m的优化设计

拱桥模型采用板单元模拟实腹段的自重,在Ansys用Qpdl参数化建立拱桥模型。在此模型基础上,使用一阶方法对拱桥的拱轴系数进行优化。通过实例验证了优化程序的正确和高效。     

常用拱轴线的设计研究

论证了悬链线和抛物线作为合理拱轴线的充分条件,探讨了拱轴系数m与y1/4/f之间、m与矢跨比之间的关系,分析了空腹式拱桥设计中选用悬链线拱轴线时综合考虑m、y1/4/f、f/l的匹配问题。