拱肋外倾角对异形空间拱桥受力的影响

以建设中的九堡大桥主桥为背景,研究外倾式拱桥的拱肋处于不同倾斜角度时对结构受力产生的影响。采用ANSYS建立该桥三维有限元模型,计算在仅有恒载作用时主拱肋外倾角分别为0°、5°、12°、20°四种工况下该桥各部分的受力,并分析在成桥状态下该桥的第1类稳定问题。分析结果表明:主拱肋外倾角变化对主、副拱肋,主梁以及主、副拱肋间连杆的内力影响较大;当主拱肋外倾角在5°和12°时结构稳定系数明显高于其他情况;主拱肋外倾角由0°增加到20°时,结构第一阶失稳模态均为拱肋体系的整体弯扭失稳。     

外倾角对异形空间组合拱肋拱桥受力性能影响的研究

洛阳瀛洲大桥主桥中跨为跨径120 m的异形空间组合拱肋中承式钢管混凝土拱桥,运用MIDAS/Civil软件建立了该桥的三维有限元整体计算模型.在成桥状态下,分析了不同外倾角对异形空间组合拱肋拱受力性能的影响.分析结果表明,拱脚处几乎不受外倾角变化影响,外倾角的变化对副拱肋的影响较主拱肋大,且随着外倾角的增大使得拱肋部分整体刚度减小.结论可为异形空间组合拱肋拱桥的设计与施工提供参考.     

基于灰色关联理论的下承式外倾钢管拱桥稳定性分析

为分析结构参数对下承式外倾钢管拱桥稳定性的影响，以沙颍河桥为工程背景，利用Midas/Civil有限元软件建立计算模型，分析拱肋厚度、矢跨比、横撑形式、拱肋外倾角度等参数变化对其稳定性的影响，并用灰色关联理论揭示各参数变化对结构稳定性影响的关联程度。结果表明，结构失稳一般表现为面外失稳，矢跨比、拱肋厚度对全桥的稳定性影响较大；当矢跨比处于1/3.5～1/4时，结构的稳定性最高；拱肋厚度超过25 mm后，通过增加拱肋厚度的方式并不能明显提高结构的稳定性；与其他横撑形式相比，“X”形横撑提高结构稳定性效果最佳；增大拱肋外倾角度能在一定程度上提高结构的稳定性，但当拱肋外倾角度超过15°时结构的稳定性开始降低；为提高下承式外倾拱桥的稳定性，可优先选择对拱肋厚度进行优化。本文的研究可为外倾钢管拱桥的设计优化提供参考。     

异形拱桥稳定性及自振特性参数研究

以某异形拱人行天桥为工程背景,采用通用有限元分析软件MIDAS/Civil建立其空间有限元模型,分析拱肋外倾角度、刚度及其与横撑交点位置等参数对异形拱桥稳定性以及自振特性的影响。研究表明,拱肋外倾角度对稳定系数影响显著,但对全桥的整体刚度影响不大;拱肋刚度在设计初期对稳定影响效果显著,到达一定刚度后其影响较小;横撑与拱肋的交点位于拱顶下0.71m时,稳定系数达到最大,但横撑和拱肋交于拱顶更有利于异形拱桥的自振特性,因此在不影响美观和稳定性的前提下应该尽可能把横撑设置于拱肋的最高点,本研究成果可为同类型拱桥的设计和施工提供一定的参考。     

飞燕式钢管混凝土系杆拱桥参数分析与线形控制

对影响结构的参数进行有效识别是拱桥施工控制的重点。该文结合秋湖里飞燕式钢管混凝土系杆拱桥工程实例,利用有限元软件Midas/Civil进行计算分析,对主拱肋混凝土重度、温度、刚度及系杆索力影响参数进行了分析。得到了各设计参数变化时对主拱肋成桥线形、应力及拱脚水平推力的影响程度,为秋湖里飞燕式钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供了参考。现场线形监测结果表明:该有限元模型有效性较高,主拱肋线形控制良好。     

蝶形拱桥主梁的非线性行为及影响因素分析

蝶形拱桥造型独特其主梁部分的非线性行为规律相对其他拱桥较为难掌握,传统未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用.在自编程序的基础上,全面分析了各种非线性因素下蝶形拱桥主梁部分的非线性行为并研究了外倾角、矢跨比、含钢率等设计参数的影响及规律.结果表明:拱肋单元的梁柱效应对主梁弯矩的影响是不利的,而主梁单元的梁柱效应能够有效地抵消这种不利影响;主梁弯矩的非线性行为规律相对挠度更加复杂;未加载侧边梁的影响系数受偏载距离的影响较大;各梁跨中挠度和弯矩的影响系数均随主拱肋外倾角的增大而增大;主拱肋含钢率和索拱平面间夹角对主梁非线性行为的影响可以忽略.     

蝶形拱桥主梁的非线性行为及影响因素分析

由于蝶形拱桥造型独特其主梁部分的非线性行为规律相对其他拱桥较为难以掌握,传统的未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用.在自编程序的基础上,全面分析了各种非线性因素下蝶形拱桥主梁部分的非线性行为并研究了外倾角、矢跨比、含钢率等设计参数的影响及规律.结果表明:拱肋单元的梁柱效应对主梁弯矩的影响是不利的,而主梁单元的梁柱效应能够有效地抵消这种不利影响;主梁弯矩的非线性行为规律相对挠度更加复杂;未加载侧边梁的影响系数受偏载距离的影响较大;各梁跨中挠度和弯矩的影响系数均随着主拱肋外倾角的增大而增大;主拱肋含钢率和索拱平面间夹角对主梁非线性行为的影响可以忽略.     

外倾单肋下承式异形钢拱桥静力参数敏感性分析

为提高外倾单肋下承式异形钢拱桥的施工精度,对桥梁施工过程进行预控和参数误差识别,以某人行钢拱桥为背景,采用有限元计算程序Midas/Civil建立三维空间有限元模型,考虑结构重度、初拉力、整体刚度、温度等参数变化的影响,进行各参数敏感性分析,以得出各参数对成桥阶段的桥梁线形、内力及索力的影响规律。分析结果表明:重度和整体温度作用为结构变形与内力的敏感参数;重度增加时,拱肋y方向位移最大增量为1.84 mm,左拱脚下缘应力增量最大(-83.44 MPa),拉索索力增量最大值为5.6kN。整体升温时,拱肋与主梁跨中位置z方向位移增量分别为32.7和62.3mm,拱肋与主梁应力增量最大值分别为-97.9和-30.7 MPa;初拉力增加时,主梁z方向上变形增量及内力增量分别为5.91mm和-1.88 MPa,成桥索力增量最大为11.4kN。     

釜溪河高填背异形腹拱拱桥受力性能研究

实腹式高填背异形腹拱拱桥的受力具有特殊性,为研究异形腹拱及拱上填料对拱桥性能的影响,以釜溪河高填背异形腹拱拱桥为背景,利用有限元软件建立实桥模型,对各施工阶段进行受力分析,并对计算结果进行分析.结果表明:异形腹拱对主拱结构受力存在异化作用;拱上填料砌筑前、后主拱受力变化显著;墩顶、腹拱拱脚及主拱拱顶位置存在弯矩峰值,相对位移较大;拱上填料对异形腹拱异化作用的弱化效应方面有利,但在经济性方面有弊;该桥设置变形缝是必要的;该桥具有足够的承载力.     

拱肋倾角变化对斜靠式拱桥动力性能的影响

以平顶山市城东河路湛河桥主桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立该桥的空间有限元计算模型,分6种设计方案研究了拱肋倾角变化对斜靠式拱桥动力性能的影响。计算结果表明,主拱肋倾角和稳定拱肋倾角的变化都对斜靠式拱桥自振频率影响较大,桥梁低阶自振频率随着拱肋倾角的增大而增大,但主拱肋倾角一旦超过1°后,桥梁第6阶以后的高阶自振频率相反会减小。计算结果可为斜靠式拱桥的设计提供参考。     

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。     

钢管砼拱桥施工及成桥阶段拱肋静力分析

拱肋是钢管砼的主要受力结构,文中介绍了该拱桥的施工过程,通过Midas有限元程序建立钢管砼拱桥的空间计算模型,对钢管砼拱桥进行施工及成桥阶段拱肋的静力分析,分析了拱肋的位移、应力等随施工阶段变化的规律,并对该桥在施工及成桥阶段的力学行为进行了研究。     

沪通长江大桥专用航道桥上部结构架设关键技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为主跨336 m的刚性梁柔性拱桥,是世界上最大的公铁两用钢桁梁柔性拱桥,采用"先梁后拱,主梁斜拉扣挂、主拱梁上竖向转体施工"施工工艺。介绍了该桥上部结构架设工艺,针对施工过程中的重难点详细分析托旁托架设计与施工、三桁高差、中跨合龙、拱肋梁上拼装、拱肋竖向转体等关键技术。     

九堡大桥主桥受力特性分析

九堡大桥主桥为三跨连续组合系杆拱桥,其主梁采用钢与混凝土组合梁,拱肋采用外倾式钢箱主拱和空间曲线的钢箱副拱,结构形式新颖,该桥的结构受力表现出复杂的空间力学特点。为详细了解该桥受力特点,采用有限元法,计算不同荷载工况下的结构受力,揭示组合拱桥中各个部分构件的受力特点。通过计算分析得到:组合系杆拱桥在采用合理的施工顺序时,其整体受力性能良好,但拱与梁连接处的应力分布复杂,需引起足够的重视。     

多拱肋蝶形拱桥的稳定及其影响因素研究

多拱肋蝶形拱桥由于拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,拱肋的外倾角、矢跨比、含钢率等各种设计参数均会对该桥型的空间稳定性产生不同程度的影响。以太原市南中环主桥为背景,采用不同的方法对钢管混凝土拱肋进行模拟,并建立全桥空间有限元模型,深入研究了多拱肋蝶形钢管混凝土拱桥的空间稳定性及其影响因素,结果表明:主副拱肋的外倾角对结构稳定性的影响并不明显;存在一个理想的矢跨比值,使得结构的稳定系数最大,结构最为稳定;拱肋的初始缺陷会降低结构的整体稳定性;拱肋刚度的计算方法对稳定系数的影响也较大;增大拱顶附近截面的含钢率有利于增强结构的整体稳定性;拉杆等构件的刚度对结构的稳定性也存在着规律性的影响。     

新月形拱-连续梁组合体系桥优化分析

为研究新月形拱-连续梁组合体系桥的受力特点和力学特性,以福建漳州九龙江大桥主桥为背景,采用空间有限元软件对影响新月形拱稳定性的控制因素以及新月形拱、主梁抗弯刚度变化对结构内力和位移的影响程度进行了参数分析.结果表明:副拱肋对新月形拱的稳定性起决定作用,主副拱肋夹角对新月形拱的稳定性影响可以忽略;恒载和活载分别作用下,新月形拱的主拱肋、副拱肋和主梁抗弯刚度对内力分配的影响规律是一致的,拱肋部分刚度越大,分配到的内力越大,主梁内力和变形减小的程度也越大.     

钢管混凝土斜靠式拱桥静力特性分析

以某斜靠式拱桥为工程背景,用Ansys建立了该桥的空间有限元模型,分析了斜靠式拱桥主要的结构设计参数.研究了在不同矢跨比、不同主梁与主拱刚度、不同斜拱与主拱刚度下各截面轴力和弯矩的变化情况;探讨了斜拱倾角和横撑刚度对结构稳定系数的影响,以及横撑位置对提高稳定性的贡献.     

济南齐鲁黄河大桥420m网状吊杆系杆拱桥主拱设计

济南齐鲁黄河大桥主桥采用五跨三连拱下承式网状吊杆系杆拱桥,桥跨组合为(95+280) m+420 m+(280+95) m,桥宽60.7 m,公轨合建。在调研国内外大跨度钢拱桥的基础上,对该桥420 m跨拱桥的拱轴线、矢跨比、拱肋高度、拱肋横撑布置等进行参数分析,最终确定主拱拱轴线采用二次抛物线,矢跨比为1/6,拱肋高4.0 m,拱肋之间通过6道一字横撑连接,两片拱肋在跨中168 m范围内合并为整体式截面,拱肋内倾角度为3.0°。420 m跨拱桥采用提篮拱布置,主拱由拱肋、拱肋连接和横撑组成。拱肋采用焊接五边形钢箱结构,沿拱轴线保持等高等宽,纵向受力板件采用Q420qE钢材,横隔板及横撑系统采用Q345qE钢材。吊杆拱上锚固构造采用叉耳板形式,叉耳板插入拱肋隔板,与拱肋隔板、底板采用全熔透焊接。拱肋采用三段法安装,两边段采用梁上支架拼装,中间段采用“低位拼装、垂直提升安装”。对该桥主拱进行静力、动力及稳定性分析,结果均满足设计要求。     

基于正交试验设计与功效系数法的斜跨拱桥优化设计

斜跨拱桥作为拱桥和连续梁桥的异型组合桥,与常规桥型相比结构受力复杂,为对这一组合桥型进行进一步优化设计,该文依托实际工程,采用梁格法建立空间有限元模型,基于正交试验设计法和功效系数法,通过选取多种控制指标,建立斜跨拱桥参数优化设计目标函数,对与斜跨拱桥受力性能密切相关的设计参数进行多轮优化,得到了拱跨结构矢跨比、梁拱刚度比、吊索对数、吊索梁上间距、吊索顺桥向拱上间距5种设计参数的较优取值,较大幅度地改善了斜跨拱桥成桥状态下的主梁及拱肋的受力状态。     

宽幅下承式空间多索面异型系杆拱桥设计关键技术

以外秦淮河大桥为工程背景,采用Midas Civil对该异型拱桥进行仿真模拟,首先探讨了不同主梁刚度、拱肋刚度两个参数条件下的拱桥结构受力性能影响规律;其次考虑异型拱桥结构最不利情况,进行了强度、刚度验算分析;另外计算了桥梁结构前五阶振型及自振频率,分析了其动力特性;最后针对拱肋可能会发生的失稳情况,进行了拱肋稳定性设计分析。结果表明：主梁与拱肋的变形、应力均满足设计要求;在10%~20%范围内改变主梁、拱肋结构刚度对结构受力影响较小,外秦淮河大桥作为城市交通景观桥梁,主梁与拱肋构造设计仍有一定的优化空间;桥梁前5阶的自振频率在0.49~1.25 Hz之间,动力性能较好,为抗震设计提供了参考;该异型拱桥结构具有较好的稳定性能。