特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装期间非线性影响分析

特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋在吊装过程通常中有铰结和固结两种边界条件,为了分析非线性对特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装期间线形影响,对拱肋吊装不同阶段的受力特性进行了研究;推导了在不同结构体系下拱肋线形计算公式。研究发现:拱肋在固结状态时,非线性因素对拱肋线形影响较小;在拱脚铰结状态时,非线性因素对拱肋线形影响较大。产生这种现象的原因是由于几何非线性影响,导致扣索作用在拱肋上力的角度不同;而拱肋处于不同结构体系时,对这种变化敏感度差异较大。最后通过对波司登大桥的计算与工程实践,对这种现象以及产生原因进行了验证。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚局部应力分析

拱脚是钢管混凝土拱肋向混凝土的过渡段,局部构造复杂,是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要。运用ANSYS软件建立拱脚三维空间有限元模型,计算分析了拱脚在拱肋张拉吊杆前后两种工况下应力的空间分布。根据分析结果可以得到,拱脚受力以纵向压力为主,应力分布较为均匀;局部出现小范围拉应力,且拉应力值不大。因此,在整个拱桥结构中,拱脚受力合理,满足实际工程需要。     

大跨度拱桥的等效风荷载

基于一些大跨度拱桥的工程实例,采用分段评估方法研究了典型拱肋的静力风荷载,采用惯性荷载法分析了抖振和涡振的等效静力风荷载,并对拱肋和主梁分别进行了总风荷载的综合评估.结果表明:分段评估方法用于计算拱肋的静力风荷载是合理实用的;提出的雷诺数效应修正公式有助于预测包含圆截面构件拱肋的原型拱桥的静力风荷载;采取不同的等效风荷载组合形式分析和评估了大跨度拱桥不同构件的风荷载效应.     

大跨径劲性骨架钢筋砼拱桥拱脚、拱座局部应力分析

结合宜万铁路上一座大跨径劲性骨架钢筋砼拱桥的拱脚,对比了不同结构形式的拱脚构遣。并以莱一在建桥梁的拱脚和拱座为例,介绍了进行有限元局部分析时的两步分析法的优点及具体思路,采用大型通用工程软件用两步分析法计算分析了拱脚和拱座的局部应力分布特征及其传力特性,对该拱脚和拱座的结构构造及其细节的合理性作出了分析和综合评价。结果表明：拱脚刚度缓慢过渡可以迅速降低集中应力峰值,保障传力顺畅;该拱脚和拱座结构受力状态安全,其结构构造可被借鉴应用于美似桥梁的工程设计中。     

下承式系杆钢拱桥拱脚应力及极限承载力

下承式系杆钢拱桥拱脚是全桥受力关键的部位之一,在正常使用过程中可能会发生强度破坏,从而引起桥梁的整体破坏。为了研究拱脚的受力性能,本文以深圳空港新城跨截流河3号景观桥项目为研究背景,通过有限元软件ANSYS建立拱脚壳单元有限元模型,考虑材料非线性及位移非线性,对4种正常使用荷载工况作用进行应力及极限承载力分析,得出了该部位的详细应力分布情况。结果表明：在正常使用最不利工况下,拱脚整体平均应力水平小于70 MPa,保证了拱脚在正常使用时不屈服;在极限荷载作用下,拱脚腹板底部大范围进入屈服,整体呈现塑性屈服破坏,屈服后拱脚无法继续承载,其极限荷载系数为4.71,拱脚受力合理,满足设计要求;最后给出合理的工程建议,为同类工程提供参考。     

中承式空间Y形钢拱桥力学分析

异形拱桥作为景观桥可以很好满足人们的景观需求,但同时它的受力形式也复杂多样，为了研究某空间Y型拱桥在施工阶段以及成桥阶段的受力特点，采用有限元分析软件建立全桥的数值模型。在考虑结构所受强风荷载的基础上，主要研究该结构在各个施工阶段以及成桥阶段关键部位的内力和应力，然后对结构进行动力和稳定性分析。结果表明: 该桥所受风荷载较为显著，双拱侧拱脚因为倾角的原因弯矩值较大，结构的受力均满足规范要求。通过对该拱桥的相关力学行为分析，研究结论可以给未来类似结构的设计和施工提供参考。     

拱桥钢混结合段受力性能研究

以广东某拱桥设计为背景，通过对拱脚拱肋、PBL钢板、桥台以及混凝土桩有限元模拟，分析了拱桥梁端钢混结合段区域的受力性能。结果表明：拱脚拱肋顶板的应力变化复杂，桥台顶部和底部与PBL埋入钢板位置存在拉应力，但整体上应力满足要求，结构具备较高的安全储备。     

双曲拱桥承载能力评估

探讨某双曲拱桥承载能力评估问题。根据双曲拱桥的主拱圈是拱桥主要受力结构的受力特点,采用ANSYS有限元分析程序,对某双曲拱桥进行受力分析和承载能力评估,具体过程为:根据该拱桥的受力特点,将拱肋与拱波形成的组合截面作为主拱圈的截面,将拱上建筑与桥面系作为集中或分布荷载作用在主拱圈上,按桥梁设计规范对拱桥施加活荷载,对桥梁进行力学性能计算,根据计算结果进行桥梁承载能力评估,计算结果表明:该桥在原设计荷载作用下,其轴力、剪力均能满足要求,拱脚及拱顶处的偏心距不满足。所以,应对该拱桥进行加固改造,以满足交通运输发展的需求。     

既有单拱波双曲拱桥承载能力分析方法

以块石和混凝土拱桥作为研究对象,基于Midas Civil软件平台,采用数值分析方法对单拱波双曲拱桥的承载能力进行计算分析。研究过程考虑拱上建筑联合作用、主拱圈空间关系和拱轴线拟合,应用空间有限元模型,结合内力影响线,确定控制截面的静力荷载布置位置,从挠度、内力和应力3个方面探讨单拱波双曲拱桥承载能力的评定方法。研究结果表明:单拱波双曲拱桥拱顶变形较大,块石拱桥比混凝土拱桥变形大;块石拱桥和混凝土拱桥刚度相近,立柱数量对刚度影响较大;在50 t汽车荷载下,拱脚承载力满足规范要求,拱顶截面下缘受拉区发生破坏。     

钢管混凝土斜靠式拱桥静力性能及参数分析

为研究斜靠式钢管混凝土拱桥的结构受力特点以及稳定特征,以一座拟建的大跨径斜靠式拱桥为例,分析了其主要结构参数(矢跨比、吊杆间距、斜拱倾角、横撑数量及位置)对结构静力性能的影响.经过结构参数对比计算分析发现:当矢跨比由1/5变化至1/6时,内力值将出现较大幅度增加;吊杆间距的增大和横撑数量的减少对斜拱受力不利;倾角的减小...     

拱肋内倾角对钢管混凝土拱桥静动力学的影响

利用有限元程序,对不同拱肋内倾角的钢管混凝土拱桥在恒载作用下的静力、稳定性以及结构的自振特性进行了计算,分析了结构位移、内力、稳定安全系数和自振频率值与拱肋内倾角的关系.结果表明:拱肋内倾角增大,有效地提高了拱桥结构的面外稳定性和横向刚度,拱肋控制截面的弯矩和拱脚的水平推力也均有大幅度的减小,当拱肋内倾角为8°时,拱脚处弯矩和水平推力均达到最小值;但拱肋内倾角在3°以下、8°以上时,对拱肋横向刚度的影响较小;结构面内稳定、面内刚度、扭转刚度及拱肋控制截面的竖向位移受拱肋内倾角的影响较小.综合静、动力学分析结果来看,拱肋内倾角以8°为宜.     

下承式刚性系杆拱桥拱座结点受力特点分析

拱座开裂是拱桥经常出现的病害之一。以某下承式钢管混凝土刚性系杆拱桥为工程背景,探讨了刚性系杆钢管混凝土拱桥拱座微小转动对于此类拱桥拱座处内力的影响,由分析可知:拱座的微小自由转动会造成拱脚、系杆端头弯矩大的改变,即拱座结点受力对微小自由转动敏感。在现实的桥梁中施工初始安装、运营期间的重车过桥,尤其是过桥头伸缩缝时的冲击作用等均有可能带来拱座设计中未能考虑到的微小的自由转动。拱座受力对此微小转动的敏感性,很可能是下承式钢管混凝土刚性系杆拱桥拱座开裂的重要因素之一。     

钢管混凝土柔性系杆拱桥施工阶段的静力计算分析

以某大桥为工程背景,采用空间有限元分析方法,对下承式钢管混凝土简支柔性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算;介绍了该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,并分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律.计算结果表明,该施工阶段静力计算方法较为符合简支拱桥各个施工阶段的受力特点,是可行的,其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考.     

下承式拱梁组合体系拱桥拱脚节点设计及受力分析

拱梁组合拱桥结构设计难点在于拱脚节点,结合某三跨连续拱梁组合拱桥副拱拱脚节点分析,利用土木工程专业分析软件Midas Civil建立空间杆系模型,并按照圣维南原理,采用通用结构分析软件 Midas FEA 建立拱脚节点有限元分析模型,判别拱脚节点构件强度是否满足要求,构造是否合理,并以此阐述拱脚节点设计和分析方法。     

考虑吊杆断裂过程的下承式钢管混凝土拱桥动力分析

收集并分析62座下承式钢管混凝土（CFST）拱桥的主要参数，构建6种不同跨径的下承式CFST标准拱桥. 采用MSC.Marc有限元软件模拟缩尺试验模型吊杆断裂的全过程，讨论动力系数计算方法及其取值. 确定6种不同跨径下承式CFST标准拱桥在短吊杆、次短吊杆及长吊杆分别断裂时剩余吊杆及加劲纵梁的动力系数取值. 研究结果表明：采用有限元软件MSC.Marc模拟下承式CFST拱桥吊杆断裂，最大误差仅为11.25%. 各吊杆分别断裂时，拱肋和加劲纵梁各截面均为断裂吊杆所对应位置动力响应最大；剩余吊杆为断裂吊杆的相邻吊杆动力响应最大. 下承式CFST拱桥剩余吊杆和加劲纵梁动力系数取值分别为1.75和1.80时，采用静力法计算结果与动力计算最大值基本一致，且计算结果偏于安全.     

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式,根据国内已建成的钢管混凝土拱桥,构造了两座400m跨度,宽27．5m,拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋,另一座为六管拱肋）,运用ANSYS软件建立了两个全桥模型,分析了它们的静力和动力特性,并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现,六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下,对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑,用钢量相当时,采用含钢率大的拱肋形式．     

大跨度钢箱提篮拱桥地震反应的分析方法

基于有限元理论,应用大质量法(LMM)和拱脚固定法建立大跨度钢箱提篮连拱桥的空间动力计算模型.在考虑箱型拱肋翘曲和剪切变形的基础上,对连拱桥进行非线性地震时程反应分析,验证大质量法的科学性.复核了结构体系满足当地抗震设防要求,发现钢箱拱肋某些部位的扭力和剪力明显,建议设计时予以考虑.     

梁格法在连续梁拱组合结构分析中的应用研究

为了探讨并验证梁格法的特点及梁格刚度的取舍,文中以一座铁路单箱三室宽箱连续梁拱桥的结构分析为例,基于剪力—柔性梁格理论,采用Midas软件进行有限元建模计算。由于本计算主要关注拱脚段的应力分布及系梁在拱脚结合段的传力特征,为了减小计算规模,本计算不考虑分阶段施工以及混凝土收缩徐变等非线性因素对结构的影响,仅作线性静力计算,计算模型仅考虑主梁及拱脚部分。对该连续梁拱桥在施工及运营阶段梁体应力进行验算,将其与规范限值进行对比,均在规定范围之内,验证了梁格法在连续梁拱组合结构分析中的实用性。     

钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模及分析

针对传统精细化模型在分析钢管混凝土系杆拱桥拱脚时,存在局部边界模拟困难、分析精度难以保证等问题,基于结构一致多尺度建模理论,提出将全桥模型通过合理的连接方式统一到拱脚精细化模型上的思路,建立了适用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力性能分析的一致多尺度建模方法,并对一座计算跨径96 m、矢跨比为1/5的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱脚受力性能和安全性进行了研究.研究结果表明:一致多尺度建模在极大地减小了计算量的同时,还可以准确模拟钢管混凝土系杆拱桥等复杂结构的局部边界条件,并预测拱脚构造的力学行为;钢管混凝土系杆拱桥拱脚结构总体受力合理,但在预应力钢筋锚固区及支座附近区域存在较为明显的应力集中现象.     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.