上承式加V拱桥动力特性研究及试验验证

为解决上承式拱桥跨径增大后自振频率快速下降的问题,提出一种新的上承式加V拱桥结构体系.将V形构件设于主梁和拱圈间以增大拱桥的刚度,进而提高结构的自振频率.通过适时的结构体系转换,实现一期恒载由拱圈承担,二期恒载及活载由一个主梁为上弦杆、拱圈为下弦杆、V形构件为腹杆并带多点弹性约束的变高桁架来承担,整个结构同时兼具拱和桁架的优点.为验证上承式加V拱桥动力特性研究和计算的正确性,修建跨径为10 m的试验桥,通过脉动试验测试桥梁首次发生面内竖弯的自振频率;利用有限元软件对其刚度和动力特性进行计算,分析V形构件刚度对结构动力特性以及V形构件数量对结构温度应力的影响,并研究体系转换的必要性.结果表明:结构首次发生面内竖弯的自振频率试验值与计算值相差较小,且振型与有限元分析相吻合.在增加材料很少甚至不增加材料的情况下,结构的自振频率得到明显提高,尤其是面内自振频率.V形构件的刚度存在一个合理的设置范围,V形构件的个数应以能使其与主梁或拱圈所构成的三角形的内角在45°～60°之间为宜.加V形构件后的上承式拱桥结构刚度大幅提高,且在L/4(L为桥梁跨径)处,列车静活载所产生的上挠度几乎为0.经过体系转换后二次成桥的成桥方法可使上承式加V拱桥充分发挥拱受力的优越性.     

涉及恒载和活载的桥梁结构拓扑优化设计

桥梁结构一般受到恒载和活载的作用,在其结构的拓扑优化过程中必须考虑载荷的变化．为了解决桥梁结构拓扑优化的应用问题,首先给出了桥梁结构的优化数学模型,结构活载采用效率活载替代;而后导出了涉及桥梁结构恒载和活载的多载荷工况的位移灵敏度公式,建立了考虑应力和位移要求的多约束三维结构优化算法．给出的两个拱桥仿真算例验证了方法的有效性和正确性．     

大跨度钢管拱桥空间稳定性分析

基于有限变形理论,考虑结构几何非线性,运用大型通用有限元软件ANSYS,对某大跨钢管混凝土拱桥分三种不同情况讨论其空间稳定性,并给出在ANSYS中如何实现恒载作用下的活载屈曲分析,得出在做该类桥空间稳定性分析时,不仅要考虑几何非线性,还要考虑材料的非线性效应。     

双塔双索面大跨度斜拉桥稳定性分析

研究了双塔双索面大跨度斜拉桥稳定性.针对赣江二桥双塔双索面结合梁斜拉桥,考虑结构几何非线性及材料非线性,采用包含梁和索单元的空间组合结构模型,分析了大桥的结构行为,研究了斜拉桥在成桥阶段结构的第一类和第二类稳定性问题.利用ANSYS建立了赣江二桥成桥阶段的整体稳定性分析模型,求解了4种不同工况(恒载+全桥满布活载、恒载+全桥半跨布活载、恒载+中跨布活载以及恒载+全桥满布活载+风荷载)的弹性屈曲系数和第二类稳定的极限承载力.结果表明:赣江二桥成桥阶段的整体稳定性满足要求.     

拱桥荷载优化研究

本文根据拱桥的受力特性，首次提出拱桥“载荷优化”的概念，论述了恒载优化和活载优 化方法，并给出了应用实例．     

三跨连续无腹杆预应力混凝土刚架拱桥的静动力特性

无腹杆预应力混凝土刚架拱桥是传统的钢筋混凝土刚架拱桥应用中的一个新发展.以尤溪洲闽江大桥主桥为工程背景,通过对结构基本设计参数的对比分析和动力特性分析,研究了三跨连续、无腹杆预应力混凝土刚架拱桥在恒载作用下的结构静动力特性.研究结果表明:①该桥型具有很大的竖向刚度和抗扭刚度;②在结构受力上兼具梁和拱的特点;③拱轴线形状对结构恒载内力的影响相对较小,但矢跨比和跨径比的变化对结构恒载内力的影响很大.     

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.     

体系转换法在石拱桥加固的应用

西岸桥由于修建年限长，自身承载能力低，加上超重车和重交通量等因素的影响，导致桥梁出现桥面严重破损和拱圈砌石小量脱离、碎裂等病害，成为危桥。该桥加固方案采用体系转换法，将桥梁上部结构由拱式结构转换为梁式结构。加固后，梁式结构的连续板梁承担汽车、人群等活载和桥面系恒载作用，原拱圈承担拱上填料和自身的恒载作用，从而实现体系转换。     

索力动测仪测试结果分析

在中承式拱桥、斜拉桥与悬索桥等桥梁结构中,一般都使用缆索承担桥梁的大部分恒载与活载。本文在介绍了索力动测仪测量索力的原理后,结合实际工程分析了其结果出现的偏差,并给出了计算索力的实用公式。     

中承式X型与平行式双肋拱空间有限元对比分析

以成都为地理环境背景,设计一中承式钢结构大跨度双肋式拱桥,三种结构形式的桥的材料、主梁截面和拱肋截面尺寸均相同,只令拱肋倾斜角度不同,内倾和外倾分别为±15°,先通过直观的概念分析,简单的对比三种在侧向荷载作用下的弯矩,再通过sap2000有限元软件,建立三种结构拱桥主桥的空间有限元实体模型,施加自重、风荷载,车辆活载和地震作用,进行数值仿真分析,在相同荷载的作用下,对比内倾,外倾和平行式三种双肋拱桥的拱肋弯矩、横向支撑和吊杆轴向力的大小,分析三种结构受力的合理性。