大跨覆土波纹钢板拱桥结构加强措施研究

由于结构承受回填土压力,随着跨度增加,覆土波纹钢板拱桥的内力增幅较大,有必要对波纹板拱圈采取结构加强措施.基于跨径为16m的圆弧拱桥,采用混凝土复合加强肋方案对拱圈进行加强,分别建立了未加强、拱脚部位加强、沿拱圈环向加强和沿拱圈与横向的双方向加强等4种考虑土结相互作用的三维有限元模型,计算和对比分析了4种情况下结构的受力和变形特点.结果表明,覆土波纹钢板圆弧拱桥应力分布不均匀,对受力最大部位的拱脚采取局部加强措施能够显著改善结构的受力性能;环向加强措施改善了结构受力性能,但结构整体性较差;双向加强措施的改善效果明显,且有利于提高结构的整体性.     

下套拱加固石拱桥复合拱圈极限承载力研究

下套拱加固石拱桥形成的复合拱圈由石块、砂浆、混凝土和钢筋四种材料组成,而且属于二次受力结构,受力复杂.采用分离模型和整体连续体模型相结合的方法,提出复合拱圈的极限承载力有限元计算方法.有限元计算结果与试验结果吻合良好,表明有限元计算方法能够反映复合拱圈的受力性能.应用该方法,对某实桥进行了分析,结果表明,复合拱圈在半跨均布活载和L/4集中活载联合作用下的破坏模式为四铰破坏,第二个铰出现时荷载已达极限荷载的77.9%.复合拱圈的极限承载力随着集中活载占总活载的比例的增大而减小,随加固层厚度和配筋率的增大而增大.加固层混凝土的强度对复合拱圈的极限承载力影响较小,因此,加固层不必采用高强混凝土.     

考虑填料作用的空腹式无铰拱分析

通过Midas Civil有限元软件建立拱圈模型和拱圈-拱上结构联合作用模型,对空腹式无铰拱桥进行仿真模拟,引入联合作用系数K,运用系数k对比分析两种结构状态下的计算结果.联合作用下填料有利于拱板应力分布更趋于合理化;横桥向联合作用系数趋势基本一致,但反映出填料约束作用中间优于边缘效果,改善主拱结构的受压状态,降低了拱...     

圆弧曲线杆的固端力计算

本文讨论圆弧曲线杆固端力.运用矩阵法解平面曲线结构问题时,需要计算固端力,本结果可供解平面曲线结构问题时直接引用,也可利用本结果计算无铰圆拱的内力.     

石拱桥拱脚开裂过程中的内力分析

采用空间梁单元对实际的石拱桥拱脚开裂现象进行了有限元模拟分析。随着开裂深度的变化，主拱圈中的内力进行重新分配，得出了不同开裂深度时主拱圈中的内力分布规律，对实际的各种受力状态和开裂过程中的内力进行了较精确的数值描述。当拱脚裂纹扩展时，拱脚截面上的弯矩明显减小，轴力明显增大，而其它截面上的弯矩增大，轴力也增大，截面上的内力值与开裂深度成非线性关系。     

钢筋混凝土拱的极限承载能力试验研究

目前的桥梁设计中采用古典的弹性理论计算超静定钢筋混凝土拱，既不能反映结构的实际工作状态，也没有充分发挥结构的潜力。 本文从结构的塑性分析原理出发，对钢筋混凝土两铰拱考虑内力重分布时的极限承载能力进行试验与研究，并提出一个钢筋混凝土拱在平面内极限承载能力的计算方法。通过与试验结果比较，本方法得到验证。     

复合主拱圈加固石拱桥极限承载力参数研究

 研究了复合主拱圈加固石拱桥时极限承载力的受力特点。以一座在加固的等截面圆弧拱桥为例,考虑了加固结构二次受力的特点和新旧结构不同材料的力学性能,分析了其主要结构参数,如加固层高度、加固层宽度、加固层纵筋率和加固层箍筋率对加固后主拱圈承载力的影响。经过结构参数计算分析发现,当加固层高度为原拱圈0.25～0.50倍时,承载力增大值较明显;当加固层宽度超过原拱圈宽度的67%,承载力增大缓慢;加固层纵筋率超过1.162%,承载力增大值较小;增加加固层箍筋率对加固后拱桥的承载力影响较小。分析结果为复合主拱圈加固石拱桥设计提供了结构参数选取的建议,可为此类桥梁的设计提供有利的参考。     

关于空腹式无铰拱桥的合理拱轴线问题

拱挢主拱圈轴线的合理选择是拱挢理论和设计中的重要问题之一。本文在确定合理拱轴的四个条件的基础上,经过大量实例分析后指出,正弦波型恒载偏离弯矩的存在是空腹式悬链线拱的固有特性,因此由实腹式拱桥恒载分布规律导出的A·Strassner悬链线,可以作为空腹式无铰拱桥的合理拱轴。并指出利用恒载偏离弯矩来改善拱顶和拱脚截面内力分布只能适可而止,否则将出现控制截面的转移。     

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。     

基于正交设计的窑洞稳定性敏感性分析

以半圆形拱曲线窑洞为研究对象,选取窑洞高度(A)、窑洞进深(B)、窑洞宽度(C)和覆土厚度(D)为影响因素,基于正交试验原理设计四因素三水平正交试验。利用Flac3D建立不同因素水平组合的窑洞模型,通过强度折减法分别计算各模型在天然工况和地震工况下的稳定系数。对试验结果进行直观分析,确定最有利于窑洞稳定性的因素水平组合,并对各影响因素的敏感性进行排序。最终得到如下结论:(1)最有利于窑洞稳定性的因素水平组合为A_1B_1C_1D_1(窑洞高2 m,深4 m,宽2 m,覆土厚度3 m);(2)天然工况下各因素敏感性排序为DACB;地震工况下各因素敏感性排序为DCBA;(3)两种工况下,仅覆土厚度与窑洞稳定性呈显著负线性相关关系。此外,地震工况下各因素敏感性显著降低。     

拱的挠度理论分析

通过对拱的平衡微分方程受变形影响的研究,推导出抛物线无铰拱的挠度理论计算公式,并与弹性理论的计算结果比较,说明变形对大跨径拱桥的内力影响不可忽视。对于大跨径拱桥,弹性理论计算已不能正确反映拱结构真实受力情况,应按挠度理论分析计算。     

拱圈淹没深度对拱桥内力影响的计算研究

提出了在桥梁结构计算中利用有限元法计算水浮力的模型和方法,所提出的内力影响系数x直线反映了不同淹没深度下水浮力对拱桥内力的影响,在此基础之上对两种类型的拱桥进行实例分析,根据计算结果讨论了山峡库区水位升高后拱圈淹没深度对拱桥内力的影响,得出可以适当提高拱圈淹没深度的结论,但当淹没深度在矢高的1／4以上时,在设计中应该充分考虑水浮力的影响．     

我院篮球场两铰拱钢屋架结构体系的设计

两铰拱钢屋架具有结构稳定,受力明确,施工周期短,制作方便,吊装容易,且用钢量较少的特点。本文以我院篮球场工程为例,介绍了两铰拱钢屋架结构体系的设计。     

考虑拱式拱上结构与主拱圈联合作用影响的连拱计算

在多跨连续拱桥的设计中,现有的连拱计算方法都忽略了拱上结构的影响,而是按裸拱连拱进行计算。但对于我国广泛采用的拱式拱上结构的连续拱桥,由一座模型桥试验表明,拱上结构与主拱圈联合作用的影响较为显著,如拱顶截面的活载弯矩可减小15～25%,拱脚截面可减小25～40%。可见在连拱计算中宜考虑拱式拱上结构的影响。本文通过模型桥试验和理论分析相结合的方法,对这种拱式拱上结构多孔连续拱桥的连拱计算,试图提出与实际受力情况基本相符的计算图式,并在此基础上拟出了一个供讨论和试用的实用简化计算图式。     

基于近似积分的悬链线拱实用解析解

针对悬链线拱各种弹性积分表达式没有解析解的现状,提出一种近似积分方法以求得悬链线拱实用解析解。在两铰拱与无铰拱结构图式下,基于此近似方法,对悬链线拱积分常数实用解析解、主拱圈自重及桥面均布荷载的实用内力解析解进行求解,并以积分常数的数值积分解和内力的有限元解作为精确解,验证本文方法结果的精确性与表达式的实用性。研究结果表明:与数值积分法相比,本文方法的积分常数最大相对误差不超过4%;与有限元法结果相比,本文方法轴力最大相对误差不超过5%,弯矩最大相对误差不超过12%;本文实用解析解表达式简洁,能得到任意拱轴系数下的结果。     

双层筒形网壳静力分析模型的研究

本文比较研究了正在我国迅速发展的大跨度空间格构式结构—双层筒形网壳静力分析的力学模型.通过采用线性铰结及刚结两种模型分别计算了各种类型的双层筒形网壳,比较分析了两种力学模型计算所得的位移及内力,指出了两种力学模型的应用范围及合理性.分析表明,在实际工程中,可近似按铰结模型进行设计,但对杆件轴力、钢材的允许应力应作适当修正.     

考虑土-结构相互作用的拱涵有限元计算分析研究

针对以往拱涵设计计算时未考虑地基-基础与拱圈相互作用的不足,提出了如下拱涵有限元计算模式:将拱圈的拱脚与涵台身固结,涵台身与整体式基础固结,在拱圈侧、涵台侧、基础底设置弹簧支撑,形成整体式拱涵断面的弹性框架结构解算内力.以典型净跨径的整体式基础拱涵为例,针对是否考虑弹性压缩、矢跨比、地基刚度、整体式基础厚度、涵台高等参数的敏感性分析,为拱涵设计提供参考.     

拱的大挠度分析

基于有限变形理论导出了等截面圆弧拱在荷载作用下考虑非线性二阶项的微分方程,并得到了无铰拱与两铰拱载荷在荷载作用下位移的解析解。为大跨径拱的分析与计算提供了理论依据。     

钢筋混凝土箱形肋拱桥设计计算中几个问题的探讨

本文针对大跨径钢筋混凝土箱形肋拱桥设计、计算中几个问题进行探讨。内容包括：1．箱肋拱的总体认识与截面尺寸的拟定;2．拱轴线型与截面形式;3．活载横向分配系数;4．拱圈内力计算：5．箱肋拱横向稳定性。     

新型索拱桥索力与拱轴线双优化实用方法

针对新型索拱桥的特点,提出一种可同时进行索力和拱轴线双优化的方法。基于影响矩阵的原理和迭代法,以弯曲应变能最小为优化目标,提出在抗弯惯性矩无穷小的三铰拱索拱桥有限元模型上,进行拱轴线迭代的实用方法,以同时达到索拱桥的索力调整与拱轴线双优化的目标。以跨径600 m索拱桥作为算例,验证本文方法的有效性及实用方法各参数对结果的影响。研究结果表明:与仅考虑一种优化因素相比,本文方法弯矩分布更合理,弯矩极值约小10%,弯曲应变能约小20%。抗弯惯性矩无穷小模型比抗压刚度无穷大模型能得到更小的弯曲应变能状态;三铰拱模型迭代收敛性能比两铰拱与无铰拱模型的优;索拱桥压力线高次抛物线拟合后的结构内力比低次抛物线结果的优。