钢-混组合结构蝶形拱桥索力优化

以中承式钢-混组合结构蝶形拱桥为研究背景,对以异型拱为代表的拱桥的索力优化问题进行研究。运用MIDAS/Civil软件建立桥梁结构的有限元模型,通过对比分析不同张拉索力下的拱肋轴力、弯矩、应力以及索力不均匀程度,确定最合理的吊杆张拉力,同时对4种不同的张拉方案从拱肋轴力、拱肋弯矩、主梁应力以及吊杆内力等方面进行对比分析,以确定最优的吊杆张拉顺序,最后以确定的吊杆张拉力和张拉顺序对吊杆进行验算。研究结果表明,该蝶形拱桥的第二次吊杆张拉力选取中索450kN、边索550kN较为合理,最优的张拉方案为先张拉拱顶两侧的两根吊杆,再张拉拱顶吊杆,然后从拱脚向拱顶对称张拉,吊杆的最大应力和应力幅均满足规范要求。     

1000m级中承式拱桥试设计研究

针对拱桥随着跨径增大稳定性下降、且在移动荷载作用下容易发生剪切、弯曲变形等问题,提出了解决方案。在主梁和拱肋之间加入刚性杆件形成三角网,使三角网与拱肋、主梁形成连续的系列三角形。利用三角形稳定性,提高了主梁和拱肋的线刚度,从而提高结构的整体刚度。桥梁在移动荷载下,三角形必然受非节点荷载作用,降低了稳定性,设置吊杆、立柱以增加弹性约束,减少节点间的弯剪变形。此外,采用整体式节点,简化其构造,并采用预制拼装方法,施工方便快捷。给出了该方案的具体结构形式,阐述了力学原理,并对跨径1 008m中承式拱桥进行试设计。有限元结果表明:该方案拱桥强度、刚度、稳定性及动力特性均满足要求,较传统拱桥具有更好的力学性能及经济性。     

钢筋混凝土系杆拱桥稳定性影响参数

以某钢筋混凝土系杆桥为对象,基于拱桥稳定性分析理论,采用非线性有限元分析方法,研究了布载方式、矢跨比、加劲梁抗弯刚度、拱肋刚度、吊杆刚度和横撑数量等参数对拱面内和面外失稳的影响.结果表明:不对称布载方式会降低拱桥的稳定性,全桥均布满载的稳定系数要比全桥均布半载的高;当矢跨比为1/4.5～1/6.5时,其面内与面外的失稳特征值随着矢跨比的减小而减小,但减小幅度最大不超过2%;加劲梁的面内抗弯刚度对面内失稳的影响大于对面外失稳的影响;增加拱肋抗弯刚度能有效提高面内及面外稳定系数;当吊杆刚度增加或横撑数量增加时,面内失稳特征值增加不大,而面外失稳特征值呈线性递增趋势.     

钢管混凝土哑铃形截面提篮型标准拱桥的构建与分析

在统计数据的基础上,构建钢管混凝土哑铃形截面提篮型标准拱桥,提出主要构造参数的合理取值范围,并进行极限稳定承载力分析. 分析结果表明,对于此标准拱桥的面外稳定性而言,存在一个较优拱肋倾角9°,其系梁刚度与拱肋刚度比值应接近1.0,宽跨比取值建议为0.095. 吊杆非保向力效应在拱肋倾角大于6°后逐渐增大,在系梁与拱肋刚度比大于1.0时趋于稳定,总体而言对结构的横向稳定性约有1.15倍的提升.     

提高拱梁固结拱桥刚度的有效方法

拱梁固结拱桥通过主梁作为刚性系杆来平衡拱的推力,但也带来结构刚度下降的不利影响,这使该类拱桥在高速铁路上的应用受到了一定的限制,为了解决这个问题,提出一种新的拱桥加以解决.其做法是,首先在每条拱肋和主梁之间增加10根刚性斜杆与拱肋及主梁节段形成11个三角形结构,尽可能通过三角形角点对拱肋均匀约束,提高拱肋的线刚度;其次,保证有三角形角点落在原结构拱肋位移包络图的最大位移处及主梁跨中位置处,使主梁或拱肋的薄弱点得到加强,线刚度亦得到提高.研究表明,新型拱桥在材料增加很少甚至相同的条件下,其整体刚度均能大幅度提高.还对疲劳和温度响应作了深入的研究,通过有限元分析表明,该结构对疲劳和温度也有很好的适应性.新型拱桥良好的刚度特性对高速铁路桥特别适用.     

不对称V型斜跨钢箱拱桥索力优化及控制

以某座不对称V型斜跨钢箱拱桥为工程背景,建立有限元模型,结合现有拱桥与斜拉桥合理成桥状况调索方法,采用刚性支承连续梁法、零位移法、刚性吊杆法和最小弯曲能量法这4种常规调索方法对此异型拱桥成桥吊杆索力进行初调,并采用影响矩阵法对索力进行优化,发现常规调索方法得到的成桥索力分布较不均匀,优化后能得到较为均匀的索力,并一定程度改善结构在成桥恒载状况下的变形及受力.考虑异型拱桥施工过程中吊杆张拉工序对结构受力的影响,采用4种不同的张拉工序,对比分析张拉过程中吊杆索力极值、主拱圈扭矩极值、平面内弯矩极值、平面外弯矩极值及平面外位移极值,发现采用方案一(即中间至两端错位张拉吊杆)为最合理的张拉工序,研究成果对异型拱桥的设计及施工均有一定的应用价值.     

蝴蝶型拱桥稳定性参数分析

建立实桥有限元模型,研究蝴蝶拱桥稳定性能,对不同荷载作用、矢跨比、主拱倾角、拱肋连杆位置及构件刚度等参数进行分析.分析结果表明:选择合理主拱矢跨比与外倾角可使蝴蝶拱获得更优稳定性;跨中处肋间连杆对稳定性影响大;构件刚度对结构稳定的影响度依次为主拱肋、肋间连杆及副拱肋.     

斜靠式拱桥施工阶段稳定性分析

以平顶山市城东河路湛河桥主桥--斜靠式钢筋混凝土拱桥为研究对象,采用有限元程序Midas/civil建立了该拱桥空间有限元计算模型.考虑了内外拱肋施工完毕、系杆梁张拉、吊杆张拉等施工阶段,对该斜靠式拱桥施工阶段的空间稳定性进行了计算,对比了两种施工工序对该桥梁结构空间稳定性的影响.计算结果表明,该拱桥施工阶段最小稳定系数为7.28,满足拱桥稳定性的要求.所得结论已为该拱桥施工监控直接服务,并对同类桥梁建造有较大的参考价值.     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

高速铁路钢箱梁-钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁-钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响.通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴.     

大跨径钢拱桥的横向非线性地震响应分析

针对大跨径钢拱桥分析了几何非线性对横向地震响应的影响 ,并着重进行了横撑的横向地震响应分析和其对拱桥地震响应的影响 .结果表明横撑作为连接构件是横向地震作用下的薄弱环节 ,极有可能在拱肋材料进入非线性之前发生破坏 ,从而导致侧向刚度降低 ,削弱拱桥的整体面外稳定性 .     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例，采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型，研究了该桥的动力特性；探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究，得到了一些规律性的结论，为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

刚性吊杆拱桥主要受力构件冲击效应差异性

拱梁组合体系桥梁以主梁、吊杆和拱肋构成上部结构,为分析此类桥梁各主要受力构件的冲击效应差异性,对复杂桥梁的结构设计及承载能力评估提供冲击效应分析的方法参考,依托厦门天圆大桥,建立精细三维车桥耦合振动体系的分离迭代法,开展拱梁组合体系主梁、拱肋、刚性吊杆构件的冲击效应数值计算,分析行车速度、路面不平度、不同车辆模型、车辆行驶的车道位置等因素对各主要构件冲击系数的影响,并利用结构实测应变数据计算实测冲击系数,验证数值计算结果的可靠性.研究表明,拱梁组合体系桥梁3种主要受力构件的冲击效应存在显著的差异性,且比按照规范依据桥梁基频计算的冲击系数大;拱桥刚性吊杆尤其是短吊杆冲击效应较大,在桥梁运营及维护中应重视其动力问题引起的结构安全问题.     

下承式X型双肋拱内倾角度对横向稳定性影响研究

运用空间有限元法,分析了下承式X型双肋拱桥各结构参数与合理内倾角度的关系.通过回归方法,得出了下承式双肋拱桥拱肋合理内倾角度的近似表达式.结果表明:对于下承式双肋拱桥,拱肋内倾时能否提高拱的横向稳定性与拱系的宽跨比、横系梁在拱肋切向平面内的抗弯刚度、横系梁的数量等参数有关.当采用合理内倾角度时可有效提高拱的横向稳定性,并取得较好的经济效益.     

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.     

拱梁刚度对大跨度铁路梁拱组合桥受力性能的影响

为了解拱梁刚度对大跨度铁路连续梁拱组合桥受力特性的影响,以徐宿淮盐线某(100+200+100)m连续梁拱组合桥为工程背景,分析拱梁刚度对结构内力、变形、动力特性和吊杆疲劳等方面的影响。研究结果表明:拱梁抗弯刚度比主要影响主梁和拱肋中弯矩的分配,对结构轴力影响较小;拱梁刚度比的增大有利于抑制由活载引起的变形;拱梁刚度比的增大导致吊杆应力幅增大,且边吊杆变化最显著。     

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.     

习营钢管混凝土拱桥动力特性分析

基于有限元方法,以ANSYS为平台建立了南阳淅川段习营下承式钢管混凝土拱桥三维有限元模型,采用子空间迭代法求解桥梁的自振频率和振型,并结合桥面振动实测频率,验证了桥梁模型的准确性.计算结果显示,桥梁1阶竖向振动频率的实测值与理论值接近,模型精度较高.拱桥第1阶振型为拱肋横向弯曲,第2、3阶振型均为桥面系竖向弯曲.低阶振型主要以拱肋的横向振动或桥面系的竖向弯曲为主,说明该桥拱肋横向刚度明显小于竖向刚度,桥面系横向刚度远大于竖向刚度,体现了下承式钢管混凝土拱桥的动力性能特征.计算结果为结构性能评估与抗震设计提供了依据.     

湛河提篮式拱桥空间静力分析

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,采用Ansys有限元软件建立了该提篮拱桥的空间有限元计算模型,分析了拱肋、系杆梁及吊杆等主要构件的受力与变形性能.计算结果表明:该提篮拱桥各构件的受力与变形基本关于跨中对称;全桥除端部2根吊杆张力较小外,其余吊杆张力分布较均匀,具有较大的安全储备;拱肋、系杆梁总体处于受压状态,在吊杆位置处弯矩发生变化,剪力产生突变;全桥以竖向位移为主,最大竖向位移发生在拱顶,拱肋横向位移偏向桥梁轴线方向,系杆梁竖向位移较小,基本维持在水平状态,该提篮拱桥各方向位移数值均小于规范规定的要求,桥梁线形控制较好.计算结果可为同类桥型设计提供参考.     

钢管混凝土哑铃形截面拱桥应用与分析

为对钢管混凝土哑铃形截面拱桥的工程应用与研究提供参考,文中根据收集到的大量已建钢管混凝土哑铃形截面拱桥基础资料,介绍了哑铃形截面拱桥的发展概况、桥跨结构类型、拱肋截面受力特点和各类哑铃形拱桥常用施工方法,并对其结构与构造的主要参数,如拱轴线形、矢跨比、宽跨比、拱肋跨高比、拱肋截面高宽比、拱肋材料特性、横撑和吊杆布置等进行统计分析,提出了钢管混凝土哑铃形截面拱桥主要设计参数的取值范围。分析表明:大多数哑铃形拱桥的矢跨比f/L在0.2~0.25范围;矢跨比为0.2的桥梁最多,约占桥例总数50%;拱肋跨高比L/h主要分布在30~50范围,跨高比一般随跨径增大而增大;拱肋截面高宽比h/d与跨径关系很小,不同跨径区间哑铃形拱桥的高宽比都集中2.5左右,其中高宽比在2~3范围的桥梁占总数90%以上。