钢管混凝土拱桥拱轴线线型的探讨

通过对已设计的四座钢管混凝土拱桥的拱轴线采用不同线型时的内力分析,得出一些规律,可供设计钢管混凝土拱桥时选择拱轴线型的参考.     

悬索桥主缆成桥线形的解析计算

根据悬索桥在恒载作用下的力学特点,对悬索桥的主缆线形及无应力索长的计算方法进行了研究.采用悬链线单元建立悬索桥线形和无应力索长的计算公式,结合施工中加劲梁的架设特点,确定了成桥线形分析中的吊索力,还对计算悬索桥主缆线形的非线性方程组采用Newton-Raphson迭代格式求解并编制程序.最后通过算例验证了该方法的计算精度、有效性和稳定性,并将计算结果与其他文献的计算结果进行了分析比较.分析结果表明：该方法具有计算过程简洁和精度高的优点,其精度满足成桥几何线形的初步设计要求,适用于大跨度悬索桥的主缆线形和内力的计算与分析.     

奉节梅溪河大桥钢管拱煨弯制作技术研究

奉节梅溪河大桥系主跨为288.0m上承式钢管砼桁架无铰拱桥,钢管拱桁架节段采用煨弯新技术于工厂内加工制作而成。通过工程实例,介绍了钢管拱桁架节段主弦管煨弯的设备、原理方法、技术特点、操作要点等内容。实践表明：奉节梅溪河大桥钢管拱桁架节段主弦管采用煨弯技术加工制造是成功的,值得推广与借鉴。     

等截面抛物线拱支座反力影响线解析解及损伤识别研究

基于近似弧长微分替代实际弧长微分，利用沿弧长曲线的显式拟合式，对抛物线拱桥支座反力影响线解析解表达式进行了推导。在此基础上，对比了抛物线两铰拱、无铰拱在单位力移动荷载作用下的推力影响线，并与有限元算例比对验证，证明本文方法较一般解析解拥有较高精度，两铰拱与无铰拱解析解的误差普遍控制在 2% 以内，同一算例下无铰拱误差较两铰拱略大。同时，以两铰拱与无铰拱为例，推导了损伤前后支座反力影响线的理论解析式，利用支座反力影响线建立损伤指标，利用有限元算例，对比验证了支座反力影响线用于识别抛物线拱局部损伤的可行性。     

平铰拱桥受力分析的迭代法

平铰拱桥结构的受力分析属于边界非线性力学问题。目前的一些方法受力分析不太明确,对变截面、复杂形状截面等平铰拱桥无法进行计算。针对这种情况,提出了确定平铰截面抗力系数Ｋ的新方法,建立了计算平铰拱桥内力的迭代算法,并进行了实例计算,研究结果表明,这一方法对具有任意个平铰、任意形状截面的拱桥结构是适用的。     

双铰型上承式镰刀形拱桥关键构件受载性能研究

某双铰型上承式钢筋混凝土拱桥,外形呈镰刀形状,拱肋截面形式根据弯矩分布规律相应变化。建立空间有限元模型,分析了拱桥主要构件在关键施工阶段及成桥状态下的内力分布规律,并对该拱桥在施工过程中的应力状态及变形情况进行监测与控制。有限元计算及施工监测结果均表明,该桥内力分布均匀,有很好的刚度,各关键构件受载性能满足要求。拱肋除施工中体系转换时出现过拉应力外,其余均受压,应力在规范允许范围内,且拱轴弯矩较小,说明拱轴设计合理。该桥型在今后的工程实践中值得进一步推广。     

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.     

考虑几何非线性的新型索拱桥拱轴线优化

鉴于新型索拱桥存在明显几何非线性的力学特点,针对已有拱轴线迭代优化方法收敛性不好的问题,提出在主拱圈为两铰拱的索拱桥有限元模型基础上,进行几何非线性的拱轴线迭代优化方法,以解决考虑几何非线性的超大跨径索拱桥拱轴线迭代的收敛性问题.以跨径600 m索拱桥作为算例,验证方法的有效性及收敛性.算例结果表明,与仅考虑线性迭代相比,考虑非线性迭代后的主拱圈弯矩分布更合理,最大正弯矩小35％,最大负弯矩小17％,主拱圈应变能小23％;收敛性分析结果表明,该方法比主拱圈为无铰拱有限元模型方法收敛性能更好,不同的初始拱轴线均能收敛于稳定的结果.     

平铰拱桥受力分析的迭代法

平铰拱桥结构的受力分析属于边界非线性力学问题,目前的一些方法受力分析不太明确,对变截面、复杂形状截面等平铰拱桥无法进行计算.针对这种情况,提出了确定平铰截面抗力系数K的新方法,建立了计算平铰拱桥内力的迭代算法,并进行了实例计算,研究结果表明,这一方法对具有任意个平铰、任意形状截面的拱桥结构是适用的.     

大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法

为改善大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注期间结构受力和变形,基于拱肋应力和变形影响线,提出一种自调载灌注方法. 推导了拱圈加权弯矩能同混凝土龄期的理论公式,提出以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异最小为目标优化灌注间隔,避免已灌混凝土过早承载. 应用ANSYS自带的APDL语言,针对新龙门大桥开发了专门的灌注仿真程序,展开钢管混凝土拱桥分段灌注优化分析. 结果表明:所提出的自调载灌注法应用于钢管混凝土拱桥灌注施工是合理可行的,基于拱肋应力和变形影响线确定的灌注方案,可实现此类拱桥灌注过程中结构变形和应力的自控制;以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异极小为目标建立的优化方法,可合理确定大跨径钢管混凝土拱桥分段灌注的起灌时间. 相比临时扣索、水箱压重等调载方法,自调载灌注方法可减少施工辅助工艺,降低工程建设总造价.     

钢管混凝土系杆拱桥温度应力的数值模拟分析

采用通用软件ANSYS计算钢管混凝土系杆拱桥拱肋结构各控制截面在温度荷载作用下的内力与应力值，并通过改变矢跨比和拱轴系数将不同设计参数情况下的温度应力进行了对比。研究表明，钢管混凝土拱桥矢跨比和拱轴系数的变化对结构体系温差引起的拱顶截面轴力和弯矩的影响相当显著，而对1／4跨和拱脚各截面轴力和弯矩的影响则较小。     

拱坝最优拱轴线形状的选择及设计

针对通过采用抛物线拱轴线承受水压力、温度变化等荷载问题，提出了用曲线拟合的最小二乘法推求抛物线最优拱轴线的优化方法，再多次进行循环和比较．这种数值解析方法是目前数值分析方法在拱坝设计上的重要发展和补充，运用高斯数值积分法较容易地解决了非圆拱和变截面内力的求解问题．     

大跨中承式钢管混凝土拱桥极限承载能力

分析了大跨中承式钢管混凝土拱桥在设计荷载工况作用下的静力失稳全过程,对其受力特性及破坏机理进行了探讨,并对桥面系非保向力作用对结构稳定性的贡献进行了讨论。结合ANSYS软件的分析功能,对一360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥进行了荷载工况-恒载+全跨双向汽车荷载+全跨双向人群荷载+风荷载-作用下的极限承载能力分析,通过内力、变形等指标描述了算例的静力失稳全过程。分析结果表明,结构达极限荷载时发生的面外失稳破坏属于典型的极值点失稳问题,在此过程中,桥面系对拱肋的非保向力作用对结构面内、外刚度均有贡献,且在拱肋弹性受力阶段贡献更大。     

车辆经拱桥的全过程曲线及其应用研究

基于拱桥影响线,以每足够小的车辆列队行距模拟车辆列队过桥全过程,并利用叠加计算各控制截面内力,开发了内力全过程曲线的实用软件,深入认识车辆过桥对主拱结构的作用,确定拱桥静载试验的车辆荷载、等代荷载和各种汽车的实际荷载等级,得到重轴位于圆弧拱跨中附近时拱脚弯矩最大,与现役桥实测吻合得很好.全过程曲线可方便地进行荷载标准对比,公路I级比城市A级荷载在拱顶小6.34%,某省道线路超载大于113%.     

结构体系转换技术在拱桥加固中的应用

介绍了双曲拱改建成刚架拱这种结构体系转换加固拱桥的技术.对新结构体系的基本假定、计算方法和原理进行了研究,并对2种不同跨径的桥型的结构内力进行了对比.研究结果表明：刚架拱的受力性能优于双曲拱桥,且其拱上建筑轻于双曲拱,可为将双曲拱改建为刚架拱提供理论依据.     

兰青线峡下湟水河钢管混凝土拱桥静载试验分析

对运营1a后的兰青线峡下湟水河的一座96m双跨下承式钢管混凝土系杆拱桥,进行了静载试验检测,观测试验荷载作用下结构内力/应力、变形/位移反应,以便评价该桥总体施工质量,鉴定该桥的承载能力,为工程的运营、养护和维修提供必要的参考资料,同时也从结构角度验证该类桥在使用上的合理性、受力上的优良性。     

钢箱砼组合拱桥的拱轴线优化算法研究

提出了一种新型钢箱砼组合拱桥的最理想拱轴线的优化设计思想,分别给出了该类型拱桥拱顶区段和拱脚区段,以三次样条曲线推导拱轴线的公式,建立了拱轴线优化的线性规划数学模型,应用线性规划的改进单纯形法,开发出该类型拱桥的拱轴线优化设计程序。万盛藻渡大桥主拱拱轴线算例研究表明,笔者提出的拱轴线优化算法具有较高的精度和计算效率。     

旧桥病害分析与加固方案的研究

针对湖南省现存双曲拱桥主拱圈的主要病害,分析了病害产生的原因,介绍了加固处治方法.以某大桥为例,阐述了双曲拱桥拱肋底缘利用现浇混凝土底板,将主拱圈封闭形成箱形,从而把双曲拱桥改造成为箱型拱,并通过增大主拱圈的截面面积提高其承载能力;同时将拱式腹拱及拱顶实腹段等拱上建筑拆除后,对腹拱墩加固之后在墩顶设置墩帽重建为连续板式拱式建筑,从而达到减轻恒载,调整主拱圈受力状态,改善桥梁荷载横向分布性能,提高结构刚度和整体性.在湖南省旧桥改造中该加固方法可加以运用.     

变截面圆弧无铰拱轴线偏离附加内力计算

在垂直承重拱结构中,拱轴线应与荷载压力线相吻合,以保证拱圈受力状态最好。但在实际工作中,二者偏离的现象却大量存在。尤其在水工渡槽中,因荷载压力线随输水流量改变而改变,实际上它是一条总在改变着的荷载压力线或不同时出现的多条荷载压力线,因此拱轴线不可能总能与之相吻合,轴线偏离现象必然存在。而这种现象一旦发生,必使拱圈受力状态恶化,甚至达到不安全程度。为此,文中归纳分析了形成轴线偏离现象的4个条件,通过推导给出了变截面圆弧无铰拱轴线偏离附加内力的计算方法及算例。