大跨度两铰钢拱桥面内稳定分析

几何非线性及稳定问题是大跨度钢拱桥设计中的重要课题之一。本文应用弹塑性大变形计算方法 ,通过对两座大跨度两铰钢拱桥的面内非线性分析 ,讨论了结构稳定计算中加载方法的影响以及材料屈服与结构失稳间的关系 ,结果表明 ,加载顺序对承载力计算结果的影响十分小 ,按 μ (恒载 +活载 )比例加载法推定的极限荷载与再现结构初始状态的逐次加载法所得到的结果基本一致 ;加劲梁的早期屈服增加拱肋的负担 ,对钢拱桥的失稳具有显著的影响 ;用初始屈服荷载可以比较精确地推定两铰钢拱桥的极限承载能力     

单肋钢管混凝土拱桥稳定分析

介绍了钢管混凝土拱桥稳定性分析的两种理论:线性屈曲和非线性屈曲。采用大型通用有限元分析程序ANSYS对某单肋钢管混凝土人行拱桥成桥稳定性进行了分析,探讨了拱桥矢跨比、径厚比的变化对该桥稳定性的影响。结果显示,在考虑了双重非线性的影响后,钢管混凝土拱桥矢跨比宜选在1/4~1/5,而加大管径比加大壁厚对结构的安全稳定设计更加有效。     

某室外景观钢拱桥设计

某室外小区景观桥采用钢拱桥结构形式,拱桥跨度约为11m。采用Midas GEN进行建模、设计和截面校核,分别进行了强度验算、刚度验算以及舒适度验算。针对拱形结构会产生跳跃失稳问题,采用ABAQUS进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析(材料非线性和几何非线性)。针对拱形结构水平推力大的问题,进行了桩基抗水平力、抗倾覆验算。通过计算分析,该钢拱桥满足规范的强度、刚度、舒适度、稳定性、地基承载力要求。     

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600m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。     

柔性系杆钢管混凝土拱桥承载力分析

为研究柔性系杆钢管混凝土拱桥的极限承载力,以某280m主跨桥为例,借助有限元程序建立空间有限元模型,采用三种不同计算方法对大桥的极限承载力进行研究,研究过程中引入考虑套箍效应的钢管内混凝土本构关系,得出了不同工况下大桥的极限荷载系数、破坏模式以及荷载-位移曲线之间的关系。结果表明:某特大桥的极限承载力满足要求,破坏模式均为面外失稳破坏;采用线弹屈曲方法和仅考虑结构几何非线性的方法均会过高地估计结构的极限承载力,但线弹性方法甚至不能真实的反应结构的破坏模式,要准确评估出拱桥等桥梁结构的极限承载力,必须考虑结构几何与材料的双重非线性。     

劲性骨架混凝土拱结构施工阶段的稳定性分析

以实桥为例,建立了空间分析的有限元模型,对大跨径钢管混凝土拱劲性骨架拱桥施工阶段的稳定性进行了线性和非线性分析,得出在施工过程中非线性对稳定性的影响十分显著,计算施工时的稳定系数必须考虑非线性。     

大跨度拱桥的稳定性分析

目的:随着社会发展,桥梁不仅仅为了满足交通功能,也是作为一种空间艺术结构的存在。大跨度拱桥结构体系在施工过程中不断变化,所以拱桥的稳定性分析显得尤为重要。本文将对拱桥的整体结构以及单拱肋的稳定性进行研究。得出结论,为实际桥梁施工提供参考和依据。方法:通过工程实例对大跨度异型拱桥进行有限元模拟分析,分别对全桥以及单拱肋在不同的施工工况下进行稳定性分析。得出了该桥在考虑线弹性、几何非线性、双重非线性时的稳定影响系数。结果:从桥梁的稳定性分析计算结果中可以看出,材料非线性对结构的稳定影响比线弹性以及几何非线性的影响大。结论:在桥梁施工过程中应充分考虑结构稳定性处于安全状态,在桥面系未完全建成之前,必须在各个施工阶段进行稳定性验算,以保证结构的稳定安全。     

客运专线中V型刚构拱桥极限承载力研究

结合工程实例,运用有限元程序,采用弹性屈曲、几何非线性屈曲、几何和材料双重非线性屈曲三种方法对钢管混凝土拱桥的极限承载力进行了分析,并给出了影响拱桥极限承载力的主要参数,研究表明结构极限承载力与结构材料非线性的考虑与否、材料屈服应力的大小、荷载分布方式以及温度的变化有关联,对此类桥梁稳定性能的研究以及类似桥梁的设计有一定的参考价值。     

哑铃型钢管混凝土弯压构件正截面强度计算

针对大跨度肋式拱桥的受力特点，探讨了应用哑铃型钢管混凝土作为弯压杆件的正截面强度计算方法，编制了计算程序，并进行线性分析与非线性分析的理论计算结果比较。     

大跨度钢管混凝土拱桥空间有限元分析

以益阳茅草街大桥为例,采用大型有限元分析软件ANSYS,对钢管混凝土拱桥的成桥状态进行了静力和动力分析,并比较了考虑施工过程的结构分析方法和不考虑施工过程的简化结构分析方法的异同,得出如下结论：在对钢管混凝土拱桥进行成桥状态静力计算时,两种结构分析方法得出的结构内力基本相同,但是结构位移相差很大,不考虑施工过程的简化结构计算方法并不能完全代替考虑施工过程的结构分析方法;在进行成桥状态动力计算时,两种结构分析方法的计算结果基本一致,简化方法完全可以代替复杂的考虑施工过程的结构分析方法。     

State-of-the-art of long-span bridge engineering in China

This paper introduces the state-of-the-art of longspan bridge engineering in China with emphases on recent long-span bridge projects, bridge deck configuration and material, design codes of long-span bridges and improvement of aerodynamic performance. The recent long-span bridge projects include thirty-eight completed suspension bridges, cable-stayed and arch bridges with a main span over 400 m, and eighteen major bridges are under construction. The bridge deck configuration and material, with prestressed concrete decks, steel-concrete composite decks and steel box decks together with several popular cross-sections, are presented. The third part briefly outlines four design codes, including static and dynamic design for highway long-span bridges, and the recent engineering experiences gained from several aerodynamic vibration control projects of long-span bridges are shared in the last part.     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥在同步激励和多点激励作用下的非线性地震响应特性及主要影响因素。采用时程分析法计算了大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,研究了几何非线性对结构地震响应的影响,探讨了恒载内力和构型、多点激励效应等因素对大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应特性的影响,结果表明结构的几何非线性性质对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大影响。     

应用碳纤维缆索的大跨度悬索桥抗风稳定性研究

为了探讨碳纤维复合材料缆索在大跨度悬索桥中应用的可能性,以主缆等轴向刚度为原则,拟定了一座主跨为1490m的碳纤维复合材料主缆悬索桥,并运用三维非线性计算理论进行了空气静力和动力稳定性分析。通过与同跨度钢主缆悬索桥的比较,讨论了不同主缆材料对大跨度悬索桥抗风稳定性的影响。分析结果表明:大跨度悬索桥采用碳纤维复合材料主缆后,静风作用下结构的变形增大,但其静风稳定性却与钢主缆悬索桥基本接近;由于结构自振频率特别是扭转频率有显著的提高,使得其空气动力稳定性要比钢主缆悬索桥好。因此从抗风稳定性角度而言,大跨度悬索桥采用碳纤维复合材料主缆是可行的,但是主缆截面尺寸的确定应采用等轴向刚度的准则。     

带L形横撑的大跨CFST桁式拱桥稳定性分析

为研究新型L形横撑在大跨度钢管混凝土(CFST)桁式拱桥稳定中的有效性,以合江三桥为工程背景,采用数值计算和理论分析相结合的方式对其受力性能和稳定性进行比较分析,并利用正交试验和方差分析方法对L形横撑在大跨度CFST桁式拱桥稳定中的显著性进行了检验。结果表明：①对于L形拓扑横撑类型,当K形斜撑设置在主拱肋上弦且靠近拱脚一侧时,主拱的稳定性最好;②与常用的K形、X形和米字形横撑相比,L形横撑对主拱最大轴力、最大面内弯矩、最大面外弯矩、最大应力和竖向变形的影响均较小,仅对主拱水平变形有一定影响;③当各参数在合理的取值范围内时,使用L形横撑代替常用的K形、X形或米字形横撑,不会显著降低大跨度CFST桁式拱桥的分支点和极值点稳定性,工程师在该类拱桥的稳定设计中可以放心选用。     

钢管混凝土拱桥地震破坏模糊评估方法

为了掌握钢管混凝土拱桥在地震后损伤和破坏情况,根据钢管混凝土拱桥各部件结构构造和受力特征,建立各个部件的杆件的基于变形或强度和能量的双重破坏评估模型,利用有限元法计算钢管混凝土拱桥非线性地震反应,研究基于模糊理论和层次分析法的地震破坏模糊评估方法。通过一座大跨钢管混凝土拱桥工程应用,由钢管混凝土拱桥的地震破坏模糊评估可知,在加速度峰值为0.1、0.2、0.4和0.8 g的地震作用下,整桥的破坏指数分别为0.150、0.152、0.172和0.318,说明在峰值为0.4 g的地震作用下桥梁为轻微破坏,在0.8 g的地震作用下,为中等破坏。     

混合式桥型对超长跨桥梁的适应性

本文对中跨为2500m的混合型斜拉悬索桥的进行了初步设计,构想了三种斜拉悬索桥和一种悬索桥桥式。从初步设计结果中比较它们上部结构钢材的重量发现,考虑到下部结构尺寸,斜拉悬索桥相对悬索桥具有优越性。另外,对这几种型式的桥梁进行了抗弯稳定性分析以及耦合颤振分析。分析结果表明,斜拉悬索桥抗弯稳定性是足够的,而且其临界风速高于悬索桥的临界风速。所以,作者认为针对超长跨度桥梁混合型斜拉悬索桥赛过悬索桥     

#br# 我国钢管混凝土拱桥应用现状与展望

共收集到截止2015年1月的已建和在建的钢管混凝土拱桥413座（跨径不小于50m）。统计分析表明,钢管混凝土拱桥在我国修建的数量不断增多、跨径不断增大。从行业分布来看,在公路、城市桥梁中的应用仍是主体,在铁路尤其是高速铁路中的应用不断增多。在结构体系方面,上承式、中承式、拱梁组合式、飞鸟式和下承式刚架系杆拱5大类,仍为主要应用的桥型,占总数的85%。在截面形式方面,以圆钢管混凝土为基本单元组成的单圆管、哑铃形和桁式是应用的主流。提篮拱被应用于各种桥型,尤其是大跨度铁路桥。无风撑拱主要应用于120m跨径以下的桥梁,且以斜靠拱和拱梁组合桥为主,截面多采用横向刚度较大的形式。拱肋的材料强度不断地提高,钢管以Q345钢为主,混凝土以C40、C50为主。虽然对桥面系强健性的重视在不断提高,然而强健性好的整体式和具有加劲纵梁的悬吊桥面系的应用还不够普及。钢管拱的架设方法仍以支架法、悬臂法和转体法3种为主,其中悬臂拼装法应用最多,适用跨径最大范围也最广。     

Investigation on aerodynamic stability of long-span suspension bridges under erection

The aerodynamic stability of long-span suspension bridge under erection, particularly at early erection stage, is more problematic than in the final state. It is influenced by the deck erection sequence and the nonlinear effects of wind-structure interactions. Considering the geometric nonlinearity of bridge structures and the nonlinear effects of wind-structure interactions, a method of nonlinear aerodynamic stability analysis is presented to predicate the aerodynamic stability limit (flutter speed) of long-span suspension bridges during erection. Taking the Yichang Bridge over the Yangtze River as example, evolutions of flutter speeds with the deck erected by different sequences are numerically generated. The sequences of pylons to midspan and the non-symmetrical deck erection are confirmed analytically to be aerodynamically favorable for the deck erection of long-span suspension bridges, particularly at early erection stages. The flutter speeds of long-span suspension bridges under erection are greatly decreased by the nonlinear effects of wind-structure interactions.     

纯压圆弧形钢管桁架拱平面内稳定性能及设计方法

目前针对钢管桁架拱平面内稳定性能及承载力的研究较少,缺少相应的设计方法。提出了钢管桁架拱截面剪切刚度表达式,考虑剪切变形的影响推导了纯压两铰圆弧桁架拱屈曲荷载的简化计算公式以及换算长细比表达式。基于有限元方法,全面分析了截面高宽比、矢跨比、腹杆夹角及腹杆截面尺寸等不同参数对平面桁架拱和空间桁架拱弹性屈曲性能的影响,结果表明采用简化公式与有限元分析结果吻合良好。借鉴实腹拱和格构柱的稳定设计方法,采用大挠度弹塑性有限元法系统研究了平面及空间纯压桁架拱的相关稳定承载力,发现节间弦杆长细比与桁架拱整体长细比的比值是衡量局部稳定对整体稳定影响的关键参数,在此基础上提炼出纯压桁架拱的相关作用影响系数,并拟合得到了纯压桁架拱的稳定设计曲线,从而为一般荷载作用下压弯桁架拱的稳定承载力的设计奠定了基础。