V形连续刚构梁拱组合桥内力分析

以一V形连续刚构梁拱组合桥为研究对象,介绍了V形桥墩连续刚构梁拱组合桥的设计构思,采用自编SMAD有限元计算程序,重点分析了墩身尺寸及边界条件对整个结构的影响.通过优化计算巧妙的解决了收缩、徐变次内力和预应力、温度次内力对结构的不利影响;本桥系梁与拱肋的横向刚度比为1926:1,通过在主梁主要收缩徐变完成后成拱以及对吊杆进行二次调索的施工方法有效解决了刚性系杆柔性拱的横向稳定问题;三维地震反应结果表明桥梁上部各部位的地震力不是该桥的控制内力,说明本桥设计构造具有良好的抗震性能.内力分析方法与结论对同类型桥梁设计施工具有参考价值.     

张弦梁平面外弹性稳定性能研究

无平面外支撑的张弦梁在平面内受荷过程中可能发生平面外失稳。该文首先将张弦梁的平面外失稳分为索撑体系的失稳和张弦梁整体失稳,并采用平衡法和能量法对索撑体系的稳定性进行研究;其次对于张弦梁平面外整体失稳,指出将撑杆和拉索的作用等效为集中力、提取钢梁进行稳定设计的方法并不安全;该文采用Ritz法建立张弦梁的势能方程,结合势能驻值原理,得到张弦梁在全跨均布荷载和纯弯荷载下的平面外弹性屈曲荷载,结果与有限元吻合较好。该文得到的张弦梁平面外屈曲荷载计算公式对其平面外稳定设计具有参考作用。     

基于车-桥耦合振动的铁路钢管混凝土系杆拱桥冲击系数研究

为合理评估铁路钢管混凝土(concrete-filled-steel-tubular,CFST)系杆拱桥在移动列车荷载下的冲击系数,以我国高速铁路客运专线某计算跨径为136 m的钢管混凝土系杆拱桥为例,基于车-桥耦合振动的分析方法,建立了考虑桥梁桩-土效应的列车-桥梁动力相互作用模型,基于概率统计学假设检验方法,分析了2种车重、30组轨道不平顺、126种行车速度组合工况下系杆拱桥系梁、吊杆、拱肋的冲击系数。结果表明,系杆拱桥主要受力构件的冲击系数存在差异,其中拱肋的冲击系数最大,系梁的冲击系数次之,吊杆最小。冲击系数的概率分布服从极值I型,在95%的保证率下,算例系杆拱桥的系梁、吊杆和拱肋冲击系数分别约为1.05,1.04和1.08,均大于现有规范的取值。在进行大跨度高速铁路系杆拱桥设计时,应考虑对冲击系数进行必要的放大,以利于桥梁安全。     

解析型几何非线性圆拱单元

为研究圆拱结构几何非线性内力和位移计算以及平面内稳定分析问题,基于圆拱几何非线性静力分析模型,构造了解析位移形函数,进而利用能量法和势能变分原理,构造了解析型几何非线性圆拱单元,给出了单元列式;同时将该文模型通过理论退化,得到了不考虑轴向变形的无压缩圆拱模型,进一步得到了解析型无压缩几何非线性圆拱单元,并将此单元应用于圆拱的平面内稳定分析。研究结果表明:采用本单元模型进行平面内分岔失稳分析得到的失稳临界荷载系数与经典Timoshenko模型、Dinnik模型及静力法模型计算结果一致,相对误差为0%;平面内分岔失稳的临界荷载与平面内极值点失稳的临界荷载一致。该文单元具有解析型、高精确性以及良好的适用性,可用于任意工况下圆拱结构几何非线性位移、内力和平面内稳定分析。     

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥吊杆断裂动力分析

以一座下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,通过接触碰撞的方式进行吊杆断裂的模拟,分析吊杆断裂前后拱桥各结构构件受力状态的变化,判断结构可能发生的破坏形态。分析结果表明,吊杆断裂过程中吊杆、钢管混凝土拱肋和桥道系均会受到断索冲击的作用;与断裂吊杆相邻的吊杆受到断索冲击的作用最大,其轴力变化量为初始轴力的3倍以上,需要考虑由于吊杆断裂过程中产生的大于静力响应的动力作用;吊杆断裂对主梁产生的影响远大于拱肋,拱肋内力变化较小;由于横梁两侧与纵梁连接处焊缝强度不足发生破坏可能导致桥道系局部坍塌。     

大跨径铁路钢管混凝土系杆拱桥稳定性分析

以现有拱桥稳定计算理论为指导,建立了格丑沟特大桥主桥136m跨度铁路钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元模型,给出了该桥在特定的荷载工况下的稳定系数及失稳模态,结果表明：结构的失稳主要表现在拱肋的面外失稳,弹性屈曲系数均大于一般要求(4~5),弹性稳定满足要求．考虑了非线性影响,对拱肋进行了逐级加载,得到了拱肋的极限荷载,并给出了拱肋达到极限荷载时各控制截面的竖向位移和横向位移,通过比较得出材料非线性对本桥稳定的影响大于几何非线性的影响．并以大量计算结果为依据,揭示了横撑布置形式、拱肋内倾角、矢跨比对该桥稳定性的影响．     

基础竖向多频参数激励下圆弧拱平面内动力失稳研究

地震波、冲击波、环境振动激励会通过地基基础传递到拱上,致使拱发生动力失稳失去承载能力。为深入研究拱在基础竖向激励下的动力稳定性,该文基于能量法,建立了基础竖向激励下圆弧拱平面内动力稳定能量方程,利用哈密顿原理得到了拱面内径向和切向振动的耦合控制方程,求解了圆弧拱平面内失稳前的动轴力与动弯矩解析解。引入拱轴线不可压缩假设,解决了圆弧拱平面内动力控制方程的解耦问题。利用伽辽金法建立了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内二阶常微分动力稳定方程,运用多尺度法推导了基础竖向多频激励下圆弧拱平面内动力失稳的临界激励频率解析公式,得到了圆弧拱同时发生一阶反对称参数共振和二阶正对称共振失稳的动力不稳定域,并利用有限元数值分析验证了理论解析解的正确性。进一步分析了拱矢跨比、长细比和圆心角对动力不稳定域的影响。     

运用中、下承式拱桥吊杆张力变化进行吊杆损伤识别研究

考虑吊杆两端弹性支承及拱肋、系杆梁里设置的减振垫减振作用和拱肋、系杆梁附加质量等的影响,建立了复杂边界条件下吊杆张力与其横向振动频率之间解析表达式,以提高吊杆张力测试计算精度。基于摄动有限元理论研究了吊杆损伤时对吊杆系张力的影响,并提出了根据吊杆系张力变化进行吊杆损伤识别计算方法,以京港澳高速刘江大桥为实例对计算公式进行验证。计算结果表明：该方法比较全面地考虑了吊杆实际边界条件,提高了短吊杆和长吊杆张力测试精度;采用本方法进行计算吊杆损伤识别,结果准确。     

对路桥施工中预应力技术应用的讨论

随着我国预应力技术在公路桥梁施工的广泛应用．预应力施工及其配套技术、设备将会不断完善。本文针对某高速公路上的先简支后结构连续梁桥的主要施工工艺进行了较为细致的阐述,从梁（板）预制与安装、墩顶湿接缝浇筑、二次预应力体系建立、结构体系（支座）转换,桥面铺装垫层施工到预应力技术施工等过程进行了探讨。     

预应力技术在公路桥梁施工中的应用

随着我国预应力技术在公路桥梁施工的广泛应用,预应力施工及其配套技术、设备将会不断完善。本文针对某高速公路上的先简支后结构连续梁桥的主要施工工艺进行了较为细致的阐述,从梁(板)预制与安装、墩顶湿接缝浇筑、二次预应力体系建立、结构体系(支座)转换、桥面铺装垫层施工到预应力技术施工等过程进行了探讨。     

门式框架结构平面外的动力失稳试验研究EI北大核心CSCD

针对(铰接式)门式框架结构平面外动力失稳问题进行了试验研究,采用新型的非接触式激振方法,进行了门式框架自参数内共振和非内共振的试验研究,观测和分析了门式框架结构平面外失稳的现象和机理,测量并探究了自参数共振的不稳定区域。结果表明:在门式框架的横梁上施加相当于柱自振频率两倍的周期性激励时,横梁的振动会作为参数激励引发柱在平面外发生主参数共振(动力失稳);若横梁自振频率约为柱自振频率二倍时,结构将发生平面外的自参数内共振;对比自参数内共振和非内共振不稳定区域,发现前者不稳定区域覆盖面积更大,说明自参数内共振更易触发,更具危害性。因此,在门式框架结构的工程设计中应关注自参数共振,尤其是自参数内共振的风险,避免其诱发结构平面外动力失稳。     

对梁拱组合结构中常见问题的探讨

梁拱组合体系,顾名思义是梁和拱的组合,二者共同协作将跨径范围内的荷载传递支座上.拱的优点是结构刚度大、承载潜力大、材料利用率高;梁的优点是利于直接承担汽车荷载并能承担较大的拉力.因此二者组合,既能发挥它们的优点,又能克服它们的缺点.近年来,梁拱组合桥大量应用了钢管混凝土拱肋,这种组合结构的优越性能得到了广大桥梁设计者的青睐,但钢管混凝土在实际应用中存在着一些问题.本文就针对其中的结构的收缩徐变问题,梁拱组合桥的稳定性问题做一些探讨.     

弯曲梁柱结构平面外失稳的研究

研究了两节梁组成的弯曲梁在受竖向集中载荷作用下的平面外稳定问题,通过建立每节梁临界状态下弯曲和扭转变形微分方程,根据变形协调关系,得出了一端固定一端悬臂的弯曲梁平面外失稳的特征方程,并以等截面等长度梁构成的弯曲梁为对象,探讨了弯曲梁上拱和上翘对其平面外稳定性的影响,以及抗扭刚度对稳定性的影响。结果表明,同样的载荷作用幅度和梁高度,采用上拱的弯曲梁比直梁具有更高的侧向稳定性,并且存在一个最佳的弯曲角度,而上翘弯曲梁的侧向稳定性要低于直梁的侧向稳定性。当弯曲梁上翘时,增大抗扭刚度可以提高侧向稳定性,弯曲梁上拱时,增大抗扭刚度却会降低其侧向稳定性。     

悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载

基于能量分析方法,推导了主拱肋和稳定拱肋拱轴线为悬链线的斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载计算公式,并通过与有限元数值计算结果比较,证明了该计算公式的正确性,进一步验证了所提出的拱肋系侧倾失稳时横撑切向和径向力学模型的适用性,并将拱轴线为悬链线和圆弧曲线的斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载进行了比对分析,阐明了圆弧曲线代替悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载的适用条件。研究结果表明:拱轴线的线型对斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载有一定的影响;当稳定拱肋倾角较小时,悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载与圆弧曲线拱肋系的差异不超过5%;当矢跨比较小时,圆弧曲线拱肋系代替悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载产生的误差在10%以下,但矢跨比较大时,二者的差异较大,不可等同。     

红水河特大桥270m跨径刚架系杆拱桥施工技术研究

在大跨径刚架系杆拱桥项目施工中,如何高效、安全、精确地完成拱肋、系杆、吊杆等安装施工是一大难题,为了研究解决这一难题,该文以红水河特大桥270m跨径刚架系杆拱桥为背景,重点研究了拱肋安装、管内混凝土灌注、系杆、吊杆及桥面板安装等重点施工环节的技术要点,给出了细节的量化指标,最终如期保质、保量地完成施工任务。希望通过此次研究可以为类似跨河刚架系杆拱桥项目施工积累经验。     

系杆拱桥力学特性与稳定性分析

系杆拱桥破突了过去较为传统的拱桥对墩、台及地基的高限制,系杆拱桥造型美观、布置合理、跨越能力也相对较强,在美观桥梁与大跨度桥梁的设计时备受设计者的青睐。但由于一些构件材料与其布置形式具有着多样性,如系杆、拱肋、吊杆等,因而对结构力学的特性及稳定性分析具有着十分重要的意义。     

单拱面预应力混凝土系杆拱桥极限承载力分析

本文将系杆拱桥的拱肋离散为空间圆弧梁单元,基于拖带圆柱坐标推导格林应变张量,用平截面假定及三次插值函数描述圆弧梁单元位移模式,采用加权残值配点法消除剪力和薄膜力闭锁;现吊杆为二力杆单元。对于多室箱形梁系杆离散为梁段单元,考虑箱形梁翘曲、畸变、横向弯曲等。基于连续介质力学U．L．列式法建立系杆拱桥的平衡方程并考虑材料的非线性。根据分析模型编制了相应的计算程序,计算结果与实验结果一致,同时分析了单拱面系杆拱桥极限承载力的影响因素,并计算了一座实桥的极限承载力。     

单轴对称截面圆弧拱平面外稳定性研究

根据变分原理推导了任意开口薄壁截面曲梁的稳定平衡方程。单轴对称截面圆弧拱在均布径向荷载(均匀受压)或两端作用大小相等、方向相反的端弯矩(均匀弯曲)作用下,平衡方程中曲率平面内的变形和曲率平面外的变形相互独立,故要么发生曲率平面内弯曲失稳,要么发生曲率平面外的弯扭失稳。给出单轴对称截面圆弧拱在这两种受力情况下平面外屈曲荷载的理论解答。通过一些无碍结果的近似使所得公式形式简洁,便于在工程中应用。最后给出了计算实例,与已有的文献进行比较,并使用通用有限元软件ANSYS 进行了模拟,分析结果与该文计算结果吻合,证明了所得公式的正确性。     

倒三角截面空间桁架拱平面外弹塑性稳定设计方法研究

该文研究了倒三角截面两铰桁架拱和固支桁架拱的平面外稳定性能:首先介绍了倒三角形桁架拱的平面外弹性屈曲荷载,此后采用大挠度弹塑性有限元方法,通过引入纯压正则化长细比和纯弯正则化长细比,分别建立了纯压和纯弯桁架拱的平面外弹塑性稳定设计方法。在此基础上,研究了杆件的变形对桁架拱平面外整体稳定性能的影响,并通过两个相关系数将该影响体现在稳定承载力设计方程中。进一步,依据有限元数值计算结果,提出了全跨水平均布荷载或半跨水平均布荷载作用下桁架拱的轴力和弯矩稳定承载力设计方程,供倒三角截面桁架拱平面外稳定性设计。     

钢桁腹杆-劲性骨架混凝土(SRC)组合拱极限承载力及简化计算研究

钢桁腹杆-劲性骨架混凝土（SRC）弦杆组合拱是一种新型的组合结构型式,结合了劲性骨架施工方便快捷和组合结构能大幅减轻结构自重的优点,有望进一步提高拱桥的跨越能力,具有良好的应用前景。该文以跨径为420 m钢桁腹杆-SRC组合拱桥的试设计为基础,进行了组合拱极限承载力的模型试验,试验结果表明,模型拱没有出现面外失稳破坏,结构呈整体破坏;组合拱沿拱轴线方向塑性变形速度要远大于沿截面高度方向,最后因塑性区域开展过大而丧失承载能力,破坏模式接近于钢管混凝土拱的极值点失稳破坏。而后对影响组合拱受力性能的参数进行有限元分析表明,组合拱极限承载力随着混凝土外包系数的增加而增大;腹杆与弦杆钢管的外径比可以提高组合拱的极限承载能力,但超过一定范围时,提高不显著;钢腹杆布置形式对组合拱极限承载力影响较大。最后建立了组合拱的极限承载力简化计算公式,可为此类新型组合拱结构的应用提供参考。