竖向荷载下弹性支承直墙拱反弯点理论分析

在工程实践中,直墙拱应用较多。由于拱脚位移的存在,合理假设拱脚约束为转角约束、竖向约束和水平弹性约束,应用力法推导出了在弯矩、剪力和轴力共同作用下直墙拱沿弧长的弯矩公式。研究了竖向均布荷载、竖向三角形荷载和竖向集中力荷载作用下,直墙拱沿弧长的弯矩分布及反弯点形成的规律;发现在3种荷载作用下,使得拱脚弯矩为零时的圆心角依次减小。取弹簧支座刚度为等效的下端固支、上端允许水平位移的直墙的抗推刚度,得出了随着直墙高度增加,圆弧拱拱顶弯矩增大而拱脚弯矩减小的变化规律。在直墙拱的设计中,建议选取合适的直墙高度和使得圆弧拱拱脚弯矩为零的圆心角大小,从而有利于提高结构抗弯承载力及拱脚抗剪承载力。     

预应力加强型钢拱梁及其改进结构的性能研究

加强型钢拱梁是根据结构在承受竖向荷载时的内力及变形图,在钢拱梁平面内增加适当的撑杆和加强型索,以改善其受力性能、提高刚度和承载力的新型结构体系.通过有限元软件AN SY S分析了加强型钢拱梁在不同竖向荷载作用下以及不同初始加强型时应力和位移的变化规律,并依据钢拱梁在全跨和半跨荷载作用下的受力特征对加强型钢拱梁进行了改进和有限元分析.结果表明能较大地提高结构的刚度和承载力,而改进后的加强型钢拱梁对于抵抗半跨荷载的刚度和承载力又有明显的改善.     

车辐结构平面内弹性稳定承载力及设计建议

车辐结构是一种新颖的索拱杂交结构,其稳定性能比纯拱结构有很大改善.本文根据非线性有限元理论,对20m、50m、80m三种不同跨度的车辐结构在全跨均布荷载和半跨均布荷载作用下进行了全过程稳定承载力研究;基于拱的矢跨比和索盘高度两个参数,从稳定极限承载力和位形变化两个方面对车辐结构的受力性能进行阐述.通过对大量算例及数值结果进行分析及比较,提出了车辐结构适用的矢跨比和索盘高度的变化范围,对工程设计有借鉴意义.     

安徽蚌埠涡河三桥钢管拱体系纵向预应力张拉的施工

钢管拱拱桥在荷载作用下，拱肋的拱脚对拱座所施加的力大致可以分解为水平推力、竖向力及弯矩三部分。其中，竖向力由拱座下支座反力平衡，弯矩由拱端锚固块上竖向预应力钢筋对拱脚处产生的弯矩所平衡，水平推力最终由永久纵向预应力钢束平衡，从而达到整个拱桥的内力体系受力平衡。然而，施工过程中在未张拉永久纵向预应力钢束之前，水平推力将对支座支点处产生弯     

大跨度预应力加强型钢拱的性能研究

预应力加强型钢拱是指根据大跨度钢拱承受竖向荷载时的内力及变形分布,在钢拱轴线平面内增加适当的撑杆和预应力索,以改善其受力性能、提高刚度和承载力的新型结构体系。运用有限元软件ANSYS,分析了预应力加强型钢拱在不同竖向荷载作用下以及施加不同初始预应力时应力和位移的变化规律,同时与普通大跨度钢拱进行了对比,结果显示预应力加强型钢拱具有很大的优越性,刚度和承载力都有很大的提高。     

江门体育中心体育场桁架拱基础设计

江门体育中心体育场采用不对称看台,西看台屋盖钢结构由桁架拱、桁架梁以及飘蓬组成。桁架拱跨度266.44m,两端拱脚落地。竖向荷载作用下拱脚的水平推力达14570kN。由于支座水平刚度对桁架拱结构的整体稳定性影响很大,需寻求一种能够承担拱脚水平推力并满足水平刚度要求的基础形式。经比较几种可能的基础方案,确定采用钢筋混凝土地下连续墙箱形基础。采用规范计算公式、现场原位试验以及结构仿真分析,对桁架拱基础水平抗侧刚度进行计算分析。工程竣工后基础的位移监测结果表明,基础的水平刚度满足设计要求。     

竖向荷载和水平荷载共同作用下钢管拱平面内稳定承载力设计研究

采用二阶弹塑性有限单元法对竖向荷载和水平荷载共同作用下的圆形截面两铰抛物线钢管拱的平面内稳定承载力进行研究。考虑材料非线性、残余应力、初始几何缺陷、矢跨比和长细比等因素对钢管拱平面内力稳定承载力的影响。结果表明：残余应力对其竖向承载力影响很小;初始几何缺陷会显著降低中等长细比钢管拱的承载力;矢跨比和长细比是影响钢管拱承载力的重要因素,但拱的竖向承载力并不随矢跨比和长细比的均匀变化而变化。研究竖向荷载和水平荷载共同作用下两铰抛物线钢管拱达到平面内极限状态时的N-M相关关系,并拟合两铰压弯抛物线钢拱承载力N-M相关关系统一表达式。提出了竖向荷载为全跨均布和半跨均布荷载,同时考虑水平方向荷载作用的两铰抛物线钢拱平面内整体稳定承载力设计建议,可供相关设计问题参考应用。     

反拱底板内力分析

反拱底板是将单拱或连拱倒置于地基之上,建筑物的荷载主要由墩墙传到拱脚,再通过拱与墩的共同作用传入地基。本文研究反拱内力与变位(包括拱脚转角、拱脚拱顶竖向变位与水平位移)、墩基与地基变位、地基反力、结构与地基土层性质、各种荷载(包括边荷载)作用、温度变化(包括平均温度变化及上下温差变化)等因素之间的内在联系。通过力的平衡和墩与拱、墩拱与地基变形协调,求解反拱内力及墩与拱的有关变位。文中用迭代法处理基底摩擦力、凝聚力与水平位移的。关系,并通过二程实践与分析,对这种结构的特性得出一些新的认识。     

拱筒结构在局部荷载作用下的受力分析

用三维壳体有限元对拱在局部荷载作用下的受力状态进行分析,得到拱在不同矢跨比和不同支承条件下的竖向位移和内力变化规律,并与平面杆系有限元结果进行了比较。通过线性回归分析得到局部荷载等效分布宽度的计算公式,使拱受局部荷载的空间计算问题转化为平面问题,为工程设计提供了简化方法。     

平面钢管桁架拱平面外稳定试验研究与有限元分析

对2个跨度为10 m的圆弧形平面圆钢管桁架拱模型进行全跨均布荷载作用下的静力试验研究,分析了平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力。引入平面外转动弹簧单元、水平位移弹簧单元,建立弹簧-杆系有限元模型,对试验模型进行非线性有限元分析。试验和有限元分析结果表明：下弦杆无平面外支撑的平面钢管桁架拱,在极限状态时,受压上、下弦杆发生侧向弯曲失稳,并引起整体平面外弯曲失稳破坏;圆钢管相贯节点的平面外转动刚度对试验模型的平面外稳定承载力影响显著。弹簧-杆系有限元分析结果与试验结果较为吻合,可为同类型结构的平面外稳定分析、设计提供参考。     

斜拉式彩板波形拱壳结构承载力研究

彩色压型钢板（以下简称彩板）波形拱壳结构在半跨偏载作用下容易发生折曲屈曲破坏，其极限承载力较低。为了提高这种结构在半跨偏载作用下的极限承载力，作者提出了一种斜拉式彩板波形拱壳结构。通过对这种新型斜拉式结构进行有限元内力和稳定分析，重点研究了斜拉杆的纵向有效影响范围，并结合工程实例给出了理论计算结果。     

焊接工字形截面抛物线拱平面内稳定性试验研究

进行了全跨竖向均布荷载和半跨竖向均布荷载作用下焊接工字形截面两铰抛物线钢拱平面内稳定承载力试验研究。通过试验揭示了抛物线钢拱平面内的失稳破坏机理,全跨竖向均布荷载作用下抛物线钢拱发生不完全反对称的平面内失稳破坏,半跨竖向均布荷载作用下抛物线钢拱发生反对称的平面内失稳破坏;半跨竖向均布荷载作用下抛物线钢拱的稳定承载能力低于全跨竖向均布荷载作用下的稳定承载能力;试验结果与有限元法分析结果进行了对比,二者吻合良好,有限元法研究钢拱的平面内稳定具有很高的精度;试验结果验证了工字形截面抛物线钢拱平面内稳定性设计方法安全可靠,可供设计使用。     

新广州站内凹式索拱结构模型静力试验研究

新广州站站房屋盖采用一种新型预应力索拱-内凹式索拱结构,为了解该种结构的张拉成形过程、典型荷载工况下结构性能和结构极限承载力及破坏位置,分张拉成形、4种荷载工况的加载及2种典型荷载工况的极限加载3个阶段,对2榀内凹式索拱的1/3缩尺模型进行了静力试验,并将试验结果与有限元结果进行对比,有限元结果和试验值吻合较好。研究结果表明：张拉成形后索力和位形基本达到目标,确立的张拉原则可行,给出了快速确定初始张拉力的计算公式;设计工况下结构处于线弹性阶段,满跨分布荷载时主拱全截面受压,以受轴压力为主,而半跨分布荷载时以受弯为主,弯曲应力在主拱应力中的比重较大;半跨分布荷载对结构整体稳定最不利,其极限承载力较满跨分布荷载降低较大,前者在主拱弯矩最大的位置破坏,而后者在轴压力最大的拱脚附近破坏;索夹的连接形式及支座的抗推刚度对结构的承载能力影响很大。图13表4参10     

下穿式斜拉-拱组合结构体系桥:深圳燕罗人行桥

燕罗人行桥桥长136.0m,桥宽11.5 m,主跨108.0 m,矢跨比1/11.74。桥梁设计首创了“下穿式斜拉-拱组合结构体系”,相较于常规的上承式拱桥,该组合结构体系显著改善了主拱的受力,降低了拱脚的水平力,提高了主拱的刚度。燕罗人行桥由主拱、主梁、桥塔、主索、背索、竖向撑杆、圆管立柱和基础等组成,采用水中少（量）支架施工。     

十里河滩景观桥桥型结构优化设计研究

贵阳市花溪区十里河滩七驾车景观桥为上承式钢筋混凝土箱形坦拱桥,设计过程中对常规拱桥方案与少推力拱桥方案进行比选,结合特殊的地形、地质条件,最终选择了基础开挖较小、经济性好、结构合理的少推力拱桥方案,利用边斜杆与承台固结,形成自由悬臂端的方法较好的解决了拱脚较大的水平推力,通过建立结构有限元计算模型,对其动静力性能进行分析,结果表明,少推力拱的受力性能良好,经济可行,外形美观,与景区环境较为协调。