基于主弦管偏心距最小法的拱轴线优化研究

对于大跨径钢管混凝土拱桥,拱轴线与压力线的偏差会极大影响桥梁的受力状态。为了解决拱轴线优化问题,克服既有拱轴线优化方法存在拱桥主弦管受力不均、无法充分发挥钢管混凝土拱桥受力性能、结构参数利用率低等问题,提出了一种基于主弦管偏心距最小的拱轴线优化方法,充分发挥了每根弦杆的受力性能,结合图乘法与有限元理论,详细推导了该方法的建立与求解步骤。将全拱肋主弦管偏心距作为优化目标,设置全拱肋主弦管偏心距容许值进行迭代计算,通过迭代的方式实现了拱肋主弦管偏心距的优化。为保证线形的美观性与合理性,通过3次样条函数拟合的方式,实现了进一步优化,得到了可用于指导实际施工的拱轴线。在合江长江公路大桥上对该方法进行了验证。结果表明:本方法优化得到的拱轴线能够有效减小主弦管偏心距与弯矩峰值,结构参数利用率更高,相较于合江长江公路大桥初始线形的最大弯矩,优化幅值达到80%;各关键截面弯矩基本控制在100 kN·m以内,相较于抛物线、悬链线优化得到的最优拱轴线形,在内力方面整体最优;采用主拱圈全节点坐标的简便计算方法,可结合任意编程语言,实现模型全桥节点坐标的快速修改,配合优化方法便捷地实现拱轴线的优化。

几种载荷同时作用下三铰拱轴线的形状优化

针对集中载荷、均布载荷以及填料重量载荷同时作用下的三铰拱结构,以高次抛物线为拱轴线方程,提出了优化拱轴线的方法,建立了以各控制截面弯矩平方和为最小的优化目标函数和约束方程。文中实例表明,通过对拱轴线的优化,可以有效地降低拱横截面上的最大弯矩,计算结果可供工程实际参考。

拱塔斜拉桥的应用和发展

拱塔斜拉桥是一种新兴的异型桥梁结构形式,其景观效果突出,适应复杂地形条件,近年来应用逐渐增多。为了对拱塔斜拉桥有一个全面地认识和了解,文章回顾了拱塔斜拉桥的发展过程,总结了其结构特点,综述目前一些拱塔斜拉桥设计和研究中一些关键问题。斜拉索的成桥合理张拉索力确定、拱塔合理拱轴线形的确定和采用全漂浮或半漂浮体系的拱塔斜拉桥的主梁纵漂问题研究现状,并对这些问题的进一步研究进行了探讨和展望。

上承式异型拱桥的设计

异型拱具有较好的美学特征,常见于景观桥的选型。现有的异型拱桥多为下承式系杆拱,缺乏上承式异型拱桥的应用案例。首先通过两个算例研究了上承式异型拱桥主拱圈受力优化的两种方法:一是改变拱轴线线型;二是采用未知荷载系数法改变拱上荷载分布。文中算例表明,两种优化方法均可用于上承式异型拱桥主拱圈弯矩的优化,且优化效果显著。最后,用某上承式异型拱桥的设计实例介绍了异型拱桥的总体设计思路,为该类桥梁的设计提供了参考。

上高青阳大桥连续梁异形拱组合结构总体设计及施工方案

梁拱组合体系桥梁在城市桥梁中正不断应用,其结构形式正逐步得到大家的认可。江西省上高青阳大桥的设计考虑到景观效应,将常规桥梁桥面两侧等矢高的拱肋调整为高低拱的结构形式。该文对青阳大桥的方案构思、结构设计和计算要点、施工方法等进行了介绍,重点分析了系梁和拱肋在设计上与常规的连续梁拱体系存在的差异。