吊杆损伤对大跨径斜靠式拱桥稳定性影响

斜靠式拱桥作为一种新型结构的拱桥值得研究,并且由于其独特的吊杆布置方式,吊杆损伤对稳定性影响目前需要不够了解。以跨径130m,高26m,宽44.4m的斜靠式系杆拱桥为例,采用有限元模拟的方法对拱桥不同位置吊杆损伤以及应力变化情况做出具体研究和分析。得到结论,在斜靠式拱桥4号吊杆位置处吊杆断裂对拱桥稳定性影响最大,并且偏荷载使得拱桥安全系数整体下降,在偏荷载一侧桥型屈曲波动较大。主拱吊杆在吊杆断裂时受到的应力更大,也更容易发生断裂,在靠近拱脚处的短吊杆受到的应力最大断裂后向相邻吊杆释放的冲力也越大。稳定拱吊杆在一定程度上影响拱桥稳定性,但是在断裂后向相邻位置稳定拱吊杆和对应位置主拱吊杆冲力更小,不容易发生连锁性破坏。最后得出结论,主拱吊杆承载应力更大也更容易发生破坏,需要着重加固靠近拱脚位置吊杆。

斜靠式钢箱拱桥稳定承载力及成桥试验

斜靠式拱箱桥为采用主拱、斜靠拱、横撑和系梁形成的空间受力体系。以主跨145 m斜靠式钢箱拱桥为工程背景,研究分析其稳定承载力。有限元分析和成桥静动载试验表明:斜靠式钢箱拱桥具备足够的稳定承载力,大桥受力性能良好。

内河航道桥梁斜靠式系杆拱施工关键技术研究

文章针对内河航道桥梁施工技术的特殊要求,以昆仑桥工程为实例,提出了一套切实可行的施工技术方案。首先分析了内河航道桥梁施工的特点,包括施工场地狭小、船舶交通频繁等限制因素。而后详细探讨了昆仑桥工程的概况和主要技术难点,包括钢桥线性控制和钢梁拱吊装施工等方面。在此基础上,提出了解决难点的具体措施和施工关键技术,如大节段整体吊装、横梁片拼装精度控制措施等。通过对昆仑桥的实例研究,文章提出的施工方案可为类似工程提供借鉴。

斜靠式钢箱系杆拱桥成桥索力检测及稳定性分析

为研究斜靠式钢箱系杆拱桥(5片拱肋)的稳定性,依托引江济淮工程下承式斜靠拱桥——创新大道桥,对成桥后的斜靠拱桥进行吊杆索力检测;并建立考虑几何及材料非线性的斜靠式钢箱系杆拱桥有限元模型,借助索力检测数据分别与设计索力值和模拟值对比分析,前者评价桥梁吊杆整体张拉控制效果,后者验证斜靠拱桥模型的可靠性;进而对该斜靠式系杆拱桥的稳定性进行了研究。结果表明:实测值与设计值最大误差为3.91%,该斜靠式拱桥吊杆整体张拉控制效果较好;实测值与模拟值最大误差为0.63%,验证了模型的可靠性。其次,施工全过程拱桥结构的稳定系数满足工程要求;斜靠钢箱拱对下承式系杆拱桥稳定性提升程度为72%,斜靠式系杆拱桥的弹性稳定性能高低取决于拱肋面外失稳出现的难易程度,初始几何缺陷对斜靠式系杆拱桥的稳定承载力影响较大;斜靠拱和风撑两者协同工作能显著提高结构稳定承载力。最后给出该类系杆拱桥的设计建议,为同类工程施工和设计提供参考。

大跨度斜靠式系杆拱浮拖法施工滑移支撑平台设计与施工

本文介绍了斜靠式系杆拱桥采用浮拖法施工时支架设计与施工要点,通过迈达斯软件建立有限元模型,对斜靠式系杆拱桥支架设计进行了静力和稳定性分析。结果表明,在采用浮拖法施工时,采用钢管柱支架作为滑移支撑平台,结构设计验算满足规范要求,能够满足施工期间的合理性和安全性,并介绍了滑移支撑平台的施工要点,为同类型桥梁支撑平台设计及施工提供参考。

斜靠式拱桥动力特性研究

平顶山市城东河路湛河桥是一座斜靠式钢筋混凝土箱肋拱桥,该桥内拱外倾、外拱内倾,组成组合拱肋与系杆梁、横梁组合成空间结构体系.该桥型较少见,为了了解该桥型的动力性能,需要对桥梁进行空间动力特性分析.采用ANSYS软件建立该桥梁空间有限元计算模型,计算得到桥梁前15阶振动周期和振型.计算结果表明:该种桥型的拱肋面内外刚度相差较大,横向刚度较竖向刚度弱,桥梁低阶以拱肋横向振动为主;桥梁的自振周期较大;桥梁振型较为密集.

斜拱肋倾角变化对斜靠式拱桥地震响应的影响

以某钢管混凝土斜靠式拱桥为例,建立了空间杆系有限元计算模型,研究了斜靠式拱桥斜拱肋倾角变化对拱桥基频、地震内力和位移响应的影响.研究结果表明:随着斜拱肋倾角的增大,斜靠式拱桥的侧向刚度显著提高、主拱肋和斜拱肋在横桥向地震作用下的轴力和面内弯矩均有不同程度的减小;而在纵桥向地震作用下,斜拱肋倾角变化对主拱肋的轴力和面内弯矩影响较小.

斜靠式拱桥侧倾失稳临界荷载解析解

以新型空间拱桥——斜靠式拱桥为研究对象,提出斜靠式拱桥发生侧倾失稳时主拱肋与稳定拱肋间横撑切向和径向受力模型,基于Ritz法,构造桥梁各主要构件的变形能、外力势能以及吊杆非保向力势,首次推导出斜靠式拱桥侧倾失稳临界荷载的解析解,并通过与有限元计算结果比较,验证该解析解计算公式的正确性。进一步分析稳定拱肋、吊杆非保向力、以及主拱肋与稳定拱肋间横撑对斜靠式拱桥侧倾失稳临界荷载的影响。研究结果表明:①增设稳定拱肋可使桥梁侧倾失稳临界荷载提高1.6～1.8倍左右,同时随着稳定拱肋倾角的增加,临界荷载呈增大趋势;②受吊杆非保向力以及桥面系的影响,桥梁侧倾失稳临界荷载可提高约3.5倍左右;③横撑的径向抗弯刚度对斜靠式拱桥侧向失稳临界荷载影响较大。

潮洲韩江北桥斜靠拱桥稳定性分析

以韩江北桥主桥主跨斜靠式钢管混凝土拱桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,建立了该拱桥的空间有限元计算模型,分12种工况计算了该桥的稳定安全系数,并对桥梁的失稳特征进行了分析。计算结果表明,外拱拱脚加宽对桥梁的稳定性影响程度最大,稳定系数明显提高,其他情况对桥梁稳定系数的影响都不明显。文章计算结果已用来评估该桥初步设计方案的合理性,为该方案修改提供了参考。

地震作用下斜靠式拱桥的动力稳定性

以某钢管混凝土斜靠式拱桥为研究对象,基于Lyapunov运动稳定性原理,给出斜靠式拱桥的动力稳定性判断准则.通过地震时程响应和屈曲分析,绘制斜靠式拱桥在顺桥向、横桥向及竖向地震激励下的动力特征值时程曲线,描述斜靠式拱桥的动力失稳模态,揭示地震输入方向及稳定拱肋倾角对斜靠式拱桥动力稳定性的影响规律.研究表明,地震荷载作用下斜靠式拱桥动力稳定性的最不利激励方向为竖向;随着稳定拱肋倾角的增大,斜靠式拱桥的侧向刚度显著提高,动力稳定系数基本呈增大趋势.

拱肋施工偏差对斜靠式拱桥力学性能的影响

采用MIDAS/Civil软件建立某斜靠式拱桥空间有限元计算模型,通过改变内外拱肋的倾角来考虑拱肋施工可能出现的偏差,分10种工况计算该桥在恒载和恒载+活载作用下的桥梁稳定系数和拱肋位移。计算结果表明,改变内外拱肋间的倾角对该桥稳定性系数影响较小,但对拱肋位移的影响较大。随着内拱肋的倾角由外向内改变,拱肋顶部横向位移逐渐加大,特别是当内拱肋偏过竖直位置向内倾时,拱肋顶部横向位移增幅显著。

斜靠式拱桥结构侧倾失稳分析的Ritz法

采用Ritz法,首次推导了主拱肋拱脚铰接、稳定拱肋拱脚固接边界条件下,斜靠式拱桥的侧倾失稳临界荷载系数的计算公式,并通过有限元法验证了该计算公式的正确性。进一步分析了稳定拱肋弯曲变形能和扭转变形能、主拱肋与稳定拱肋间横撑切向和径向弯曲变形能及吊杆非保向力位势和桥面系侧向弯曲变形能对斜靠式拱桥侧倾失稳临界荷载系数λcr的影响。研究结果表明:稳定拱肋的侧向弯曲变形能对斜靠式拱桥侧倾失稳临界荷载系数λcr有一定的影响,而扭转变形对侧倾失稳临界荷载系数λcr影响甚微;若忽略横撑的所有变形能,侧倾失稳临界荷载系数λcr降低65%～83%,即横撑对斜靠式拱桥侧倾失稳临界荷载系数λcr的影响非常显著;随着稳定拱肋倾角的增加,侧倾失稳临界荷载系数λcr呈增大趋势,且增设稳定拱肋对提高斜靠式拱桥的侧向稳定性大有帮助。

斜靠式拱桥侧倾失稳极限承载能力简化计算方法

以斜靠式拱桥为研究对象,基于Ritz法,首次推导出了拱轴线为抛物线的斜靠式拱桥弹性侧倾失稳临界荷载计算公式,并基于有限元法验证了所提出的斜靠式拱桥发生侧倾失稳时主拱肋与稳定拱肋间横撑切向和径向受力模型的精确性以及所推导的侧倾失稳临界荷载计算公式的正确性。此外为便于估算斜靠式拱桥的侧倾失稳极限承载能力,最先引入了稳定拱肋和横撑影响系数η1、吊杆非保向力和桥面系影响系数η2、几何和材料双重非线性影响系数η3,提出了便于工程实际应用的斜靠式拱桥侧倾失稳极限承载能力的简化计算公式。研究结果表明:(1)稳定拱肋和横撑影响系数的取值范围为1.3～1.5;(2)吊杆非保向力和桥面系影响系数的取值范围为3.3～3.6;(3)几何、材料双重非线性影响系数的取值范围为0.23～0.28;(4)斜靠式拱桥的侧倾失稳极限承载能力一般为单片拱肋弹性承载能力的1～1.5倍。

钢管混凝土斜靠式拱桥静力性能及参数分析

为研究斜靠式钢管混凝土拱桥的结构受力特点以及稳定特征,以一座拟建的大跨径斜靠式拱桥为例,分析了其主要结构参数(矢跨比、吊杆间距、斜拱倾角、横撑数量及位置)对结构静力性能的影响。经过结构参数对比计算分析发现:当矢跨比由1/5变化至1/6时,内力值将出现较大幅度增加;吊杆间距的增大和横撑数量的减少对斜拱受力不利;倾角的减小对主拱、系梁和斜拱受力不利;拱脚横撑对于结构内力改善作用最大。稳定屈曲分析结果表明,其结构失稳模态为拱肋面外侧倾失稳,结构屈曲稳定安全系数与矢跨比和斜拱倾角近似成正比,吊杆间距对结构恒载和稳定性影响较大,拱脚处横撑对于稳定性作用最大。分析结果为斜靠拱设计提供了结构参数选取的建议,为此类桥梁的设计提供有利的参考。

斜靠式钢管混凝土异形拱桥非线性稳定分析

斜靠式拱桥是在无风撑拱桥基础上发展起来的一种新型拱桥结构型式.针对此类钢管混凝土异形拱桥的特点对其非线性稳定求解机理和方法进行了分析介绍,以一座拟建的大跨径斜靠式拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分工况对其成桥状态进行了线弹性、几何非线性和双重非线性稳定分析计算.同时分析了其主要结构参数(矢跨比、斜拱倾角、横撑数量及位置)对非线性稳定性的影响.计算分析发现:斜靠式拱桥的失稳形式一般表现为面外拱肋侧倾失稳;几何非线性对斜靠式拱桥稳定极限承载力影响较小,要准确的分析其稳定极限承载力必须采用双重非线性的分析方法;横向静风和桥上荷载分布对结构稳定有一定影响而对结构变形影响显著;结构稳定性与矢跨比和斜拱倾角增加均成正比,靠近拱脚和L/4处横撑对结构稳定性影响较大.

斜靠式拱桥拱肋倾角变化对稳定性能的影响

采用有限元软件MIDAS／Civil建立平顶山市城东河路湛河斜靠式拱桥的空间有限元计算模型，分7种设计方案探讨斜靠式拱桥主拱和稳定拱肋的倾角变化对桥梁稳定性能的影响。计算结果表明，斜靠式拱桥的稳定性能较好，各方案的稳定系数均大于7；主拱肋倾角的增大有利于提高斜靠式拱桥低阶稳定性能；稳定拱肋倾角的增大不利于提高斜靠式拱桥稳定性能，在进行斜靠式拱桥设计时稳定拱肋的倾角不宜太大，以8°～10°为宜。

多跨连续斜靠式异型拱桥的设计与稳定分析

斜靠式异型拱桥是一种新型的、特点鲜明的空间组合结构体系,以韩江北桥为例,介绍了多跨连续斜靠式异型拱桥桥型的设计与布置,分析了桥梁结构的体系特点,通过平面和空间的静力计算,表明全桥结构设计受力合理,拱截面、吊杆、系杆、V撑箱梁混凝土应力储备适中,各跨位移均满足规范要求;主桥动力结构分析计算A,B,C三跨结构面内、外刚度接近,对第1阶失稳模态求解临界荷载比例因子计算结果为稳定系数均大于5,结构发生一类失稳的可能性较小,空间稳定性亦满足要求.

吊杆破断情况下湛河斜靠式拱桥静力性能分析

以平顶山市城东河路湛河桥主桥—斜靠式拱桥为实例,采用MIDAS/Civil有限元软件建立该桥的空间有限元计算模型,进行不同吊杆破断情况下的斜靠式拱桥静力性能分析,通过对比桥梁在完好状态和不同吊杆破断情况下的静力性能,得出结论:桥梁各构件的强度满足规范要求;主拱、稳定拱吊杆安全系数分别为2.7和3.03,满足规范规定;桥梁变形满足正常使用极限状态下的变形要求.该桥由于设有较强大的系梁,在某些吊杆出现破断情况下,还能满足桥梁规范要求,表明该桥梁安全储备较大.计算结果对正确认识斜靠式拱桥在不同吊杆破断状态下的静力性能,为桥梁的科学维护提供依据,也为湛河斜靠式拱桥更换吊杆提供理论指导.

湛河斜靠式拱桥静力性能分析

采用M idas/c ivil有限元软件建立了平顶山市城东河湛河桥主桥———120 m跨径的斜靠式拱桥的空间有限元计算模型,计算了该桥在恒载和恒载+活载作用下的静力特性.计算结果表明,全桥各混凝土构件总体处于受压状态,杆梁最大正应力值为6.28 MPa,拱肋最大正应力值为12.0 MPa,均小于C50混凝土设计抗压强度;主拱吊杆安全系数为2.94,稳定拱吊杆安全系数为2.70,满足拱桥设计要求最小安全系数不得小于2.5的规定;系杆梁最大竖向位移为0.039 m,拱肋最大竖向位移为0.03 m,最大横向位移为0.101 m,满足桥梁设计规范正常使用极限状态下的变形要求.

吊杆损伤对湛河斜靠式拱桥动力特性的影响

根据平顶山市城东河路湛河桥主桥—斜靠式拱桥的结构特点,采用M IDAS/C ivil有限元软件,建立了该桥的空间有限元计算模型,进行了不同吊杆损伤情况下的桥梁动力特性计算,通过对比桥梁在完好状态和不同吊杆损伤情况下的桥梁动力特性,得出结论:吊杆损伤对斜靠式拱桥的低阶自振频率总体影响较小,但对桥梁整体竖向自振频率和扭转自振频率相对影响较大,吊杆损伤导致桥梁竖向和扭转自振频率降低;主拱吊杆损伤比稳定拱吊杆损伤对该桥的自振频率影响大,跨中吊杆损伤比1/4跨处吊杆损伤对该桥自振频率影响大。计算结果对正确认识斜靠式拱桥在不同状态下的结构动力特征,合理评价桥梁运营阶段的健康状况提供了参考和基础性数据。