新月型钢管混凝土拱桥极限承载能力分析

为了研究结构参数对新月型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,基于考虑约束效应的核心混凝土本构关系,对新月型拱桥的极值点稳定问题进行了分析.首先通过特征值分析,获取对结构承载能力最不利的荷载工况;其次在该工况下考虑结构的几何非线性和材料非线性,采用Riks法迭代求解,得到结构的极限承载力和稳定安全系数;最后以石棉大渡河桥为工程背景,研究了主副拱肋夹角、钢管材料强度、核心混凝土强度、含钢率等结构参数对极限承载能力的影响.研究结果表明:新月拱的失稳形式为拱肋整体的横向失稳,结构的稳定性主要取决于恒载大小;考虑几何非线性后,极限承载能力下降3%,当初始缺陷从1%增加至10%时,极限承载能力下降1%,考虑材料非线性后,承载能力下降55%;含钢率增加至1.5倍时,稳定安全系数提高19.0%;核心混凝土强度从C50提高至C60时,稳定安全系数提高12.0%;钢材强度从Q345提高至Q420时,稳定安全系数提高9.6%;随主副拱肋夹角从10°变化至25°时,稳定安全系数降低5.9%.

新月型拱-悬臂梁组合体系桥力学性能研究

新月型拱-悬臂梁组合体系桥作为近年来新出现的一种桥梁形式,相关的力学特性研究较少。以石棉大渡河大桥为工程背景,采用空间有限元软件对该类桥梁的第一类稳定问题以及受力性能进行研究,分析主副拱肋夹角、拱肋刚度、主梁刚度以及横向联系形式对新月型拱桥稳定系数以及结构内力和挠度的影响。研究结果表明:横向联系和主拱肋刚度是结构稳定性的控制因素,设计中可不考虑主副拱肋夹角对稳定性的影响;拱肋刚度是影响结构内力分配的重要因素。