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大跨度铁路连续梁拱组合桥梁结构拱梁合理刚度比研究

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中国市政工程 2024年第2期 42-47,143,144页

作者：陈亮廖治宇蔡威赵秋广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510000 福州大学土木工程学院福建福州350108

大跨度连续梁拱组合桥梁具有良好的受力性能与经济效应,其中,拱梁刚度比是该类桥型的1个重要设计参数,而以往对拱梁刚度比的研究不够深入和全面。为了解拱梁刚度比对大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的影响,以正在建设的福州乌龙江大桥为例,... 详细信息

大跨度连续梁拱组合桥梁具有良好的受力性能与经济效应,其中,拱梁刚度比是该类桥型的1个重要设计参数,而以往对拱梁刚度比的研究不够深入和全面。为了解拱梁刚度比对大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的影响,以正在建设的福州乌龙江大桥为例,研究拱梁刚度比对桥梁的结构受力特性、梁拱荷载分担和工程量的影响。结果表明:拱梁刚度比对拱肋轴力及主梁、拱脚和拱顶处弯矩影响显著。当刚度比1:44时弯矩最大增长接近50%,拱梁刚度比的增加,更有利于发挥拱肋的性能;但在拱梁刚度比≥1:44时,拱肋刚度增加对整体受力性能提升有限,而当拱梁刚度比≤1:73时,主梁承受活载增长过快,增加了结构发生局部破坏或整体倒塌的风险。综合考虑,此类桥型拱梁刚度比合理取值范围应在1:44~1:73。工程中为了获得更好的经济效应,可适当减小主梁刚度或拱肋刚度。

关键词：铁路桥连续梁拱组合桥梁拱梁刚度比荷载分担

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拱梁刚度比对梁拱组合桥地震响应的影响研究

工程与建设 2015年第6期29卷 820-822页

作者：夏伟郑报文安徽省交通勘察设计院有限公司安徽合肥230011

在地震作用下,梁拱组合体系桥梁的拱梁刚度比对于桥梁不同关键截面的地震响应具有重要影响,且影响程度具有显著差异。在设计阶段合理调整拱梁刚度比,能够显著改善梁拱组合体系桥梁的动力性能,降低地震响应,确保桥梁的地震安全性。

关键词：梁拱组合桥地震响应设计参数优化拱梁刚度比

下承式系杆拱桥吊杆索力计算方法对比分析研究

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建筑结构 2023年第S2期53卷 575-580页

作者：尹泽政刘新峰程浩波广东华路交通科技有限公司广州510420

下承式系杆拱桥是一种外部静定、内部超静定的复杂空间结构,对于刚性系杆刚性拱桥,由于系杆与拱肋共同承受弯矩,部分常规索力优化方法在该情况下计算结果偏差较大。本文梳理了几种常用的索力计算方法,分析了各类计算方法的适用范围及优... 详细信息

下承式系杆拱桥是一种外部静定、内部超静定的复杂空间结构,对于刚性系杆刚性拱桥,由于系杆与拱肋共同承受弯矩,部分常规索力优化方法在该情况下计算结果偏差较大。本文梳理了几种常用的索力计算方法,分析了各类计算方法的适用范围及优缺点,并在零位移法的基础上通过改变其约束条件,引入了“修正零位移法”。为探讨这些方法在该类拱桥中的适用性,以某市政道路钢箱拱桥为例,采用不同方法分析了成桥状态下吊杆索力分布,对比了在不同索力状态下系杆和拱肋内力差异。研究结果表明:零位移法索力分布不均匀且数值较大,拱肋和系杆弯矩最大值都偏大,不适用于该类拱桥;刚性支承连续梁法吊杆索力以及拱、梁内力分布均不太理想,适用性较差;修正零位移法及最小弯曲能法吊杆索力较均匀,主梁及拱肋弯矩较小,分布较为理想,两种方法结果差异较小,均可用于该类拱桥成桥索力计算。

关键词：系杆拱桥索力计算方法合理成桥状态拱梁刚度比修正零位移法

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大跨度V形刚构拱组合桥拱与梁的刚度研究

公路交通科技 2013年第7期30卷 97-102页

作者：勾红叶蒲黔辉陈志伟王君明西南交通大学土木工程学院西南交通大学建筑勘察设计研究院

首先提出了大跨度V形刚构拱组合桥名义刚度的概念,分析了结构参数对名义刚度的影响,推导出名义刚度理论公式。针对拱梁刚度比的选取及其对结构内力分配的影响进行讨论,分析其对结构内力的影响规律,并得出刚拱柔梁与柔拱刚梁的界定值,最... 详细信息

首先提出了大跨度V形刚构拱组合桥名义刚度的概念,分析了结构参数对名义刚度的影响,推导出名义刚度理论公式。针对拱梁刚度比的选取及其对结构内力分配的影响进行讨论,分析其对结构内力的影响规律,并得出刚拱柔梁与柔拱刚梁的界定值,最后对已建桥梁名义刚度与拱梁刚度比进行了总结。研究表明,拱梁刚度比可以界定出刚性拱柔性梁和柔性拱刚性梁;连续刚构拱组合桥和V形刚构桥以及拱桥的名义刚度没有明显的区别,这也表明名义刚度可以反映结构的总体刚度。

关键词：桥梁工程大跨度V形刚构拱组合桥名义刚度结构参数拱梁刚度比

斜拱曲梁异型拱桥断索响应模型试验与有限元分析

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斜拱曲梁异型拱桥断索响应模型试验与有限元分析

作者：霍建宏广州大学

学位级别：硕士

拱桥吊杆作为主要传力构件,在外界环境腐蚀和移动荷载的激振作用下,吊杆易出现开裂损伤,导致吊杆安全储备降低,应力幅逐渐增加;在运营阶段吊杆最大应力逼近极限承载力时会导致吊杆发生脆性断裂,桥面随之发生不规则下凹甚至垮塌,对拱桥... 详细信息

拱桥吊杆作为主要传力构件,在外界环境腐蚀和移动荷载的激振作用下,吊杆易出现开裂损伤,导致吊杆安全储备降低,应力幅逐渐增加;在运营阶段吊杆最大应力逼近极限承载力时会导致吊杆发生脆性断裂,桥面随之发生不规则下凹甚至垮塌,对拱桥的安全运营造成极大的威胁,因此有必要了解拱桥断索后剩余结构力学性能的退化过程和传力机理。当前学者多以等高等宽截面且加以简化模型的直线型梁桥形式进行断索数值模拟,相较于常规类型拱桥,斜拱曲梁钢结构拱桥空间效应显著,传力方式更为复杂,弯扭耦合作用更加明显,针对该类型拱桥断索的动力响应分析和剩余结构受断索冲击效应引起的内力重分配规律研究较少。故本文基于相似比理论,以某斜拱曲梁钢结构拱桥为工程背景,设计并制作了几何相似比为1:40的缩尺模型开展断索模拟试验,并采用Ansys有限元软件分别对原桥和缩尺模型进行空间有限元建模分析,通过有限元断索模拟和断索试验实测结果相结合的方式开展课题研究,本文主要工作如下:(1)以广州海心桥为工程背景,采用Ansys Apdl参数化设计语言对全桥进行空间有限元建模并开展模拟断索的参数化分析,包括不同位置处吊杆断裂、不同的断索数量和相邻吊杆不同失效时间间隔,选取主梁和拱肋挠度、主梁和拱肋应力以及剩余吊杆索力作为研究指标,以评估该类型拱桥剩余结构受吊杆冲击效应的影响程度。主要得到结论为,通过有限元对比分析确定了准确反映吊杆骤断冲击响应的吊杆失效时间,明确了斜拱曲梁拱桥在吊杆骤断后剩余结构的力学性能变化趋势和剩余吊杆的内力重分布规律,对典型位置处吊杆断裂后的剩余构件的DAF取值展开讨论分析,得出在考虑多根吊杆同时断裂后的动力响应不能简化为相应不同单根吊杆逐一断裂后的线性叠加。(2)以广州海心桥为工程背景,基于相似理论设计并制作了一座几何相似比为1:40的缩尺模型,详细阐述了拱梁截面几何尺寸等效设计计算过程,模型的制作加工过程,主梁和拱肋的配重方案。选择典型位置处吊杆以缓慢卸载索力和突然断裂两种工况开展断索模拟试验,采用Ansys Apdl对缩尺模型进行空间有限元建模分析,并将有限元模拟断索结果和试验实测结果相互验证对比,证实了该有限元建模方法探究断索后剩余构件的静、动力响应变化规律的可行性和准确性,也验证了缩尺模型的设计和断索模拟试验的合理性,可以真实地反映原型桥典型位置处吊杆断裂后对剩余结构的力学性能变化规律。(3)在已验证的有限元建模分析和断索模拟方法的基础上,以一座下承式钢箱系杆拱桥为工程背景,在原型拱桥设计的基础上,以不同拱梁刚度之比为设计参数,首先计算并讨论了不同拱梁刚度之比下该拱桥的静力响应变化情况,然后对该拱桥进行断索动力时程分析,探究不同刚度之比下的拱桥受断索冲击效应的影响规律。分析得到,随着拱梁刚度之比的增大可以减缓邻近吊杆受断索引起的冲击效应,同样也可以减小断索区域邻近吊杆的索力分配比例,吊杆骤断后主梁跨中处下挠幅度随着拱梁刚度比的增大而增大,拱肋跨中处上拱幅度随着拱梁刚度比的增大而减小。

关键词：斜拱曲梁异型拱桥缩尺模型吊杆骤断动力放大系数拱梁刚度比

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铁路大跨度连续梁拱组合桥结构参数研究

铁道标准设计 2016年第5期60卷 42-47页

作者：刘忠平陈克坚陈扬义中国中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁一拱组合桥受力特性的影响，进而对今后同类桥梁设计提供引导作用．以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景，研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果... 详细信息

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁一拱组合桥受力特性的影响，进而对今后同类桥梁设计提供引导作用．以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景，研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果表明：矢跨比对拱肋轴力和拱脚、主梁中跨弯矩影响显著，取值在1／4～1／5时较为合理：1．6次抛物线、2．4次抛物线及圆弧线作为拱轴线时，拱脚截面弯矩过大，2次抛物线或悬链线作为此类桥型的拱轴线较为合理：拱梁刚度比对结构轴力影响较小，对拱肋弯矩影响较大，随拱梁刚度比的增大，拱肋分担的弯矩显著提高。

关键词：铁路桥连续梁拱组合桥矢跨比拱轴线拱梁刚度比

两种不同推力结构的系杆拱桥静力性能对比分析

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两种不同推力结构的系杆拱桥静力性能对比分析

作者：周育驰长安大学

学位级别：硕士

根据拱肋、系杆（梁）和桥墩的联结方式的不同，系杆拱桥可以分为拱梁组合桥和刚架系杆拱桥两种。拱梁组合桥的上部结构简支在墩台上，属于无推力结构，而刚架系杆拱桥的拱、墩固结，系杆抗拉刚度较小，主要承受恒载作用下拱脚水平推力... 详细信息

根据拱肋、系杆（梁）和桥墩的联结方式的不同，系杆拱桥可以分为拱梁组合桥和刚架系杆拱桥两种。拱梁组合桥的上部结构简支在墩台上，属于无推力结构，而刚架系杆拱桥的拱、墩固结，系杆抗拉刚度较小，主要承受恒载作用下拱脚水平推力，活载作用下拱脚的水平推力主要由桥墩和拱肋自身承受，考虑系杆变形后它是有推力的结构。二者解决拱脚水平推力的方法不尽相同，鉴于两种桥型在我国现代化建设中的广泛应用，所以对此两种系杆拱桥的相关研究显得十分迫切和必要。本文以大钱港大桥为工程背景，对上述两种不同结构的系杆拱桥的静力性能分析和相关参数进行研究，主要包括：（1）论述了无推力拱梁组合桥与刚架系杆拱桥的结构受力特点，对比分析两者的受力机理及结构性能，对两种系杆拱桥的拱脚水平推力进行了简化计算。（2）通过实例建模，就上述两种不同推力结构的系杆拱桥的静力性能进行对比分析，主要包括恒载作用和活载作用下二者的静力性能对比分析，鉴于刚架系杆拱桥外部超静定的结构特征，又对刚架系杆拱桥在附加荷载（主要包括结构整体温差和支座侧移）作用下的静力行为进行了详细的理论分析和总结。（3）以大钱港大桥（刚性系杆刚性拱）模型为例，系梁刚度不变，拱梁刚度比的取值在保持其他条件不变的情况下从1/10变化到10/1，总共建立了11个子模型。分别对比分析了不同拱梁刚度比情况下结构的内力变化，找出了刚度比变化下结构受力的变化规律。得到了如下结论：（1）恒载作用下，刚架系杆拱桥与无推力拱梁组合桥相比，二者的结构受力状态基本相似，都属于无推力拱式体系，仅仅前者在数值上会有所减小而已，这是由刚架系杆拱桥减少了系梁自重引起的。（2）活载作用下，二者拱肋轴力相差不大，弯矩差异明显，主要表现在：无推力拱梁组合桥的支点竖向反力较刚架系杆拱桥稍大，且拱脚完全不产生水平推力，上部结构对基础也几乎不产生弯矩;刚架系杆拱桥拱脚产生弯矩且弯矩较大，拱肋最大弯矩大于无推力拱梁组合桥的拱肋最大肋弯矩。（3）附加荷载作用下无推力拱梁组合桥内力无变化;而附加荷载作用下对于超静定的刚架系杆拱桥，由于其在水平方向的伸缩受到约束，因此体系升降温以及墩台侧移引起的结构弯矩较大，甚至接近了恒活载引起的结构的弯矩，分析时需要仔细考虑。（4）对于无推力拱梁组合桥中的拱、梁共同承担弯矩的刚性系杆刚性拱，当拱梁刚度比在1/2左右取值时，拱肋弯矩大大减小，更适合拱肋受压、系梁受拉的无推力拱梁组合桥结构受力特点，且当=1/2时，系梁跨中挠度值也相对合理，结构整体刚度较好。

关键词：水平推力无推力拱梁组合桥刚性系杆刚性拱刚架系杆拱桥静力性能拱梁刚度比

敏感性参数对大悬臂宽主梁梁拱组合桥受力性能影响

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中国科技期刊数据库工业C

中国科技期刊数据库工业C 2015年第4期 160-163页

作者：秦昌李林重庆交通大学土木建筑学院重庆400074

本文以(40m+85m+40m)的大悬臂宽主梁梁拱梁组合桥(桥面宽为40m)为背景,研究了敏感性参数(如拱梁刚度比、横撑布置形式、矢跨比)对大悬臂宽主梁梁拱组合桥受力性能影响。研究表明:拱梁刚度比对拱肋的弯矩影响较大,而对轴力和剪力影响较... 详细信息

本文以(40m+85m+40m)的大悬臂宽主梁梁拱梁组合桥(桥面宽为40m)为背景,研究了敏感性参数(如拱梁刚度比、横撑布置形式、矢跨比)对大悬臂宽主梁梁拱组合桥受力性能影响。研究表明:拱梁刚度比对拱肋的弯矩影响较大,而对轴力和剪力影响较小。当拱梁刚度比从0.31增大至4.94时,拱肋关键截面的弯矩在最不利的组合下将增大1倍;系梁的轴力和弯矩受拱梁相对刚度比的影响较大,而剪力受到的影响则较小;随着拱梁相对刚度比的增大,系梁的弯矩逐渐减小,而轴力则刚好相反;随着矢跨比的不断减小,系梁的弯矩将不断减小,轴力逐渐增大;但剪力变化的幅度很小,几乎可忽略;横撑布置形式与刚度的变化对系梁的内力影响非常小,几乎可以忽略;换言之,通过改变横撑布置形式与刚度,无法对系梁的内力产生明显影响。

关键词：桥梁工程大悬臂拱梁刚度比矢跨比横撑形式及刚度

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整体吊装钢管混凝土拱桥系杆设计

湖南交通科技 2015年第2期41卷 82-85页

作者：葛粟粟李扬申成岳长安大学公路学院陕西西安710064

钢管混凝土系杆劲性骨架整体吊装施工具有施工工期短、简单易行、安全可靠等优点。以一座跨运河整体吊装钢管混凝土系杆拱桥作为工程背景,利用有限元软件建立计算模型,针对钢管混凝土系杆拱桥在整体吊装施工中结构受力的特点,考虑拱梁... 详细信息

钢管混凝土系杆劲性骨架整体吊装施工具有施工工期短、简单易行、安全可靠等优点。以一座跨运河整体吊装钢管混凝土系杆拱桥作为工程背景,利用有限元软件建立计算模型,针对钢管混凝土系杆拱桥在整体吊装施工中结构受力的特点,考虑拱梁刚度比对结构在施工过程中的影响,对在整体吊装过程中各构件的应力与角钢系杆与拱肋的刚度比之间的规律进行了研究分析,探讨了相对较优的角钢系杆与拱肋的刚度比取值范围,为类似工程的设计提供参考。

关键词：系杆拱桥整体吊装拱梁刚度比设计