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斜跨拱桥的力学特性及工程实践

公路 2009年第10期54卷 44-48页

作者：吴学华潘盛山黄才良大连理工大学大连市116024

斜跨拱桥的拱肋斜跨主梁。针对该桥型的结构形式和受力特点,就其概念设计、细部构造等关键性技术问题展开讨论。以大连市红星海世界观景观桥为例,对该桥型各部分结构的力学性能进行了分析,旨在使斜跨拱桥体系的设计得到进一步的优化。

关键词：斜跨拱桥结构体系优化受力分析锚箱

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斜跨拱桥研究现状与展望

中外公路 2020年第6期40卷 182-186页

作者：李川郑凯锋西南交通大学四川成都610031

随着人们对桥梁审美的不断追求,在桥梁方案竞赛中涌现出较多新型结构形式桥梁,斜跨拱桥是近些年来发展起来具有代表性的异形拱桥之一,属于梁拱组合体系桥梁的空间组合形式。为对斜跨拱桥的设计建造提供参考,该文对该桥型研究现状进行了... 详细信息

随着人们对桥梁审美的不断追求,在桥梁方案竞赛中涌现出较多新型结构形式桥梁,斜跨拱桥是近些年来发展起来具有代表性的异形拱桥之一,属于梁拱组合体系桥梁的空间组合形式。为对斜跨拱桥的设计建造提供参考,该文对该桥型研究现状进行了综述。首先统计了斜跨拱桥的应用现状,随后对斜跨拱桥的总体布置、合理成桥状态、稳定性、动力特性、锚固区设计和施工设计的研究成果进行介绍和总结。研究结果表明:斜跨拱桥的不对称设计带来的结构不对称受力影响突出,指出了斜跨拱桥设计建造中仍需进一步研究的问题,探讨了斜跨拱桥设计建造手段的发展趋势。

关键词：桥梁设计斜跨拱桥综述参数化设计建筑信息化

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斜跨拱桥合理成桥索力的优化方法

斜跨拱桥合理成桥索力的优化方法

作者：于洋大连理工大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,桥梁结构已不单纯满足交通功能,也是作为一种空间艺术结构物存在于社会之中。对桥梁美学的日益重视,促进了桥梁造型的丰富多彩。在传统拱桥的基础上,一些新颖的异型拱桥呈现在人们面前。这些异型拱桥在追求视觉美感的同... 详细信息

随着社会的发展,桥梁结构已不单纯满足交通功能,也是作为一种空间艺术结构物存在于社会之中。对桥梁美学的日益重视,促进了桥梁造型的丰富多彩。在传统拱桥的基础上,一些新颖的异型拱桥呈现在人们面前。这些异型拱桥在追求视觉美感的同时,牺牲了一些结构受力的合理性,对于这些桥梁,只有在美学与力学之间找到平衡点,才能收获合理的设计。本文以张家口通泰大桥为工程背景,研究了确定斜跨式异型拱桥合理成桥状态索力的优化方法;并对拱肋的自振特性进行了分析。具体内容如下:研究了基于能量法并考虑空间效应的合理成桥索力无约束和有约束优化分析方法。以张家口通泰大桥为工程背景,采用有限元分析软件和数学应用软件MATLAB进行了无约束和有约束优化分析,以验证两种方法在确定斜跨拱桥合理成桥索力时的适用性。在以成桥状态应变能最小为目标进行了一次无约束优化分析后索力不能满足要求,通过添加权系数并构造索力优化函数进行分析使索力合理性条件得到了满足;依然以成桥状态能量最小和索力合理性条件为目标,兼顾活载受力状态并增加内力约束条件,进行了有约束优化分析,得到了较为合理的成桥状态。分析了成桥状态对于所优化目标参数的敏感性,尝试对斜跨式异型拱桥合理成桥状态的确定方法进行简化。通过分析,考虑主梁的扭转及面内弯曲应变能将对全桥优化的内力结果造成显著的影响。分析了拱肋自振特性并对比了温度,支座沉降,局部刚度变化工况对其的影响。

关键词：斜跨拱桥合理成桥状态索力优化拱肋自振特性

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斜跨拱桥结构特点及力学性能分析

斜跨拱桥结构特点及力学性能分析

作者：吴学华大连理工大学

学位级别：硕士

本文以大连红星海世界观项目三号景观桥为工程背景,研究了斜跨拱桥的总体布置以及针对不同梁拱刚度比进行的稳定分析和锚固构造的受力分析。具体内容如下:(1)讨论斜跨拱桥的总体布置。结合不同的吊索布置方式,比较分析其对斜跨拱桥的影... 详细信息

本文以大连红星海世界观项目三号景观桥为工程背景,研究了斜跨拱桥的总体布置以及针对不同梁拱刚度比进行的稳定分析和锚固构造的受力分析。具体内容如下:(1)讨论斜跨拱桥的总体布置。结合不同的吊索布置方式,比较分析其对斜跨拱桥的影响。梁和拱的刚度比如何设置直接影响到整座桥的受力分配情况,在保持主梁和拱肋的整体用钢量不变的情况下,通过试算调整主梁和拱肋的刚度比例,观察结构受力的变化,得出梁拱刚度比的变化对结构受力影响的变化规律。主梁两端无索区长度的选取对结构的整体受力影响也很大,通过试算给出适合斜跨拱桥的无索区长度。(2)局部构造-梁上和拱上的锚固结构的受力分析。在大跨度钢拱桥中,吊索与主梁以及吊索与拱肋的连接锚固构造是设计中需要重点考虑的关键环节之一。采用大型通用计算软件ansys建立板单元模型,得出Von-Mise应力图形,比较各种板的受力。(3)采用大型通用计算软件ansys对不同梁拱刚度比的结构进行线弹性及弹塑性的稳定分析。

关键词：斜跨拱桥结构特点优化稳定锚固构造

基于正交试验设计与功效系数法的斜跨拱桥优化设计

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中外公路 2015年第3期35卷 141-147页

作者：方诗圣王文洋顾颖汪俊合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 安徽省交通规划设计研究院有限公司

斜跨拱桥作为拱桥和连续梁桥的异型组合桥,与常规桥型相比结构受力复杂,为对这一组合桥型进行进一步优化设计,该文依托实际工程,采用梁格法建立空间有限元模型,基于正交试验设计法和功效系数法,通过选取多种控制指标,建立斜跨拱桥参数... 详细信息

斜跨拱桥作为拱桥和连续梁桥的异型组合桥,与常规桥型相比结构受力复杂,为对这一组合桥型进行进一步优化设计,该文依托实际工程,采用梁格法建立空间有限元模型,基于正交试验设计法和功效系数法,通过选取多种控制指标,建立斜跨拱桥参数优化设计目标函数,对与斜跨拱桥受力性能密切相关的设计参数进行多轮优化,得到了拱跨结构矢跨比、梁拱刚度比、吊索对数、吊索梁上间距、吊索顺桥向拱上间距5种设计参数的较优取值,较大幅度地改善了斜跨拱桥成桥状态下的主梁及拱肋的受力状态。

关键词：斜跨拱桥异型组合桥优化设计正交试验设计法功效系数法

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钢箱斜跨拱桥的横向稳定及力学特性分析

钢箱斜跨拱桥的横向稳定及力学特性分析

作者：徐军大连理工大学

学位级别：硕士

随着人们审美的多元化,桥梁结构已经不是单单作为一个构筑物交通工具那么简单,而是作为一个艺术品,融入城市的建筑之中,为城市的美丽又增加了一道风景。为了满足人们审美的需求,必然会牺牲掉一些受力的合理性,这就需要设计者们在这两者... 详细信息

随着人们审美的多元化,桥梁结构已经不是单单作为一个构筑物交通工具那么简单,而是作为一个艺术品,融入城市的建筑之中,为城市的美丽又增加了一道风景。为了满足人们审美的需求,必然会牺牲掉一些受力的合理性,这就需要设计者们在这两者之间找到一个平衡点以收获合理的设计。本文以哈尔滨双口面支渠1#公路桥为工程背景,研究了斜跨拱桥的总体布置、推导出了拱肋横向稳定临界荷载的解析解,并用midas建立有限元模型对解析解的公式进行验证,然后研究分析了钢拱桥扁平钢箱梁的剪力滞效应。具体内容如下：(1)讨论斜跨拱桥的总体布置。结合不同的吊索布置方式,比较分析其对斜跨拱桥的影响,根据不同的外部荷载介绍了几种比较常用的合理拱轴线的形式。(2)在总结前人对圆弧拱的面外屈曲临界荷载计算方法的基础上,利用能量法推导了单肋斜跨拱桥的侧倾临界荷载计算公式。在此基础上,以哈尔滨双口面支渠1#公路桥为工程背景,利用有限元软件midas对公式中的参数进行分析验证。(3)在系统阐述剪力滞效应各种分析方法的基础上,用MIDAS有限元程序分析了宽幅扁平钢箱梁中中腹板的厚度变化对剪力滞效应的影响,解决了本桥设计时亟需确定的中腹板的设置问题,得出这种斜跨拱桥的一些剪力滞效应的特点。通过本论文的分析计算,得出的一些结论和规律,可以作为该大桥主梁设计的参考依据,同时对于其他类似的主梁设计和研究也具有一定的借鉴意义。

关键词：钢箱梁斜跨拱桥结构特点横向稳定剪力滞效应

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钢箱斜跨拱桥施工控制及力学特性分析

钢箱斜跨拱桥施工控制及力学特性分析

作者：王善巍大连理工大学

学位级别：硕士

本文以辽宁省大连市开发区滨海公路红星大桥为工程背景,分析了斜跨拱桥的施工计算方法和施工控制特点,研究了斜跨拱桥跨中截面的剪力滞效应以及施工过程、成桥阶段的稳定性特点。具体内容如下：(1)针对红星大桥施工过程控制的特点,介绍... 详细信息

本文以辽宁省大连市开发区滨海公路红星大桥为工程背景,分析了斜跨拱桥的施工计算方法和施工控制特点,研究了斜跨拱桥跨中截面的剪力滞效应以及施工过程、成桥阶段的稳定性特点。具体内容如下：(1)针对红星大桥施工过程控制的特点,介绍了红星大桥施工控制计算模型的建立和施工过程的模拟,重点分析了两轮调索的施工过程控制及施工方案对比分析,通过索力、变形等的理论数据与实测数据的对比分析,确保大桥合理成桥状态的顺利实现。(2)采用大型通用有限元程序ANSYS10.0建立鱼骨式单梁模型和混合有限元模型,对红星大桥跨中的剪力滞效应进行计算分析,得出这种斜跨拱桥的一些剪力滞特点和剪力滞系数。(3)采用大型桥梁设计软件Midas7.4.1,分别对索力调整施工阶段及成桥后不同荷载工况下的线弹性稳定进行分析,给出该种斜跨拱桥稳定性的一些特点,为今后同类桥梁的设计和施工提供参考。。

关键词：斜跨拱桥施工控制剪力滞稳定

下承式斜跨拱桥的静力特性研究与吊杆张拉方案优化

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下承式斜跨拱桥的静力特性研究与吊杆张拉方案优化

作者：刘顺发华南理工大学

学位级别：硕士

下承式斜跨拱桥是由斜跨拱肋、主梁以及吊杆等组成的梁拱组合体系,拱肋斜跨过主梁两侧,可以大大增加拱桥的空间立体感,形成独特景观桥梁。本文以中山市马鞍岛环岛路4号景观桥为工程依托,该桥的拱肋与主梁斜交布置,吊杆平面与拱肋成一定... 详细信息

下承式斜跨拱桥是由斜跨拱肋、主梁以及吊杆等组成的梁拱组合体系,拱肋斜跨过主梁两侧,可以大大增加拱桥的空间立体感,形成独特景观桥梁。本文以中山市马鞍岛环岛路4号景观桥为工程依托,该桥的拱肋与主梁斜交布置,吊杆平面与拱肋成一定夹角且上锚固点集中在拱顶区域,设计较为新颖。为此,本文进行了如下研究工作:(1)采用Midas/Civil建立全桥杆系有限元模型,分别对恒载和活载作用下该斜跨拱桥的内力与变形进行了计算分析。在恒载作用下,拱肋的弯矩分布图的特征为:拱顶和拱脚区域为负弯矩,拱顶与拱脚之间的中部区域为正弯矩;主梁的弯矩图为典型的三跨连续梁的弯矩分布图,吊杆提供的弹性支撑作用影响较小。在活载作用下,拱肋的内弯矩包络图特征为:拱顶出现比较大的正弯矩,其弯矩约为拱脚负弯矩的四倍。(2)基于正装差值迭代法计算原理,对三种不同张拉顺序的吊杆张拉方案进行分析计算对比,确定了从中间向两侧进行张拉为最优选方案,并提出了分二次张拉的四种初张拉力方案,经计算对比得出,初始张拉力采用成桥设计索力的50%较为合理。(3)基于全桥杆系有限元模型,研究了不同的拱肋刚度、主梁刚度、吊杆下锚固点间距、拱轴线与主梁轴线的水平投影夹角四个结构参数对结构静力特性的影响。分析计算表明:拱肋刚度变化对拱肋内力和位移的影响较为明显,而对主梁弯矩和挠度的影响较小;随着主梁刚度的增大,拱肋的内力有较大幅度降低,而主梁的弯矩也有明显增加。在变形方面,拱肋的变形以及主梁挠度均有较大幅度的减小;随着吊杆下锚固点间距的增大,拱肋的内力均明显减小,拱脚弯矩降低最为显著;拱轴线与主梁轴线的水平投影夹角在15°～27°范围内变化,对拱肋与主梁的内力和变形的影响均较小。(4)采用Midas/FEA有限元软件建立拱肋局部实体模型,分析在恒载状态以及考虑恒、活载作用下拱顶吊索锚固区的应力情况。并通过对采用Midas/FEA建立的局部精细化有限元模型和考虑吊索耳板作用采用Midas/civil建立的杆系拱肋整体有限元模型的应力、位移等数据结果进行分析对比,发现在建立杆系有限元模型时,不能忽略吊索耳板的作用。此外,尽管该斜跨拱桥的吊杆索力与拱肋轴线存在偏心距,但由于吊索耳板的存在,吊杆索力对拱肋并未产生较大的扭矩,且拱肋侧向位移也较小。

关键词：有限元分析斜跨拱桥吊杆张拉优化静力特性锚固区分析

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斜跨拱桥拱肋施工关键技术研究

运输经理世界 2023年第10期 88-90页

作者：赵长龙中建国际投资(贵州)公司贵州贵阳550081

为了提高拱肋施工的安全性和稳定性,针对采用空间斜跨钢箱梁布局的罕见类型拱桥的拱肋施工,给出拱肋的施工方案和应变测试、拱肋临时支架的拆除等施工环节的关键技术,制定结构体系转换等关键环节的控制措施,对斜跨主梁的大跨度拱桥拱肋... 详细信息

为了提高拱肋施工的安全性和稳定性,针对采用空间斜跨钢箱梁布局的罕见类型拱桥的拱肋施工,给出拱肋的施工方案和应变测试、拱肋临时支架的拆除等施工环节的关键技术,制定结构体系转换等关键环节的控制措施,对斜跨主梁的大跨度拱桥拱肋施工具有重要的参考价值。

关键词：斜跨拱桥拱肋施工体系转换拱肋线形

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