钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式，根据国内已建成的钢管混凝土拱桥，构造了两座400m跨度，宽27．5m，拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋，另一座为六管拱肋），运用ANSYS软件建立了两个全桥模型，分析了它们的静力和动力特性，并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现，六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下，对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑，用钢量相当时，采用含钢率大的拱肋形式．     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度计算取值分析

介绍了目前常用的3种钢管混凝土拱桥的设计方法,通过对目前钢管混凝土拱肋刚度计算方法的比较分析,认为采用(CECS 28：90}的方法较合理,可供设计参考。     

均布荷载下拱的弹塑性二次分岔屈曲性能初探

使用一种新的屈曲路径跟踪策略,对拱在平面内的弹塑性极值点屈曲和二次分岔屈曲全过程进行跟踪分析,得到全跨均布荷载作用下材料、截面相同而矢跨比不同的拱的弹塑性极值点屈曲荷载和二次分岔屈曲荷载,以及半跨均布荷载作用下其极值点屈曲荷载.研究结果表明：对于弹塑性拱结构,在全跨均布荷载作用下,二次分岔屈曲总是最危险的屈曲形式,其发生必定先于极值点屈曲.对于材料、截面相同,矢跨比0.1～0.5的拱,半跨均布荷载作用下矢跨比0.23的拱极值点屈曲极限承载力最大;全跨均布荷载作用下,矢跨比0.1的拱极值点屈曲和二次分岔屈曲极限承载力均大于其他拱.将得到的全跨和半跨均布荷载作用下不同长细比、不同矢跨比拱的弹塑性极限承载力计算结果归纳总结,得到极限承载力简化计算公式,可以直接查用,便于工程设计中使用.     

斜拉拱组合桥静力性能及参数分析

以我国已建成的主跨为400米的世界第一座斜拉拱组合桥梁——湘潭市湘江四大桥为例,运用平面杆系分析系统,与普通拱桥对比了在恒载作用下的内力、挠度计算结果,分析了主要参数对斜拉拱组合桥受力的影响．结果表明,与普通拱桥相比,合理的设计斜拉拱组合桥中斜拉索的参数,能够降低整个拱肋的轴力,明显减小拱脚的负弯矩和剪力．因此斜拉拱组合桥不仅造型新颖美观,更重要的是拱肋轴力可调,该拱桥桥型有利于向大跨度方向发展．     

关于空腹式无铰拱桥的合理拱轴线问题

拱挢主拱圈轴线的合理选择是拱挢理论和设计中的重要问题之一。本文在确定合理拱轴的四个条件的基础上,经过大量实例分析后指出,正弦波型恒载偏离弯矩的存在是空腹式悬链线拱的固有特性,因此由实腹式拱桥恒载分布规律导出的A·Strassner悬链线,可以作为空腹式无铰拱桥的合理拱轴。并指出利用恒载偏离弯矩来改善拱顶和拱脚截面内力分布只能适可而止,否则将出现控制截面的转移。     

4种曲线形日光温室前屋面采光性能及其拱架力学性能的比较

【目的】研究不同曲线形日光温室前屋面的采光及其拱架力学性能,为日光温室的设计提供参考。【方法】利用日光温室采光模型,模拟三次样条函数、圆弧、椭圆、抛物线4种曲线形日光温室前屋面的进光量,采用有限元方法计算3种荷载组合下各曲线形拱架的截面应力。【结果】三次样条函数、圆弧、椭圆、抛物线形前屋面的进光量分别为40467,39451,39306和35845kJ。在荷载组合1作用下,椭圆形拱架的截面应力最大,为3514MPa;抛物线形拱架次之,为3466MPa;三次样条函数形拱架为2906MPa;圆弧形拱架最小,为1479MPa。【结论】综合前屋面进光量和拱架力学性能指标,4种曲线形日光温室前屋面中,以三次样条函数形日光温室前屋面更具实用性。     

考虑拱式拱上结构与主拱圈联合作用影响的连拱计算

在多跨连续拱桥的设计中,现有的连拱计算方法都忽略了拱上结构的影响,而是按裸拱连拱进行计算。但对于我国广泛采用的拱式拱上结构的连续拱桥,由一座模型桥试验表明,拱上结构与主拱圈联合作用的影响较为显著,如拱顶截面的活载弯矩可减小15～25%,拱脚截面可减小25～40%。可见在连拱计算中宜考虑拱式拱上结构的影响。本文通过模型桥试验和理论分析相结合的方法,对这种拱式拱上结构多孔连续拱桥的连拱计算,试图提出与实际受力情况基本相符的计算图式,并在此基础上拟出了一个供讨论和试用的实用简化计算图式。     

水平风荷载作用下变截面提篮式无铰拱的内力分析

实践证明,水平风荷载绝对控制拱式管桥的强度。所以,对水平风荷载引起的管桥内力进行正确分析是对结构设计可靠性的重要保证。而现有计算拱管风载内力的公式仅限于等截面范围。本文拟就提篮式圆弧无铰拱的结构模式导出计算变截面桁拱管桥风载内力的公式。     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

弹性无孔洞拱的极限承载力分析

运用大型有限元分析软件ANSYS,在弹性材料和几何大变形条件下建立实体三维模型,计算、分析弹性无孔洞拱在不同约束、不同荷载、不同截面宽厚比、不同截面高厚比下极限承载力的变化规律,在此基础上提出一些对该类结构设计有益的建议。     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.     

周期荷载作用下几何缺陷拱的动力稳定性

分析了周期荷载作用下几何缺陷对拱的动力性能的影响.首先将结构有限元节点坐标偏差视为随机变量,通过建立拱的条件相关矩阵,分解得出几何缺陷的分布方式及缺陷幅值标准差.在考虑动力荷载作用下结构的稳定性能时,由Lyapunov稳定性原理出发,推导出了反应结构长期动力性能的运动稳定方程,基于此方程求解Lyapunov指数.对比分析了几何缺陷拱与完善拱的动力稳定性能,研究了周期荷载作用的频率与几何缺陷的大小对拱动力稳定性能的影响.结果表明与静力屈曲模态相似的几何缺陷分布方式对拱的动力稳定性影响最大;同时存在使拱发生动力失稳的激励频率区域.     

大棚拱架受力分析

本文简要论述了镀锌钢管圆弧拱架的特点和新疆区域各类荷栽的状态及其计算方法;应用平面刚架有限单元法对大棚拱架在各种荷载不同的组合作用下进行了受力分析,由此对拱架的截面尺寸和构造进行了合理的设计.     

通透肋式拱梁隧道地震响应分析

根据有限元动力分析原理,利用Abaqus软件对龙瀑通透肋式拱梁隧道进行工况模拟,在静力分析的基础上进行地震响应分析,通过改变地震波的幅值获得了加速度、隧道衬砌动力、边坡安全系数响应规律。分析结果表明：随着地震波幅值的增加,加速度放大系数随之而减小,衬砌加速度放大系数与围岩应力出现截然相反的分布,边坡加速度放大系数呈现鞭梢效应。隧道整体呈现为左侧偏压隧道,随着幅值增加,偏压侧应力增幅速率显著高于右侧通透拱梁侧,但应力增幅程度最大处位于衬砌的拱顶与仰拱处,最大可达5.5倍。边坡安全系数在随着地震动震幅增加显著降低,最低达到1.05,边坡破坏模式由静力状态下的出现塑性贯通区形成滑动面失稳,转为围岩-衬砌挤压错动出现大变形失稳。     

杆件局部失稳对钢桁架拱桥整体稳定性的影响

以某城市钢桁架拱桥为研究对象,采用板单元、梁单元、桁架单元等模拟整体有限元模型,分析钢桁架拱桥局部杆件弹塑性稳定性的特征值;通过改变风撑、斜撑、拱肋、吊杆数量及拱肋的刚度和矢跨比等参数,分析成桥状态下局部稳定性对钢桁架拱桥整体稳定性的影响.结果表明:①经计算结构的失稳临界值,杆件局部失稳是钢桁架拱桥失稳的主要影响因素,局部杆件受力能较好地反映结构稳定性承载力.②增加风撑结构的数量可以显著提高结构的稳定性;但当风撑数量足够时,继续增加风撑结构的数量,结构的稳定性并不能得到很大的提高;斜撑的设置对整体稳定性有很大的影响,特别是"K"和"X"斜撑对结构稳定性的影响非常显著.③风撑和拱肋刚度变化对结构的稳定性影响较为显著,吊杆刚度变化对结构的稳定性影响不大.④当矢跨比为1.0/4.0～1.0/5.0时,失稳位置出现在风撑位置;矢跨比为1.0/5.5～1.0/6.0时,失稳位置出现在拱肋弦杆位置;矢跨比主要通过影响局部位置杆件的受力状态影响结构整体的稳定性.     

钢管混凝土拱桥施工稳定性数值模拟分析

采用通用有限元软件建立拱桥结构模型,对施工过程进行受力分析计算,并与实际检测数据进行对比,验证了模型的有效性和可靠性,并利用模型进行该桥施工过程中的稳定分析,结果表明,该拱桥稳定系数随全桥刚度的增大而增大,质量的增大而减小,弹性失稳模态均为拱肋侧倾失稳。     

空间实体-梁单元原始刚度矩阵的推导

基于结构计算的矩阵位移法和钢管混凝土拱桥分析的纤维单元法,通过改进拱肋断面划分,选择合适的8结点等参元形函数,建立位移转换矩阵和坐标转换矩阵,同时借用纤维单元的概念,提出了空间实体-梁单元法,并对单拱肋圆形截面的钢管混凝土拱结构进行了空间实体-梁单元分析,推导了其原始刚度矩阵。同时为了验证推导的正确性,编制了专用的计算程序,计算了一个实验模型拱拱顶和拱脚截面的内力,并将其计算结果与矩阵位移法的分析结果和SAP2000的计算结果进行了比较,最大误差在5%以内。计算结果表明,该空间实体-梁单元刚度矩阵的推导是正确的。     

汤峪河渡槽吊杆式拱架支承结构抗震性能分析

汤峪河渡槽采用的吊杆式拱架支承结构是国内外水工渡槽及道路工程中首创的一种工程支承结构。以汤峪河渡槽为工程实例 ,运用当今普遍采用的振型分解反应谱法和 P11D平面静力计算程序 ,分析了这种结构形式的地震反应特性。结果表明 :(1)下弦杆分缝的处理方法有效地释放了地震力所引起的结构超静定内力 ;(2 )在头道梁的拱脚附近的截面上 ,地震内力与常规荷载内力叠加后产生了巨大的偏心 ,这给结构的配筋及混凝土抗裂性要求增加了一定难度 ,设计时应重视该处截面尺寸的拟定 ,可在该处加设梗胁结构 ,加强构造配筋。     

东施古镇双拱双膜日光温室设施建设探讨

论述了双拱双膜节能型日光温室的结构特点和性能优势,并以天津蓟县东施古镇作为无公害蔬菜生产示范基地,介绍了其应用情况,以期为拱双膜节能型日光温室的推广提供参考。     

刚度对单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定的影响

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的单层柱面叉筒网壳进行几何非线性稳定全过程分析。通过配置不同截面杆件以改变结构的刚度,对比分析了结构刚度不同时的静力稳定临界荷载和失稳区域。分析得出结构的主肋刚度越大静力稳定性不一定越好,单层叉筒网壳结构的主肋杆件与其它杆件应合理匹配。