钢管混凝土拱桥静动力特性分析

钢管混凝土拱桥静动力特性分析

摘要：钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点，近年来在我国桥梁建设中迅速发展。随着钢管混凝土技术的不断发展，钢管混凝土拱桥的跨径不断的增大，其静力性能、动力性能的研究显得越来越重要。本文展示了钢管混凝土拱桥的应用与发展，并通过大型有限元软件Midas/Civil对跨径为575m的某中承式钢管混凝土拱桥进行了静力特性和动力特性分析，并通过查阅资料文献，论述可钢管混凝土拱桥地震响应的特点，并对今后钢管混凝土拱桥的性能研究提出了建议。

关键词：钢管混凝土拱桥；静力特性；动力特性；地震响应；

中图分类号：O 319.56 文献标志码：A 文章编号：1674-0696（2011）

1 钢管混凝土拱桥的应用与发展

"钢管混凝土构件"是指用混凝土填充空心钢管而形成的一种复合构件，是集

钢管和钢筋混凝土优点于一体的新型构件。由于钢管混凝土结构具有抗压能力强、安装方便等优点，钢管混凝土框架拱桥发展迅速。在中国短短的6年间建了10

座钢管混凝土拱桥。

2 静力特性

2.1有限元模型

以主跨为575m某中承式钢管混凝土拱桥为例，利用大型桥梁计算软件Midas/Civil用于分析桥梁的静动态特性。全桥共有13546个单元，节点5431个，其中梁单元9650个，桁架单元64个，板单元3832个，边界条件取用一般支撑与弹性连接。为综合考虑整个桥梁的静力特性，选择了恒载荷、活载荷、混凝土收缩徐变等参数来分析桥梁结构的静力特性。

2.2恒载效应分析

恒载考虑：自重、二期。钢材为Q345，容重取，混凝土为C70，容重取；二期恒载考虑桥面铺装、桥梁附属设施的自重。

根据有限元模型进行计算，计算得到恒载作用下钢管混凝土拱肋竖向位移，其中最大竖向位移为-564 mm，它发生在拱肋的近跨中段。拱肋上弦杆混凝土在拱顶部位的最大压应力为-0.17 MPa，在拱脚部位的最大压应力为-0.19 MPa，在拱肋下弦杆混凝土的最大压应力为-0.19 MPa。与规范规定的数值对比可知：钢管混凝土拱肋的拉压应力，均在规范容许的范围内，结构安全可靠。

2.3活载效应分析

活载主要考虑车道荷载和人群荷载。

钢管混凝土拱桥拱肋关键截面在活载作用下拱肋最大竖向挠度为-304mm，小于L/1000，满足规范要求。拱肋的最大压应力值在-0.1 MPa范围内。拱肋下弦杆混凝土1/4跨最大压应力，为-0.1MPa。经过综合对比分析可知：拱肋的压应力都在规范容许的范围内。说明结构设计和受力均匀合理。

2.4次内力效应分析

十年收缩徐变作用下钢管混凝土拱桥变形。钢管混凝土拱肋的最大垂直位移为-748毫米，且位于拱肋的近中段。收缩徐变对钢管混凝土拱桥的位移影响较大，使桥梁结构出现整体下挠。

2.5钢管混凝土静力特性分析

利用 Midas civil有限元计算软件，对成桥状态下的该钢管混凝土拱桥模型进行静力计算分析，分析了结构在各种荷载组合作用下的位移、内力和应力，得出下列结论

（1）在活载作用下，拱肋的最大位移出现在l/4跨处，截面应力最大值也出现在拱肋及主梁l/4跨处位置。

（3）混凝土收缩与徐变对钢管混凝土拱桥结构的位移、内力和应力影响都较大。钢管混凝土拱桥结构位移与应力受收缩徐变影响中，其次内力对结构的影响占较大比重。

3 动力特性

3.1中承式钢管混凝土大跨拱桥自振特性分析

利用Midas Civil软件分析了一座大跨中承式钢管混凝土拱桥的静特性，分析了其自振频率和前8阶振型。

表3. 1 模型前8阶振型、频率与周期

模态序号频率/Hz

周期

/s

振型描述

1 1.267

0.78

9

反对称竖弯

2 1.580

0.63

3

对称竖弯

3 2.169

0.46

1

反对称竖弯

4 2.184

0.45

8

对称竖弯

5 2.475

0.40

4

对称竖弯

6 2.574

0.38

8

对称竖弯

7 2.678

0.37

3

对称竖弯

8 2.803

0.35

7

对称竖弯

该大跨中承式钢管混凝土拱桥的振兴比较复杂，其特点为：

1、大跨中承式钢管混凝土拱桥的振动主要是面内竖向振动。

2、反对称振型平面内振型比称振型早出现，体现了拱形结构的振动特性，结构内振型均为拱肋与桥面同步，表明该结构具有良好的平面整体性，表明立柱、吊杆等传力构件起到了有效的作用。

3、8阶振型分布在3赫兹频率范围内，说明大跨中承式钢管混凝土拱桥的振型是密集的，这一特点决定了用随机振动方法求解大跨钢管混凝土拱桥的地震反应时，可能会产生多个振型，因此必须采用 CQC全二次组合法。

4 地震响应

4.1地震响应

以下列出收集到的丫髻沙大桥的地震响应分析结果采用时程分析法，见表4. 1。

表4. 1丫髻沙大桥地震反应

目

横向地震纵向地震

N

/kN

M/

(kN m)

N

/kN

M/

(kN m)拱

脚

6

417

10

206

3

271

17

360

拱

顶

4

439

29

66

4

7.96

73

由以上结果可见，与纵向地震反应相比，横向地震反应产生较大的内力和横

向位移，说明横向刚度较小，应高度重视。

5对钢管混凝土拱桥研究的建议

1.

钢管混凝土拱桥的动力特性与其自身的特点，需要不断地进行动力特性的计算和实测，以全面、系统地了解各种结构的动力特性。。

2.

因地震频谱特性对钢管混凝土拱桥的地震反应有很大影响，对现场地震数据和人工地震波构造的有效利用是模拟实际大跨结构地震反应的重要环节。

3.

开展钢管混凝土拱桥结构抗震体系的研究，尤其要注意向地震作用和行波效应的影响，这将有利于此类桥梁的抗震安全与在地震区的推广应用。

参考文献：

[1]马元根.钢管混凝土拱桥的应用及发展[J].工程技术研究,2019,4(16):212-213.

[2]钟丽丽. 钢管混凝土拱桥的发展优势[C]. 太原市中小企业工程技术人才发展促进会.工程技术发展论文集.太原市中小企业工程技术人才发展促进会:太原市中小企业工程技术人才发展促进会,2015:774.

[3]郭郅威. 钢管混凝土拱桥静动力力学性能分析[D].北京交通大学,2016.

[4]熊峰. 钢管混凝土拱桥抗震性能研究[D].四川大学,2002.

[5]沈剑波,高轩能,沈章春.钢管混凝土的特性及其应用研究[J].新型建筑材料,2006(06):73-76.

钢管混凝土拱桥施工规范

DBJ 福建省工程建设地方标准 DBJ-××-××-2010 钢管混凝土拱桥技术规程 （征求意见稿） Technical Specification for Concrete Filled Steel Tubular Arch Bridge ××××-××-××发布××××-××-××实施 福建省住房和城乡建设厅发布

前言 本规程是根据福建省建设厅闽建科【2007】30号文“福建省建设厅关于下达2007年全省建设系统科技计划的通知”中关于制定福建省工程建设地方标准《钢管混凝土拱桥技术规程》的要求，由福州大学主编。本规程的制定吸收了近年来有关单位在钢管混凝土拱桥设计与施工领域所取得的最新科研成果以及工程实践经验，充分参考和借鉴了国内外的相关规程和规范，在广泛征求意见、反复修改的基础上，最后由福建省建设厅组织专家审查定稿。

目录 第一篇总论 1 总则 (1) 2 术语 (3) 3 符号 (6) 4 材料 (10) 4.1 混凝土 (10) 4.2 钢材 (10) 4.3 钢管混凝土 (11) 第二篇钢管混凝土拱桥的设计 5 结构设计 (15) 5.1 结构体系 (15) 5.2 主拱结构 (16) 5.3 防腐设计 (20) 5.4 拱座与立柱 (20) 5.5吊杆与系杆 (21) 5.6 桥道系 (22) 6 设计计算规定 (23) 6.1 一般规定 (23) 6.2 作用 (24) 6.3 施工计算 (26) 6.4 疲劳计算 (27) 7 持久状态承载能力极限状态计算 (31) 7.1 一般规定 (31) 7.2 轴向受力构件承载力计算 (32) 7.3 偏心受力构件承载力计算 (37) 7.4 整体稳定性验算 (39)

下承式单肋钢箱拱桥静动力特性以及地震动力响应分析

下承式单肋钢箱拱桥静动力特性以及地震动力响应分析 单肋下承式拱桥作为一种拱、梁固结的桥梁结构,具有刚度大、造型美观、跨越能力较强,承载能力高,结构形式多样,耐久性好,养护方便,维修费用低,控制梁下净空等优点,近年在高速铁路桥梁以及公路桥梁设计中得到广泛应用。为探讨单肋下承式拱桥在地震激励下的动力响应特征和抗震性能,采用有限元软件,建立了某35m+130m+35m单肋下承式拱桥的三维空间有限元模型,研究了桥梁的动力特性。 对该桥分别进行施工监控分析,反应谱分析、动态时程分析,验算了桩-土作用在不同地质的变形性能。通过对本桥的静力以及动力特性两个方面进行研究,本文主要结论如下:1.模拟桥梁整个施工过程,对桥梁的每个施工阶段进行内力以及应力的分析,验算了成桥阶段的应力情况、验算了在列车荷载下的应力以及主梁和拱肋的绕度情况,均满足相应规范要求。 2.对施工过程中的结构设计参数进行敏感性分析。结合现场情况对一些关键数据进分析,更准确反映施工过程中的结构受力。 3.利用有限元分析软件MIDAS,用m法模拟桩—土作用建立下承式单肋拱桥的结构模型,在模型中考虑了桩-土相互作用,分析对比了考虑桩-土和不考虑桩-土地震反应的影响,考虑桩-土相互作用与实际情况更贴近。 4.对结构分别采用反应谱和时程的方法进行分析,得到两种方法的优缺点和使用范围。 分别对比了在不同桩土情况下结构的地震响应分析。其中反应谱考虑了模型一和模型三在三个方向地震作用下的分析,时程考虑了模型一和模型二在两个方向以及正交组合地震下的响应。 5.将反应谱计算结果与时程分析的计算结果进行对比分析,得出一些有益的

结论。

福鼎新桐山大桥

新桐山大桥动力特性的测试与分析 秦泽豹1，孙潮2，陈宝春2 (1福建工程学院土木工程系，福州350007, 2福州大学土木建筑工程学院，福州350002) 摘要：福鼎新桐山大桥主桥为51m+75m+51m三跨连续的下承式钢管混凝土刚架系杆拱,拱肋采用了新型哑铃型截面。本文介绍了该桥自振特性和冲击系数的测试和计算，分析结果可为此类桥梁的设计提供参考。 关键词：钢管混凝土；系杆拱；动力特性 The Dynamic Test Analysis of Xin-tong-shan Bridge Qin Zebao1，SunChao2，CHEN Baochun2 (1Department of Civil Engineering, Fujian Technology University, Fuzhou 350002, 2College of Civil Engineering and Architecture, Fuzhou University, Fuzhou 350002) Abstract: The main bridge of Xin-tong-shan bridge on Fuding in Fujian is low through concrete filled steel tube rigid-framed tied arch with three spans (51m+75m+51m). The cross section of arch rib adopted new pattern dumbbell-shaped. The paper introduces the dynamic test and the theoretical analysis of this bridge. This paper provides some references to the construction of such bridge. Self-vibration Key words: concrete filled steel tube；tied arch bridge；Dynamic character 1、概况 钢管混凝土拱桥作为一种新型的、合理的拱桥形式，近年来在国内得到了广泛的应用。1990年四川旺苍大桥建成以来，钢管混凝土拱桥在我国得到了蓬勃的发展，目前已建和在建的桥例已达100多座，钢管混凝土拱桥正在成为桥梁建设类型的热点[1]。福鼎新桐山大桥位于福建省福鼎市，跨越桐山溪，连接104国道和福鼎市区。设计荷载为城-B级；设计洪水频率五十年一遇。全桥总长233m，主桥为(51+75+51)m下承式钢管混凝土刚架系杆拱。桥面宽度18m，2片拱肋，拱肋为哑铃形断面。 图1 新桐山大桥总体布置图(单位：cm) 该桥由福州大学土木建筑设计研究院设计，中铁大桥局集团第二工程有限公司施工。大桥于2002年10月开工，2003年12月竣工。新桐山大桥总体布置图见图1。 主、边拱跨净跨径分别为70m和51m，净矢跨比均为1/5。拱肋分别采用由两根Ф800×12mm(主拱)和Ф700×12mm(边拱)的圆钢管混凝土组成的哑铃形断面，管内浇注C40混凝土，两管之间用钢腹板和加劲构造连接成整体，腹腔内除靠拱脚部分充填混凝土外，其余部分不充填混凝土，采用H型钢进行加劲，为与传统的腹腔中有充填混凝土的哑铃形截面相区别，称之为新型哑铃型截面，它可避免施工中腹腔出现爆管的问题[1]。主拱和边拱分别设置三根和二根横撑，横撑为一字式。由于主拱肋的腹腔中不充填混凝土，所以横撑没有采用单圆管，而同样采用了哑铃形截面，使横撑与拱肋的上下管分别对应，联结与传力均较为有利。主拱肋的横撑由两根Ф600×8mm的圆钢管和钢腹板组成。边拱的横撑由两根Ф500×8mm的 收稿日期：修回日期： 基金项目：福建工程学院科研发展基金资助项目作者简介：秦泽豹（1976－），男，助教。

钢管混凝土拱桥静动力特性分析

钢管混凝土拱桥静动力特性分析 摘要：钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点，近年来在我国桥梁建设中迅速发展。随着钢管混凝土技术的不断发展，钢管混凝土拱桥的跨径不断的增大，其静力性能、动力性能的研究显得越来越重要。本文展示了钢管混凝土拱桥的应用与发展，并通过大型有限元软件Midas/Civil对跨径为575m的某中承式钢管混凝土拱桥进行了静力特性和动力特性分析，并通过查阅资料文献，论述可钢管混凝土拱桥地震响应的特点，并对今后钢管混凝土拱桥的性能研究提出了建议。 关键词：钢管混凝土拱桥；静力特性；动力特性；地震响应； 中图分类号：O 319.56 文献标志码：A 文章编号：1674-0696（2011） 1 钢管混凝土拱桥的应用与发展 "钢管混凝土构件"是指用混凝土填充空心钢管而形成的一种复合构件，是集 钢管和钢筋混凝土优点于一体的新型构件。由于钢管混凝土结构具有抗压能力强、安装方便等优点，钢管混凝土框架拱桥发展迅速。在中国短短的6年间建了10 座钢管混凝土拱桥。 2 静力特性 2.1有限元模型 以主跨为575m某中承式钢管混凝土拱桥为例，利用大型桥梁计算软件Midas/Civil用于分析桥梁的静动态特性。全桥共有13546个单元，节点5431个，其中梁单元9650个，桁架单元64个，板单元3832个，边界条件取用一般支撑与弹性连接。为综合考虑整个桥梁的静力特性，选择了恒载荷、活载荷、混凝土收缩徐变等参数来分析桥梁结构的静力特性。

2.2恒载效应分析 恒载考虑：自重、二期。钢材为Q345，容重取，混凝土为C70，容重取；二期恒载考虑桥面铺装、桥梁附属设施的自重。 根据有限元模型进行计算，计算得到恒载作用下钢管混凝土拱肋竖向位移，其中最大竖向位移为-564 mm，它发生在拱肋的近跨中段。拱肋上弦杆混凝土在拱顶部位的最大压应力为-0.17 MPa，在拱脚部位的最大压应力为-0.19 MPa，在拱肋下弦杆混凝土的最大压应力为-0.19 MPa。与规范规定的数值对比可知：钢管混凝土拱肋的拉压应力，均在规范容许的范围内，结构安全可靠。 2.3活载效应分析 活载主要考虑车道荷载和人群荷载。 钢管混凝土拱桥拱肋关键截面在活载作用下拱肋最大竖向挠度为-304mm，小于L/1000，满足规范要求。拱肋的最大压应力值在-0.1 MPa范围内。拱肋下弦杆混凝土1/4跨最大压应力，为-0.1MPa。经过综合对比分析可知：拱肋的压应力都在规范容许的范围内。说明结构设计和受力均匀合理。 2.4次内力效应分析 十年收缩徐变作用下钢管混凝土拱桥变形。钢管混凝土拱肋的最大垂直位移为-748毫米，且位于拱肋的近中段。收缩徐变对钢管混凝土拱桥的位移影响较大，使桥梁结构出现整体下挠。 2.5钢管混凝土静力特性分析 利用 Midas civil有限元计算软件，对成桥状态下的该钢管混凝土拱桥模型进行静力计算分析，分析了结构在各种荷载组合作用下的位移、内力和应力，得出下列结论 （1）在活载作用下，拱肋的最大位移出现在l/4跨处，截面应力最大值也出现在拱肋及主梁l/4跨处位置。

钢管混凝土拱桥设计

目录 摘要 ................................................................................................................................................................. I Abstrac ............................................................................................................................................................ I I 1.引言 (1) 2.设计资料与技术标准 (2) 2.1技术标准 (2) 2.2设计规范 (2) 3.结构初步设计 (3) 3.1 结构总体布置拟定 (3) 3.1.1 拱肋 (3) 3.1.2 横向联系 (3) 3.1.3 立柱 (4) 3.1.4 悬挂结构 (4) 3.1.4.1 吊杆 (4) 3.1.4.2 桥面系 (4) 3.1.4.3横梁 (5) 3.1.4.4加劲纵梁 (5) 3.1.4.5桥面板 (5) 3.2 截面尺寸拟定 (6) 3.2.1拱肋 (6) 3.2.2立柱 (7) 3.2.3吊杆 (7) 3.2.4横梁 (7) 3.2.5加劲纵梁 (8) 3.2.6桥面板 (8) 4.结构计算 (9) 4.1建立坐标系 (9) 4.1.1单元划分 (9) 4.1.2单元材料特性 (12) 4.1.2.1主拱圈 (12) 4.1.2.2吊杆单元 (12) 4.1.2.3横梁、立柱、加劲纵梁、桥面板 (13) 4.1.3结构边界条件 (13) 4.1.4生成模型 (14) 4.2内力计算 (14) 4.2.1 恒载内力计算 (14) 4.2.2活载内力计算 (15) 4.2.3 荷载效应组合 (18) 4.3应力输出 (20) 4.3.1各施工阶段关键截面应力 (20) 4.3.2使用极限状态各工况关键截面应力 (21) 4.4位移输出 (21) 4.4.1施工阶段关键节点计算累计竖向位移 (21) 4.4.2使用阶段关键节点竖向位移 (22) 4.5支承反力 (22)

论述钢管混凝土结构理论研究与应用

论述钢管混凝土结构理论研究与应用 摘要:综述了钢管混凝土结构理论研究及应用的现状和新进展.对钢管混凝土的静力性能,长期荷载作用下的力学性能、动力性能及耐火性能等研究成果做了概述,并对其粘结性能研究、钢管高强高性能混凝土研究、火灾后剩余承载力研究等最新研究进展和关键技术进行了介绍.总结了钢管混凝土结构在拱桥和高层超高层建筑中的应用,并对其需要进一步深入研究的关键技术问题进行了探讨. 关键词:钢管混凝土结构力学性能工程实践研究进展 Abstract: reviewed the theory research of concrete filled steel tubular structure and application of the present situation and new progress. Of the concrete filled steel tube of static performance, long-term load the mechanical properties, the dynamic performance and refractory properties research results is given, and the bond properties research, steel tube high strength of the high performance concrete research, after expoure to research the latest research progress and key technology are introduced in this paper. The concrete filled steel tube structure in the summary arch bridge and top tall building, the application of the need to be further studied are the key technical problems are discussed. Keywords: steel tube concrete structure mechanics performance engineering practice research development 钢管混凝土结构是指在钢管中填充混凝土而成的构件,按照截面形式的不同分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土构件等.它利用了钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互之间的组合作用,充分发挥了两种材料的优点,不仅使混凝土的强度大大提高,塑性和韧性大为改善,而且可以避免或延缓钢管发生局部屈曲,从而使钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好以及施工方便等优点. 1钢管混凝土结构理论研究现状及进展 1.1钢管混凝土统一理论组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受力过程中的相互作用是形成钢管混凝土具有一系列优越的力学性能的关键.也正是由于对这种相互作用的研究出发点不同,形成了不同的研究方法,其区别在于如何估算钢管和混凝土之间相互约束而产生的“效应”.这种效应的存在,形成了钢管混凝土构件的固有特性,从而导致了其力学性能的复杂性.哈尔滨工业大学(原哈尔滨建筑大学)经过多年研究率先提出把两种材料组成的构件作为统一体来研究其综合性能的

下承式钢管混凝土系杆拱桥索力分析及稳定性研究

下承式钢管混凝土系杆拱桥索力分析及稳定性研究 下承式钢管混凝土系杆拱桥索力分析及稳定性研究 摘要：本文针对下承式钢管混凝土系杆拱桥进行了索力分析和稳定性研究。首先，通过对该桥结构进行了力学分析，得出了系杆拱桥在载荷作用下的受力情况。然后，利用数值计算方法进行了索力分析，得出了各个索力的大小和方向。最后，通过稳定性分析，确定了拱桥的稳定性情况，并采取了合适的措施提高拱桥的稳定性。 关键词：下承式钢管混凝土；系杆拱桥；索力分析；稳定性研究 1. 引言 下承式钢管混凝土系杆拱桥是一种优秀的工程结构，具有承载能力大、抗震性能好等优点。其中系杆拱桥作为其重要组成部分之一，承担着承载车辆和风荷载的重要作用。因此，对系杆拱桥的索力分析和稳定性研究具有重要意义。 2. 系杆拱桥的力学分析 系杆拱桥是由上、下承重拱肋组成的，上弦杆与下弦杆通过系杆相连接。在荷载作用下，上弦杆受到压力，下弦杆受到拉力，系杆受到拉力。为了分析系杆拱桥的受力情况，可以采用力学方法进行分析并绘制受力示意图。 3. 索力分析 3.1 数值计算方法 采用有限元方法进行计算，建立系杆拱桥的有限元模型，并用计算软件进行计算。 3.2 索力计算 通过有限元计算，得出了各个系杆的受力情况。根据静力平衡

条件，可以得出系杆受力的方向和大小。 4. 稳定性分析 通过对系杆拱桥的稳定性进行分析，可以确定桥梁的稳定性情况。在稳定性分析中，需要考虑桥墩的稳定性、拱肋的稳定性等因素。通过数值计算和理论分析，可以得出拱桥在不同工况下的稳定性系数，并评估桥梁的稳定性。 5. 提高拱桥的稳定性 为了提高下承式钢管混凝土系杆拱桥的稳定性，可以采取以下措施： - 加强桥墩的设计和施工，提高桥墩的抗侧力能力； - 调整系杆的设计参数，使其受力更加均匀； - 增加拱肋的截面尺寸和数量，提高拱肋的抵抗能力； - 加强桥面的铺装，提高桥面的抗滑能力。 6. 结论 通过对下承式钢管混凝土系杆拱桥的索力分析和稳定性研究，可以得出以下结论： - 系杆拱桥在荷载作用下受到压力、拉力等不同的受力方式；- 数值计算方法可以用于系杆拱桥的索力分析； - 稳定性分析可以用于评估拱桥的稳定性情况并提出提高稳定性的措施。 通过有限元方法建立的下承式钢管混凝土系杆拱桥模型，并采用计算软件进行计算，得出了桥梁各个系杆的受力情况。根据静力平衡条件，确定了系杆受力的方向和大小。通过稳定性分析，考虑了桥墩的稳定性和拱肋的稳定性等因素，评估了拱桥在不同工况下的稳定性系数。为提高拱桥的稳定性，可以采取加强桥墩设计和施工、调整系杆设计参数、增加拱肋截面

对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨

对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨 摘要:钢管混凝土拱桥设计是常见而又复杂的实际问题，针对钢管混凝土受力性能及抗震横向对提高拱肋的横向稳固性起到了极大的作用, 一同避开了拱顶段管内混凝土不密实的问题.本文笔者以下进行了分析。 关键词:钢管混凝土;拱桥设计；抗震；分析 1 有限元模型简介 某大桥的受力分析采用大型通用程序A N-SYS 进行计算.建模时, 拱肋、桥面纵梁、横梁采用空间梁单元, 其中钢管混凝土拱肋段采用双单元法建模, 即在模型离散时, 在同一段有限元模型中将钢管和混凝土分别作为两根杆件输人, 但同时保证二者的节点坐标完全相同, 在相同的节点间建立两个单元, 一个单元赋予钢管的材料属性, 另一个单元则赋予混凝土的材料属性, 这样两种材料的应力—应变关系可以得以输人[4]; 系杆与吊杆采用拉杆单元, 桥面系采用梁格法模拟. 桩基的计算模型是用弹簧支承来模拟地基的水平抗力, 用m 法进行计算.全桥共374 个节点,4 2 个梁单元, 有限元模型见图1 图1 某大桥有限元模型 2 横向一类稳定计算 某桥成桥后进行了静动载测试本文在进行横向稳定计算时, 以静载测试的四个工况为模型的荷载, 计算某大桥在各个工况下的一类稳定系数(特征值) 静载试验共进行了 4 个工况: 工况一为按口 4 点弯矩最大; 工况二为拱脚负弯矩最大江况三为拱顶正弯矩最大; 工况四为拱脚推力最大布载。 分析时以管内混凝土填充长度系数α为参数(参数a 含义见图3).0 < a < 0.5 时为复合拱; 当a= O 时为钢管拱; 当a = 0.5 时, 为钢管混凝土拱.计算中不考虑材料的非线性计算结果见图2. 图2稳定系数变化趋势图 对该桥的弹性一类稳定分析表明, 在各种加载工况下, 一阶弹性失稳模态不受混凝土充填系数a的影响, 均为面外失稳，但α对稳定系数有影响.当a 从0 变化至1/ 12 时, 稳定系数缓慢增长, 最大仅增加4.8% ; 此后, 稳定系数增加较快,

反拱式钢管混凝土拱桥线型优化与结构特性分析的开题报告

反拱式钢管混凝土拱桥线型优化与结构特性分析的开题报 告 一、选题背景 随着经济的快速发展和城市化进程的加速推进，公路、高速公路建设不断加强和完善。拱桥是大型桥梁中应用最广泛的一种，而反弯式钢管混凝土拱桥因其结构可靠、施工简便、综合经济性好等优点，越来越受到大家的欢迎。本课题拟通过线型优化与 结构特性研究，探究反弯式钢管混凝土拱桥的更加优化的建设方案，为公路、高速公 路建设提供技术支撑，具有现实应用价值。 二、研究内容 1.对现有反弯式钢管混凝土拱桥的线型进行总结分析，探究其存在的问题； 2.分析拱桥线型与桥梁结构特性之间的关系，研究其响应规律和影响因素； 3.基于优化算法，对反弯式钢管混凝土拱桥线型进行优化设计； 4.根据优化结果，进行反弯式钢管混凝土拱桥的结构特性分析，探讨与优化后线型的之间的关系。 三、研究方法 本课题主要采用理论探究与计算分析相结合的方式，具体包括： 1.以已有反弯式钢管混凝土拱桥工程为基础，对其结构特点进行总结分析； 2.运用有限元软件，进行对受力特性的全过程数值模拟，分析拱桥在不同载荷条件下的响应规律； 3.基于多目标优化算法，运用MATLAB进行反弯式钢管混凝土拱桥线型的优化设计； 4.选取不同工况进行反弯式钢管混凝土拱桥结构特性分析，进一步探讨线型和结构之间的关系。 四、研究意义 本课题旨在通过对反弯式钢管混凝土拱桥的线型优化设计和结构特性研究，为未来公路、高速公路建设提供更优化的建设方案，具有重要的理论研究和实践应用价值。

五、进度安排 1. 第一阶段：文献综述与理论探究，预计时间：两周； 2. 第二阶段：有限元模拟及线型优化设计，预计时间：三周； 3. 第三阶段：结构特性分析及数据处理，预计时间：两周； 4. 第四阶段：论文撰写及答辩，预计时间：五周。 六、预期成果 论文将以研究内容为基础，通过阐述反弯式钢管混凝土拱桥线型优化设计和结构特性分析的理论基础、方法过程以及分析结果，并提出相应建议和意见，为未来反弯式钢管混凝土拱桥的设计和施工提供科学、可靠的技术支撑。

钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨

钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨 摘要：对钢管混凝土系杆拱桥的特点进行了描述，对钢管混凝土系杆拱桥的设计和施工过程中不可忽略的因素——稳定性进行了归纳和总结，并且进一步对稳定性的影响因素进行了探讨。 关键词：钢管混凝土，系杆拱桥，稳定性 1 引言 钢管混凝土拱桥具有跨越能力强的特点，我国已建成的钢管混凝土拱桥有四川旺苍东河大桥、广东高明大桥、广州丫髻沙大桥等。其中跨径110m的四川旺苍东河大桥是我国第一座钢管混凝土拱桥，其结构形式为的下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥[1]；跨径112.8m、全宽26m的佛陈大桥是我国同类结构中在跨度和宽度上均具有代表性的一座下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥。 2 钢管混凝土系杆拱桥特点 钢管混凝土系杆拱桥兼有钢管混凝土结构和系杆拱桥的特点：作为钢管混凝土结构，因钢管内填充了混凝土，增加了钢管壁受压时的稳定性，而且钢管壁对混凝土起套箍作用，使管内混凝土处于三向受压状态，充分发挥了混凝土的抗压强度、提高了混凝土的延性；作为系杆拱桥，系杆拱组合体系将拱肋的推力传给系杆，使体系成为外部静定、内部超静定的结构，系杆和拱肋均有一定的刚度，荷载引起的弯矩在系杆与拱肋之间按刚度分配，它们共同承担体系的轴力和弯矩。 系杆拱桥主要分为有推力和无推力组合体系，无推力系杆拱桥能够较好地适应不良地层和具有较小的建筑高度，主要由拱助、吊杆、系杆(梁)三部份组成。根据上下部分结构的联接方式，系杆拱又可分为两种，一种是上下部之间刚接，一种是简支，如图1所示[2]。 (a )简支形式 (b) 刚接形式 图1 系杆拱形式 3 稳定分析 由结构力学知识可知，拱桥以承受压力为主，拱肋的受力情况为承受一定的弯矩、扭矩和剪力。在对拱桥进行施工和运营时，若拱结构本身的刚度不足会发

【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土拱桥结构及受力特点分析

【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土 拱桥结构及受力特点分析 某中承式钢管混凝土拱桥拱肋的理论计算跨径为152m，拱肋直径1.5m，厚度为2cm，内部浇筑C50混凝土，计算矢高为47m，矢跨比为1/3，拱肋拱轴线采用倒悬链线，拱轴系数为1.55。拱肋采用圆形截面，主梁采用扁平流线形钢箱截面，拱肋设18对吊杆。下部结构为钢筋混凝土拱座及承台接钻孔灌注桩基础。桥面铺装采用6cm 厚环氧沥青。钢箱梁主体结构均采用Q345-C钢，钢箱拱肋结构采用Q345D钢，其技术指标应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的相关要求，盖梁及墩柱采用C40混凝土，拱座及承台采用C30混凝土，基桩采用C25混凝土。桥梁设计荷载为公路-I级，人群荷载5.0KN/m2；环境类别为II类；设计安全等级为一级。 Midas/Civil有限元模型 使用Midas/Civil建立全桥模型，本桥3D模型按照桥梁设计选择相应的材料和截面特性。模型划分共计368个节点，378个单元，其中梁单元360个，桁架单元18个，考虑到的各作用效应有：（1）恒载：自重以及设计荷载； （2）均匀温度：结构因均匀温升、温降，梯度温升、温降产生的作用效应按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定计算。 （3）支座沉降：支座不均匀沉降按1cm考虑。 （4）车辆荷载：按最不利车辆荷载考虑，车辆为公路—I级五车道，人群荷载为5.0KN/m。 本桥考虑2.5%的桥梁纵坡。模型节点单元见图3。其中，拱肋单元编号为155~322，共计167个单元。 图1 钢管混凝土拱桥有限元模型 永久作用分项系数按照作用对结构承载能力不利的情况选取，可

克塔铁路单线96 m钢管混凝土系杆拱桥设计

克塔铁路单线96 m钢管混凝土系杆拱桥设计 张学斌 【摘要】A 96 m span concrete-filled steel tube tied arch bridge on Karamay-T acheng railway is across Karamay-T acheng expressway. In this paper,the detailing structure sizes of this bridge were introduced. A planar and a 3D finite element( FE) models of the entire bridge were built to analyze the static and dynamic performance of the girders and the arches. T he results indicate that every index of this bridge meets the requirements of the design and relevant codes. The key is the spatial buckling stability of the arch bridge. Comparing 3D FE modeling and calculation with conventional empirical equations,the results show that the latter method is more conservative due to its lack of consideration of entire spatial effect. T his type of bridges have advantages including longer span,low er height,greater entire stiffness and higher aesthetic value.%克(拉玛依)塔(城)铁路采用主跨96 m钢管混凝土系杆拱桥跨越克塔高速公路。本文着重介绍了96 m系杆拱桥细部构造尺寸的拟定过程，并建立全桥平面、空间有限元模型，对拱桥结构的静力、动力进行分析，研究系梁、拱的受力特性。分析结果表明：该桥各项指标满足设计和规范要求；拱桥的屈曲空间稳定性是该类型桥梁计算的重点，通过空间有限元计算分析和传统经验公式计算结果的比较，提出由于后者未考虑整体空间效应而较为保守。 【期刊名称】《铁道建筑》 【年(卷),期】2016(000)010

钢管混凝土拱桥试验方案.(DOC)

济南建邦黄河公路大桥静动荷载试验方案 （拱桥部分） 山东铁正工程试验检测中心有限公司

目录 、概述. （一）桥梁设计标准 （二）拱桥总体布设 、荷载试验的目的. 三、检测及试验依据. 四、桥梁结构实际状况调查. （一）桥梁结构竣工资料的搜集（设计、施工、监理） (3) （二）桥梁结构表观状况检查 (3) 1. 结构总体和细部尺寸的复核 (3) 2. 结构各部件表面缺损状况的检查 (3) 五、静力荷载试验. (4) （一）静力荷载试验测试项目 (4) （二）测试断面及测点布置 (4) 1. 应变测试断面 (4) 2. 挠度测试 (5) （三）试验方法 (5) （四）试验荷载 (5) 1. 荷载车参数 (5) 2. 试验工况 (6) 3. 试验荷载效率 (6) 4. 加载方式与分级加载 (6) 5. 试验加载程序 (6) 6. 静载试验规则 (7) 六、动力荷载试验. ......................................................... （一）动力荷载试验内容及其试验荷载 (7) l ．脉动试验 2．跑车试验 3．跳车试验 (8) 4．刹车试验 (8)

（二）动力试验测试项目和方法 (8) l ．桥跨自振特性测试 (8) 2．强迫振动测试 (8) （三）动力试验的测点布置 (8) 1．桥跨自振特性测试测点布置 (8) 2．强迫振动测试测点布置 (9) 七、进度计划. (9) 八、需甲方配合工作事宜. (9) 九、提交检测、试验成果内容. (10) 十、技术方案保证措施. (10) （一）人力方面 (10) 十一、仪器设备一览表. (11)

毕业设计(论文)_拱桥静载受力分析和模态分析计算

目录 摘要 第一章绪论................................................. 1.1拱桥概述............................................ 拱桥的特点.............................................. 国内外发展状况 ........................................ 我国拱桥的发展方向及主要结构型式........................ 我国拱桥的施工方法...................................... 1.2论文简述............................................ 课题介绍 ........................................... 建模依据 ........................................... 第二章ANSYS软件介绍..................................... 2.1 ANSYS 发展........................................ 2.2主要功能及特点...................................... 2.3典型的分析过程..................................... 2.4负载定义及附表...................................... 第三章有限元分析 ........................................ 3.1模型参数............................................ 3.2建模过程............................................ 3.3加载及后处理........................................ 简述自重(deadweight) 作用 在中跨处施加车辆荷载(load) 第四章模型实验简介 第五章数据分析比较 4.1 ..................... 第六章结论........... 展望 ............. 致谢 ............. 参考文献 .........