大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究
大跨度坦拱桥拱肋分叉处的三维仿真分析
置 为两片拱肋 ， 向内倾斜 ｌ ０ 。， 两片主拱间不设 置 风 撑 。主 桥效 果 如 图 １ 所示 。
（ ２ ） 上下肢拱肋间空心圆型桁管材料 为 Ｑ ３ ４ ５ 钢
材， 在 模 型 中 采用 ｂ ｅ ａ ｍ ４单 元进 行 模拟 。
０ 引 言
宁 波 市 澄 浪 桥 主 桥 一 跨 跨 越 奉 化 江 ，主 桥 结 构 为 中 承式 无 风 撑 钢 箱拱 肋拱 桥 。主 拱 横 桥 向 布
由于 节 段 内结 构 元 素 较 多 ， 结构模拟较复杂 ， 所 以 针 对 不 同 的结 构 元 素 采 用 不 同 的单 元 进 行 模 拟 ， 具 体 考虑 如 下 ： （ Ｉ ） 取 主 拱 分 叉 处 节段 总长 取 约 ２ ２ ｍ， 其 中上 肢 拱 肋 长约 ９ ． ４ ｍ， 下肢拱肋长约 ９ ． ３ ｍ， 上 下 肢 拱 肋交汇后拱肋长度约 ｌ ２ ． ６ ｍ；截 取 一 定 长 度 的 钢 拱 肋 在 节 段 模 型 中作 为 边 界 力 局 部 加 载 的 过 渡 区， 以 满 足力 学 的 圣 维南 原 理 要 求 ； 钢 拱 肋 及 其 各 加 劲 板 件材 料 均 为 Ｑ ３ ４ ５钢 材 ， 在 仿 真模 型 中采 用
（ １ ． 宁 波Ｔ程 学 院 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １ ； ２ ． 上 海科路 土 木］ 二 程 咨询 有 限公 司 ， 上海 市 ２ ０ ０ ０ ９ ２） 摘 要 ：宁波市 澄浪桥 主桥是 一大跨度坦 拱桥 ， 其主拱拱 肋在 主跨 跨径 １ ／ ４处 由 １个封闭钢箱 分 叉为 ２个封 闭钢箱 分 叉处
后 才能 施 加 到节 段 仿 真模 型 上 。
１ ． ２ 模 型 验证 利用 Ｍｉ ｄ ａ ｓ 软件建立与 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ三 维 仿真 模 型
大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究
大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究导言大跨度石拱桥是一种具有高度美学价值和历史遗产价值的桥梁形式，它在人类文明建筑史上占有重要地位。
目前在国内外，石拱桥的破损和损坏现象比较普遍，对于修复和维护这些文化古迹的工作，必须通过结构仿真的方式，了解桥体的力学特性，才能制定出有效的修复和加固方案，使石拱桥得以延续自己的历史价值。
仿真分析本文采用ANSYS有限元分析软件对大跨度石拱桥的全桥结构进行仿真分析，首先根据工程图纸建立有效的三维模型，然后进行参数设置，最后进行模拟计算。
建立三维模型根据石拱桥的实际情况和工程设计图纸，我们使用ANSYS的建模工具建立了大跨度石拱桥的三维模型。
这里需要说明的是，我们对于石拱桥的建模过程，考虑到石材的物理特性和结构特点，采用的是各向异性材料的建模方法，这样可以更好地模拟出石材的真实力学特性，从而得到更加准确的仿真结果。
参数设置在进行力学仿真分析时，需要将物体的内部分离成无限多的有限元，每一个有限元对应于一个单一小的结构元素，再根据这些结构元素之间的关系，使用ANSYS的有限元求解器计算得出桥梁的力学特性。
而在这个过程中，需要设置诸如边界条件、荷载等模拟参数。
对于大跨度石拱桥的仿真分析，我们考虑了以下几个重要的参数：•采用各向异性材料模型•考虑桥面自重荷载和车辆荷载•考虑桥墩和护栏的约束支撑模拟计算在完成建模和参数设置之后，就可以开始进行有限元的仿真计算。
该计算过程是通过ANSYS特有的求解器，非常复杂和耗费时间，但能够精准得模拟结构的力学特性。
仿真结果根据有限元分析的结果，详细分析了不同荷载状态下大跨度石拱桥的受力特性和变形情况，结果表明，大跨度石拱桥在受到车辆荷载的影响时，桥梁的最大拉应力和压应力发生了明显变化，而桥梁的最大位移和最大变形都发生了显著的增加。
通过本次仿真分析，我们可以初步了解大跨度石拱桥的受力情况和力学特性，为后续的修复和加固方案提供了重要的理论依据。
基于此，我们可以通过优化桥梁的结构参数，如加固墩柱、加大桥梁截面尺寸等方式，来提高桥梁的承重能力和抗震性能，使得它能够适应不同的自然环境和交通负荷。
大跨径连续刚构桥静载试验研究及仿真分析
大跨径连续刚构桥静载试验研究及仿真分析戴 兵1,吕毅刚2(1.炎汝高速公路建设开发有限公司,湖南长沙 412500; 2.长沙理工大学,湖南长沙 410004)摘 要:桥梁结构的静载试验可以检验桥梁的整体受力性能、评价桥梁结构的实际承载能力,是各类桥梁施工质量控制及评定的重要手段。
该文以某大跨径连续刚构桥为例,通过对该桥的现场静载试验与有限元模型仿真分析,对该桥整体受力性能和承载能力作出了评价,为大跨度预应力砼桥梁的性能评估提供参考。
关键词:桥梁;静载试验;承载能力;有限元模型;仿真分析中图分类号:U445.7 文献标志码:A 文章编号:1671-2668(2010)05-0136-07某三跨(48m+60m+30m)变截面预应力砼连续刚构桥,全长140.60m(见图1),桥面宽为0.5 m(防撞栏)+11.5m(行车道)+0.5m(防撞栏)。
上部结构为变截面箱形梁,单箱单室双向预应力构造,箱梁截面平均高度由跨中的1.425m渐变到根部的4.625m(或2.925m),梁高变化规律呈1.65次方抛物线。
箱梁顶面设2%单向横坡,采用15cm 厚砼桥面铺装。
每个桥台布置2个盆式橡胶支座。
主墩为双壁钢筋砼桥墩。
荷载等级为汽车超-20,挂车-120。
该文通过静载试验和有限元分析,对该图1 大桥立面布置(单位:m)桥的整体受力性能和承载力进行评价。
1 试验仿真分析及车辆布置1.1 静载试验工况(1)工况一:纵桥向按第2跨(主跨)跨中最大正弯矩布置荷载,横桥向为中载,控制截面位置为图1中的4-4截面。
(2)工况二:纵桥向按第1跨(边跨)最大正弯矩布置荷载,横桥向为中载,控制截面位置为图1中的1-1截面。
(3)工况三:纵桥向按1#墩最大负弯矩布置荷载,横桥向为中载,控制截面位置为图1中的7-7截面。
1.2 测点布置(1)挠度截面选择及测点布置。
选取图1中的1-1截面~6-6截面作为挠度的测试截面,每个测试截面的测点布置见图2。
大跨度上承式钢筋混凝土拱桥施工控制与仿真分析的开题报告
大跨度上承式钢筋混凝土拱桥施工控制与仿真分析的开题报告一、课题背景及研究意义大跨度上承式钢筋混凝土拱桥是一种具有高强度、高刚度和高稳定性的特殊结构，广泛应用于工程建设领域。
在拱桥的设计和施工过程中，需要考虑多种因素，如结构的稳定性、荷载的分布、材料的疲劳性等，而施工过程更是一项复杂的工程，需要精细的计划和控制。
本课题旨在研究大跨度上承式钢筋混凝土拱桥的施工控制以及仿真分析，探讨各种因素对拱桥施工的影响，并提出相应的解决方案，为工程建设提供科学的依据和指导。
此项研究对于提高大跨桥梁的施工效率和质量，促进工程建设的可持续发展，具有重要的现实意义和社会价值。
二、研究内容和方案1.研究内容本课题主要研究以下内容：(1)大跨度上承式钢筋混凝土拱桥施工控制方案的制定与实施。
(2)拱桥施工中各项因素的仿真分析，包括结构力学分析、材料疲劳性分析、荷载分布分析等。
(3)基于仿真分析结果，提出拱桥施工优化方案，优化施工过程，提高施工效率和质量。
(4)实验验证和现场应用，对研究结果进行验证和应用，提高大跨桥梁的施工水平和质量。
2.研究方案本课题将采取以下研究方案：(1)文献调研：通过查阅相关文献，了解大跨度上承式钢筋混凝土拱桥的结构和施工技术，并调查和总结目前的研究成果和经验。
(2)仿真分析：通过建立拱桥的数学模型，进行结构力学分析、材料疲劳性分析、荷载分布分析等，模拟不同情况下拱桥的施工过程，评估各种因素对拱桥施工的影响。
(3)优化设计：根据仿真分析结果，提出拱桥施工优化方案，对施工过程进行优化设计，包括设备选型、施工方案、安全措施等，提高拱桥施工的效率和质量。
(4)实验验证：对研究结果进行实验验证，通过模型试验和现场应用，评估研究成果的可行性和有效性，进一步完善并推广应用。
三、研究成果和预期效益本课题的研究成果包括：(1)大跨度上承式钢筋混凝土拱桥施工控制方案，包括设备选型、施工方案、安全措施等。
(2)拱桥施工过程的仿真分析程序，包括数学模型、计算方法等，为拱桥施工的科学控制提供支持。
大跨径连续刚构桥静载试验研究及仿真分析
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采用有 限 元 软件 ＡＮＳ ＹＳ进 行 分 析 。试 验 时 ， 桥面 只沿纵 向铺 设 了 ５ ２ 宽 的桥 面 铺 装 ， 能 ． ５ｍ 为 全面反 映结构 的实 际 受 力 情况 ， 铺 设 的桥 面转 化 未 为活 载进行 补 偿 。在有 限元 仿 真 分析 中 ， 用 Ｓ ｌ 采 ｏ—
中 图分 类 号 ： ４ ． Ｕ４ ５ ７ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ６ ８ ２ １ ）５ ０ ３ —０ １７ —２ ６ （０ ０ ０ — １ ６ ７
某 三跨 （ ８ｍ＋ ６ ４ ０ｍ＋ ３ 变截 面 预应 力 砼 ０ｍ）
部 的４ ６ ５ｍ（ ２ ９ ５ ｍ） 梁 高 变 化 规 律 呈 １ ６ ． ２ 或 ． ２ ， ．５ 次 方抛 物线 。箱梁 顶面 设 ２ 单 向横 坡 ， 采用 １ ｍ ５ｃ
截面。
１ ２ 测 点 布 置 ．
图 ２ 挠 度 和应 变 测 点布 置 （ 位 ： 单 ｍ）
（ ）应 变截 面选择 及测 点 布置 。选 取 图 ｌ中的 ２
１ 、 —４及 ７ —１ ４ —７截 面作 为应 变 的测 试 截 面 。采
用外 贴式 电阻 式应 变 片 ， 个 测试 截 面 的应 变 片布 每 置 如 图 ２所示 。采用 应 变采集 仪对 每个 测点 的应 变
连续 刚构 桥 ， 全长 １ ０ ６ 见 图 １ ， 面宽 为 ｏ ５ ４ ． ０ｍ（ ）桥 ． ｍ（ 防撞栏 ） １ ． 行 车 道 ） ． 防撞 栏 ） ＋ １ ５ｍ（ ＋ｏ ５ ｍ（ 。 上部结构 为 变截面 箱 形 梁 ， 箱单 室 双 向预应 力 构 单 造， 箱梁 截面平 均高 度 由跨 中的 １ ４ ５ｍ 渐 变到 根 ． ２
大跨度分步施工石拱桥仿真分析
大跨度分步施工石拱桥1、概述石拱桥作为中国传统桥型，有着悠久的历史。
由于受地形条件、建筑材料、施工环境、结构理论与分析手段、施工与监控技术的限制，其在现代桥梁结构中的应用与发展受到制约。
特别是大跨度、重载石拱桥的建设更是少见。
晋焦高速公路上的丹河大桥，是一座主跨146m的高速公路桥梁，也是目前世界上跨径最大、荷载标准最高的石拱桥。
该桥为全空腹式变截面悬链线石板拱桥，矢跨比1：4．5，主拱圈拱顶厚度2．5m，拱脚厚度3．5m，拱轴系数2．300，变厚系数0．5225，桥梁全宽24．2m。
腹拱采用全空腹式结构，共设14孔腹拱。
腹拱净跨径9．4m，矢跨比1：3．5，腹拱厚0．6m，腹拱墩采用1．1—1．9m厚实体式石砌空腹墩。
主拱圈支架采用钢万能杆件及军用梁拼装而成，上设1．0—7．3m木拱盔，拱盔上有弓形木及木模板(图1)。
2、主要技术参数丹河大桥主拱圈采用36—60cm厚，共336路100号粗料石，分5环10段砌筑，每环设ll道空缝，砌缝采用40号小石子混凝土，逐环合拢，其砌筑工序见图2。
主拱圈施工模拟分析采用了三种不同材料，即钢拱架、木拱盔与主拱圈砌体。
其主要技术参数为：3、计算模型及工况根据施工现场的实际情况与设计考虑的施工工序，采用有限元法进行结构模拟分析，计算时仅考虑了结构的自重作用，没有考虑其它因素的影响。
分析时，按照施工实际拱石划分情况，按横向1／l0桥宽(即2．4m)，纵向336块，钢拱架按l／2片。
采用空间梁单元与实体单元联合建模，根据施工阶段逐渐加载，随着主拱圈各环的合拢而改变结构的受力体系。
钢拱架按平面桁架，木拱盔仅考虑竖向木排架与弓形木，主拱圈则按实际石料尺寸，采用实体单元进行模拟。
其计算图式见图1。
整个模拟分析过程，采用Super SAP结构分析软件进行分析。
荷载工况按设计分环分段砌筑程序。
首先第一环，共分10段，336路拱石，11道空缝，空缝采用扁铁支顶，拱架承担本阶段钢拱架、木拱盔及第一环拱石的全部重量。
大跨径拱式拱上结构石拱桥极限承载力分析的开题报告
大跨径拱式拱上结构石拱桥极限承载力分析的开题报告一、研究背景和意义石拱桥是中国古代建筑中的珍品，具有历史文化价值、艺术价值和工程价值。
其中，大跨径拱式石拱桥是石拱桥的代表之一，具有独特的形态美和建筑力学特点。
在现代城市规划和建设中，大跨径石拱桥也得到了广泛应用。
然而，随着桥梁跨径的不断增加和负荷的增加，大跨径拱式石拱桥的结构力学性能的研究变得尤为重要。
石拱桥的承载能力直接关系到桥梁的使用寿命和安全性。
随着交通工具的不断发展和越来越频繁的自然灾害发生，如地震、洪水等，大跨径拱式石拱桥的研究变得尤为紧迫。
因此，开展大跨径拱式石拱桥的极限承载力分析研究，对于提高石拱桥的使用寿命、保障人民群众的交通安全、并推进经济发展具有重要的现实意义和实际应用价值。
二、研究目的和内容本课题的目的是研究大跨径拱式石拱桥的极限承载力，通过数值模拟方法对大跨径拱式拱上结构石拱桥进行有限元分析，探究拱体长度、悬臂长度、拱高和拱厚等参数变化对石拱桥极限承载力的影响规律，为大跨径拱式石拱桥的设计、施工和维护提供可靠的理论和技术支持。
具体的研究内容包括：1、大跨径拱式石拱桥的基本结构形式和力学特性分析。
2、建立大跨径拱式拱上结构石拱桥的有限元模型。
3、通过数值模拟方法对大跨径拱式拱上结构石拱桥进行力学性能分析、计算极限承载力。
石拱桥极限承载力的影响规律。
5、对研究结果进行分析和总结，提出相应的建议和改进方案。
三、研究方法和技术路线本课题主要采用数值计算方法和有限元分析方法，以大跨径拱式石拱桥的理论力学计算为基础，根据石拱桥实际情况，建立大跨径拱式拱上结构石拱桥的三维有限元模型，并进行静、动力学分析。
最后，通过数值模拟方法对大跨径拱式拱上结构石拱桥进行力学性能分析，计算其极限承载力。
技术路线可以依次为：1、石拱桥力学分析理论的学习和理解。
2、分析大跨径拱式石拱桥的结构形式，了解拱体长度、悬臂长度、拱高和拱厚等结构参数的变化规律和影响因素。
大跨度单线铁路连续梁拱桥施工仿真及稳定分析
铁道建筑Railway Engineering January，2011文章编号：1003-1995（2011）01-0008-04大跨度单线铁路连续梁拱桥施工仿真及稳定分析石岩1，秦洪果1，刘永前2（1.石家庄铁道大学土木工程学院，石家庄050043；2.石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所，石家庄050043）摘要：以一大跨度连续梁拱桥为工程背景，通过对全桥施工阶段仿真模拟和稳定分析，研究架设拱肋后各个阶段主梁的位移、内力、拱肋应力以及梁拱结构的稳定性。
研究结果表明，拱肋架设和吊杆张拉使主梁的内力和位移发生较大变化，且主梁边跨和中跨的变化趋势不同；施工过程中桥梁结构整体稳定性良好，并提出了拱肋浇筑时的最不利情况。
关键词：连续梁拱桥钢管混凝土拱桥哑铃形截面施工仿真稳定性分析中图分类号：U441文献标识码：A大跨度钢管混凝土连续梁拱桥的施工，体现了连续梁悬臂施工法和钢管混凝土施工的双重特点。
结构的刚度随着施工阶段逐渐组合而成，整个施工过程复杂而漫长，因此有必要对其施工过程进行仿真模拟分析，提出施工过程中的重点控制环节：①对“先梁后拱”连续梁拱桥施工，主梁的施工过程直接影响成桥的线形，故根据各个施工阶段的内力和挠度变化特点，准确预测预拱度设置值；②揭示拱肋钢管混凝土截面的应力发展规律；③通过结构稳定性分析，了解梁拱的失稳特性及薄弱部位，保证施工的顺利进行；④通过施工过程仿真分析，合理开展施工监控，提高对施工的科学管理，保证施工的顺利进行［1-2］。
本文以在建宿州至淮安铁路京杭运河特大桥主桥为工程背景，该桥采用（62+132+62）m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱肋组合形成下承式梁拱组合结构桥梁，是目前国内同类桥型中跨度最大的单线铁路桥梁［3］。
主梁采用单箱单室预应力混凝土连续梁，拱肋采用钢管混凝土（哑铃形截面），拱轴线为二次抛物线，全桥共设3道一字撑和4道K撑；全桥共设14对吊杆，顺桥向间距8m。
大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工仿真计算与稳定分析的开题报告
大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工仿真计算与稳定分析的开题报告1. 研究背景：随着经济的快速发展和城市化的加速推进，交通基础设施建设也越来越迫切。
钢管混凝土劲性骨架拱桥是一种新型的桥梁结构，在大跨度、高强度、高效率领域有广泛的应用前景。
针对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工及施工后的稳定性问题，有必要进行仿真计算与稳定分析的研究。
2. 研究目的与意义：本文旨在对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程进行仿真计算，包括潜在的施工难点，如支撑结构设计、工程机械布置等，以及对施工后稳定性的分析与评估。
该研究对促进钢管混凝土劲性骨架拱桥在大跨度桥梁工程领域的应用和发展具有重要的意义。
3. 研究内容：（1）大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的基本结构及特点分析。
（2）大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工过程的仿真计算。
（3）大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工后的稳定性分析与评估。
4. 研究方法：（1）文献调研：对国内外相关文献进行综合分析，了解大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的基本结构及特点、施工过程中的问题及解决方案、稳定性分析和评估等内容。
（2）仿真计算：采用ANSYS等专业软件对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程进行仿真计算，并对施工过程中的潜在问题进行分析和解决。
（3）稳定性分析：基于复杂的数学模型，采用数值分析方法对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥进行稳定性分析和评估。
5. 研究计划：（1）前期准备：对相关文献进行调研，熟悉大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的基本结构及特点，并掌握专业仿真计算软件的使用方法。
（2）中期实施：基于前期的准备工作，通过仿真计算和数值分析方法，对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程和稳定性进行分析和探讨。
（3）后期总结：撰写论文，包括研究背景、研究目的与意义、研究内容、研究方法、研究成果、结论等内容，对研究过程和研究成果进行总结和评价。
6. 预期成果：（1）对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工过程及施工后的稳定性问题进行深入研究，为类似的工程提供有力的技术支持。
结构设计知识：大跨度拱桥结构的设计与分析
结构设计知识：大跨度拱桥结构的设计与分析大跨度拱桥是一种常见的桥梁结构，通常用于跨越河流、峡谷或山谷等场所。
它的设计和分析需要考虑到诸多因素，包括桥梁的荷载、抗力、建筑材料、施工工艺等。
本文将从大跨度拱桥结构的设计与分析入手，详细介绍该领域的知识和技术。
一、大跨度拱桥结构的特点大跨度拱桥结构具有以下几个特点：1.较大的跨度：大跨度拱桥一般指跨度在200米以上的桥梁，有些甚至可以达到上千米。
这种大跨度要求桥梁结构具有良好的刚度和稳定性，以支撑起整个桥梁的自重和外部荷载。
2.拱形结构：拱桥是由一系列由张力和压力成员相互连接的曲线构成的，它的曲线形状可以是圆形、椭圆形、抛物线形或者双曲线形。
拱桥的主要受力形式是受压和受拉，通过压力和张力的相互作用来使整个结构保持稳定。
3.高度较大：大跨度拱桥由于要跨越较长的跨度，所以通常拱桥的拱顶高度较大，这既可以提高桥梁的承载能力，又能够增加桥梁的视觉美感。
4.自重较大：由于大跨度拱桥的结构体积和建筑材料消耗较大，所以整体的自重也会较大，这要求桥梁结构具有足够的承载能力。
5.施工难度大：大跨度拱桥的施工难度较大，对施工工艺和技术要求较高，需要采用特殊的施工设备和工艺方法。
二、大跨度拱桥设计的主要内容大跨度拱桥设计的主要内容包括结构分析、荷载计算、材料选用、梁体计算、节点处理、支座设计、地震效应分析等。
以下将对这些内容依次进行介绍。
1.结构分析结构分析是大跨度拱桥设计的第一步，其目的是确定桥梁的内力、位移和应力分布情况。
结构分析一般采用有限元分析方法，通过建立桥梁结构的有限元模型，计算桥梁在各种荷载作用下的受力情况。
在分析的过程中，要注意考虑到桥梁的非线性效应，包括几何非线性、材料非线性和接触非线性等。
2.荷载计算荷载计算是指根据实际使用条件和规范要求，计算桥梁在使用过程中受到的各种荷载，包括静荷载、动荷载、温度荷载、风载、地震荷载等。
荷载计算是确定桥梁结构受力情况的基础，也是桥梁设计的重要内容。
大跨度分步施工石拱桥仿真分析
中图分 类 号 ： ４ ． ２ Ｕ４ ８ ２ 文 献 标识 码 ： Ａ
Ｓ ｍ ｕｌ ｔｏ ｎａ ｙ ｉ ｆ ｔ ｅ ｌ ｎｇ ｓ ｎ ｓ ｏ ｒ ｈ ｂｒ ｄｇ ｆ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ｓ ｏ ｈ ｏ ｐａ ｔ ｎｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｏ
文 章 编 号 ：０ １７ ７ （０ ２ ０ —０ ３０ １ ０ —３ ２ ２ ０ ） ４０ ５ —４
大 跨 度 分 步 施 工 石 拱 桥 仿 真 分 析
胡 崇武 ， 立础 范
（ 同济 大 学 桥 梁 工 程 系 ， 海 ２ ０ ９ ） 上 ０ ０ ２
摘 要 ： 大跨 度 分 步施 工石 拱 桥 ， 于受到 结 构 组成 时序 的影 响 ， 由 结构 各 部 位 的应 力 与 变位 随 时都 在 发 生 变化 ； 通过 对 世 界 最 大跨 径石拱 桥 —— 丹 河大桥 的施 工仿 真研 究 ， 找到 了分步 施 工石拱 桥施
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ｂｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｍｅ ｈｏ ｏｎ ｐａ ｒ ｔｏ ｌｓ ｅ ｏｎ ｔ ｕｃ ｉ ｈ ｔ ｅ ａｒ ｈ ｂ ｉ ｅ ｓｒ ｃ ｃ ｕｓ ｈ ｔ ｄ ｏｆｌ ｇ ｓ ｎ ｆａｃ ｉ ｎａ ｔ ｐｓ ｏｆｃ ｓ ｒ ｔｎｇ ｔ ｅ ｓ ｏｎ ｃ ｒｄｇ ｉ ｆｅ ｔ ｄ ｂｙ ｔ ｉ ｅ ｅ ｉ ｇ ｏ ｏｒ ｉ ｇ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ｔ ｔｅ ｓａ ｈｅ ｄｉｐ ａ ｅ ｎｔａ ｓ ａ ｆ ｃ ｅ ｈｅ ｔｍｅ ｓ ｑｕ ｎｃ ｎ ｆｆ ｍ ｎ ｈｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ，ｈｅ ｓ ｒ ｓ ｎｄ ｔ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｍｏｎｇ
ｔ ｅｓｒｃｕ ｅｃ ａ ｇ ｔａ ｙ ｔ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｈ ｎ ｅ ａ ｎ ｉ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｈ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｂ ｉ ｇ ｓ ｍｅ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｉ ｌ ｔ ｆ Ｄａ ｈ ｒｄ ｅ ｉ ｏ ｏ ｓ ｕ ｉｄ， ｉｈ ｉ ｔ ｅ ｌ ｎ ｅ ｔ ｐ ｎ ｓ ｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｇ ｎ ｔ ｅ ｗｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｎ ｓｍ ｕ ａ ｉｎ ｔ ｄ ｅ ｗｈ ｃ ｓ ｈ ｏ ｇ ｓ ｓ ａ ｔ ｎ ｒ ｈ ｂ ｉ ｅ ｉ ｈ ｒ ｄ， ｈ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｉ ｌ ｔ ｄ ｏ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｌ ｔ ｐ ｆ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｏ ｅ ａ ｃ ｒｄ ｅ ａ ｅ ｆ ｕ ｄ， ｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｔ ａ ｅ ｓｏ ｎ ｔ ｕ ｔ ｈ ｔ ｎ ｒ ｈ ｂ ｉ ｇ ｒ ｏ ｎ ａ ｈ ａ ｆ ｏ ｓ ｃ ｎ
大跨中承式钢管混凝土拱桥上部结构力学特性仿真研究的开题报告
大跨中承式钢管混凝土拱桥上部结构力学特性仿真
研究的开题报告
题目：大跨中承式钢管混凝土拱桥上部结构力学特性仿真研究
一、研究背景
中承式拱桥是一种采用钢管混凝土、钢板混凝土或钢骨混凝土为拱肋，形成桥面结构的桥梁形式。
与传统桥梁相比，中承式拱桥具有跨径大，结构轻巧，美观大方，耐久性好，适用性广等优点。
但在实际工程中，中承式拱桥上部结构的性能研究还不够深入，特别是在力学特性方面还存在一定的难点和挑战。
二、研究意义
针对中承式拱桥上部结构力学特性研究的不足，本研究旨在通过仿真方法，深入探究中承式钢管混凝土拱桥上部结构的力学特性，为工程设计和实际施工提供科学的理论基础和可靠的技术支持。
三、研究内容和方法
本研究将采用有限元分析和数值模拟的方法，对大跨中承式钢管混凝土拱桥上部结构的力学特性进行仿真研究。
具体包括以下内容：
1.梁、板、柱等主要构件的力学性能分析；
2.钢管混凝土拱肋与上部结构的组合仿真；
3.桥面荷载作用下的应力分析；
4.桥面振动响应分析。
四、研究预期结果
通过本研究，预期能够深入分析大跨中承式钢管混凝土拱桥上部结构的力学特性，并得出相应的结论和建议。
具体表现在以下方面：
1.明确中承式钢管混凝土拱桥上部结构的受力性能和力学特点；
2.通过仿真模拟，预测和评估大跨中承式钢管混凝土拱桥在实际荷载作用下的安全性能；
3.为中承式钢管混凝土拱桥的工程设计和实际施工提供可靠的理论支持和技术指导。
结构设计知识：大跨度拱桥结构的设计与分析
结构设计知识：大跨度拱桥结构的设计与分析大跨度拱桥结构的设计与分析随着现代交通工具的日益发展，桥梁的建设也迎来了空前的发展，尤其是大跨度拱桥结构，成为了当今桥梁建设领域的代表性结构之一。
本文将就这一领域的设计与分析方面进行探讨，以期为读者提供一些有价值的知识。
一、大跨度拱桥的特点大跨度拱桥是指跨度在100米以上的拱桥，具有以下几个特点：1.跨度大大跨度拱桥结构的跨度通常在100米以上，与传统的桥梁相比具有更高的工程难度和搭建难度，需要使用大型的起重机具进行施工。
2.荷载大大跨度拱桥因其结构设计的原因通常承载大量的荷载，包括车辆荷载、风荷载、地震荷载以及自身重量等，因此需充分考虑荷载的影响进行设计。
3.造价高大跨度拱桥的建设难度较高，需要大量的钢材和混凝土等造桥材料，成本相对传统的桥梁造价更高。
二、大跨度拱桥结构的设计流程1.确定桥梁类型设计大跨度拱桥之前首先需根据区域环境、交通流量等综合因素选择相应的桥梁类型，通常大跨度拱桥采用钢筋混凝土拱、钢拱、双曲线拱等中等或大跨度拱桥，根据设计效果选择相应的类型。
2.明确设计荷载大跨度拱桥设计要考虑各种荷载，如车辆荷载、风荷载、地震荷载等，并根据荷载进行结构设计。
考虑合理的经济性和安全性之间的平衡，以确保桥梁的安全性能。
3.进行制图根据大跨度拱桥的情况制定详细的设计图纸，以确保建造过程的顺利进行。
4.结构计算根据设计荷载和桥梁类型以及荷载类型，进行结构计算，计算桥梁的强度、稳定性、会旋角度、桥梁变形等，在确定结果后进行验证和调整。
5.施工运用大型的起重机等施工设备实现桥梁的建设和搭建。
三、大跨度拱桥结构的分析在大跨度拱桥的设计中，需要重视以下几个方面：1.交通流量交通流量是决定设计大跨度拱桥的一个关键因素，需考虑的因素包括交通稳定性、桥梁通行效率的稳定性、桥梁使用寿命等。
2.设计荷载在设计大跨度拱桥时，需考虑各种荷载，包括自身重量、车辆荷载、风荷载、地震荷载等，根据荷载类型设计桥梁的强度、稳定性等，在设计时必须充分考虑每种荷载的影响因素。
特重车通过大跨石拱桥计算模型对比分析及试验验证
相对 于模 型 二 的纵 向刚 度 联 系 较弱 ， ＿ 载 用 下 的 局 部 效 应 明 显 ． ｆ 示 Ｊ 衙 从 ｎ 文体 模 型 一 拱 脚 截 面抗 力 效 应 不 能满 足 规 范 要 求 的原 因． 过 荷 载 试 验验 证 了采 Ｈ 实体 模 型 二 ｌ 桥 实 际 情 况 较 通 ｊ Ｊ ｊ
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２ 有 限 元 分 析
２ １ 材 料 参 数 ．
拱 上 立 柱 与 腹 孔 圈 的全 桥 实 体 模 型 ． 用 ２种 采 实 体 分 析 模 型 特 重 车 过 桥 安 全 验 算 得 到 的 结 论 并 不一 致 ， 原 因主要 在 于是 否模 拟拱 上 填 料 、 其 侧
为接 近 ， 而采 用 实 体模 型一 的验 算结 果偏 于 保 守 ．
关键 词 ： 石拱 桥 ； 晕车 ； 十 析 ； 验 验 证 特 结 句分 试 中 图法 分 类 号 ： ４ ． ２ Ｕ４ ８ ２ Ｄ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ ８ ３ ２ ０ ０ ， ０ ＯＩ １ ． ９ ３ ｊｉｓ ． ０ ６ ２ ２ ． ０１ ． ６ ０ ０
型进行验证 ．
桥 梁 净 跨 为 ４ ｔ 全 桥 长 ６ ． ０ｍ． 面 宽 ０ｒ ， ｌ １ ４ 桥
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浆 砌片石 ， 腹段填 料为砂砾 石． 实 主拱 及 腹 拱 圈 宽
大跨石拱桥的设计与结构分析
般 的石 拱 桥 在腹 拱 的端 边 孑 及 中边 孑 分 别 采 Ｌ Ｌ
以适 应拱 上 结构 变形 的需要 及 桥 状 德 胜 口沟 。桥 梁 上部 结构 为 １ ６ ｌ ｘ ０Ｉ 空腹 式等 截 面 用 三铰 拱及 两铰 拱 ， ｌ
该 需 悬 链线 无 铰 石板 拱 ， 部 结 构 为重 力 式 Ｕ型 桥 台 ， 下 扩 面 系 和桥 梁 外 荷载 变 形 需求 。 桥 经计 算 ， 在 腹 拱 以 根据 实 际情 大 基础 ： 梁 全长 ８ ． １， 宽 ｌ ． ｍ： 载标 准 为 公 网 多处 设 置 平 铰 ， 满足 变 形 协调 要 求 。 桥 ００Ｔ 全 Ｉ ３５ 荷 路一Ｉ ， 载验算 ； 级 重 地震 动峰值 加速 度为 ０１ 。 ．５ ｇ
． 构 理论 与分 析手段 、施 丁与 监控 技术 的 限制 ， 在现 代 ２ ２ 拱 上 结 构 形 式 选 择
桥 梁结构 中的应用 与发展 已受到 制约 ， 特别是 大跨度 、
腹拱 由 ８个 等跨 径腹 拱组 成 ， 腹拱 净跨 径 ４０ｍ， ．
． Ｉ． ０ｌ ／ 厚 ． 腹拱 圈结 构形式 为 ４ 重 载石 拱桥 的建设 更 是少 见 。 １０困道德 胜 口 ２号 净矢 高 １ １矢跨 比 １ ． ０４ｍ， 但 １
昌 昌桥 梁 工 程
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大跨石拱桥 的设计与结构分析
雷 晓 刚 ． 祥 远 裴
（ 京 道 通公 路 设 计 研 究 院 ， 京 １ ０ ５ ） 北 北 ０ ０ ３
摘
要 ： 于 常 见 的 巾小跨 径 石拱 桥 一 般 是针 对成 桥 状 态进 行 结构 分 析 ， 对 同时也 常 常 不 计拱 上 结 构 与 主拱 圈 的联 合 作用 。
大跨度拱桥结构优化设计与工程实例分析
大跨度拱桥结构优化设计与工程实例分析作为建筑工程行业的教授和专家，我从事了多年的建筑和装修工作，在这个过程中积累了丰富的经验。
在大跨度拱桥结构的优化设计与工程实例分析方面，我愿分享我所掌握的专业知识和经验。
大跨度拱桥结构设计的首要目标是具备足够的稳定性和承载能力。
通过优化设计可以确保拱桥在施工过程中的可靠性和使用期间的安全性。
在设计过程中需要考虑以下几个关键因素：首先，结构材料的选择非常重要。
对于大跨度拱桥来说，通常采用钢材或混凝土作为主要结构材料。
钢材具有良好的强度和延展性，适合于较大跨度的拱桥设计。
而混凝土则是常用的经济、耐久的材料，也适用于各种不同形式和跨度的拱桥。
其次，拱桥的几何形状对于结构的性能有重要影响。
合理选择拱桥的几何形状可以降低结构的荷载响应和变形。
一般来说，对于大跨度拱桥，采用多节曲线形状可以提供更好的结构稳定性和抗震性能。
此外，拱桥的支座设计也是关键因素之一。
支座的设置应能够承受桥梁的自重和荷载，并提供必要的支撑和稳定作用。
在大跨度拱桥结构中，支座的刚度和阻尼特性的合理选择可以确保桥梁在增大荷载下的稳定性和可靠性。
为了进一步说明这些设计原则，我将以实际工程案例为例进行分析。
XX大跨度拱桥是一座横跨XX河的重要交通枢纽，总长约为X公里。
在该拱桥的设计过程中，我们采用了以下策略：首先，我们通过力学模型和风洞试验，对拱桥的最佳几何形状进行了研究和优化。
结合地质条件和荷载要求，我们最终选择了一种具有多节曲线形状的拱桥设计方案。
这种设计不仅提供了足够的强度和稳定性，还减小了桥梁在风荷载作用下的振动。
其次，我们在支座设计中考虑了桥梁的非线性行为和变形要求。
通过施工过程中的监测和分析，我们确定了合适的支座位置和支座类型，以确保拱桥能够在施工负荷和使用期间的变形保持在合理范围内。
同时，我们还使用了带有橡胶隔震器的支座系统，以提高桥梁的抗震性能。
最后，我们还采用了混凝土预应力技术，提高了拱桥的整体性能和耐久性。
多跨度石拱桥结构仿真分析研究
多跨度石拱桥结构仿真分析研究陈海涛2李文富 曲宝玺31．概述石拱桥具有外形美观，桥身结构坚固承载潜力大，取材方便造价低等优点，所以在我国得到了广泛的应用。
有限元法在现代结构力学，热力学、流体力学、和电磁学等许多领域中，都发挥着重要的作用，而且是一种应用广泛的有效的数值计算方法。
近几年，由于计算机技术及大型有限元软件的发展，桥梁工程界掀起了全桥结构仿真分析技术（structural Simulation for Entire Bridge,SSEB)研究的热潮[1]。
全桥结构仿真分析技术其核心是建立完整、统一的整座桥梁结构分析体系，在该体系下构造全桥所有承载构件的组合形式数学模型，准确模拟承载构件的空间位置、尺寸、材料特性、连接形式和荷载作用等，在此基础上进行大规模的全桥结构效应分析计算，由此得到相对详尽、精确和可靠的分析结果。
该技术克服了传统算法中实施某些假设带来的不足。
因此，全桥结构仿真分析比传统的桥梁分析计算有实质性的提高，可以更广泛地应用到设计桥梁方案、桥梁结构计算分析、桥梁施工过程模拟、准确计算桥梁承载能力、甚至部分替代小比例尺桥梁模型试验等各个方面[2]。
但是，把多跨度石拱桥结构作为一个整体进行有限元分析，目前工程界研究的还比较少。
针对以上情况，本文应用大型有限元分析软件ANSYS 对某一多跨度石拱桥整体结构进行了动静力仿真分析。
2．计算理论2.1 有限元法基本原理和计算过程为[3]：（1）、定义形函数N （x ），进而通过单元节点变量α描述单元域内连续的变量u(x)。
e a x N x u )()(=（2）、定义单元材料的响应，如应力、应变和热流等。
e Ba x u L x ==)]([)(ε)()(x D εεσσ==（3）、形成单元矩阵，建立单元与外界环境的平衡关系： 0=+ee e fa K其中eK 为单元刚度矩阵，e f 为单元节点上的等效外力，ea 为单元节点位移。
刚度矩阵按下式计算：节点等效外力为：（4）、集成。
大跨石拱桥主拱结构动力特性测试与分析
大跨石拱桥主拱结构动力特性测试与分析吴植安【摘要】利用脉动法对大跨石拱桥主拱结构进行了动力特性测试,获取了主拱结构的自振频率、振型及阻尼比的实测数据,又采用MIDAS/Civil有限元软件计算得到主拱结构的动力特性理论解,对比实测结果与理论结果的差异,表明桥梁的实际刚度大于设计刚度,且实测振动曲线与理论计算值基本相符,主拱结构整体刚度\"完好\",试验桥梁结构振动状态正常.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2018(044)036【总页数】3页(P145-147)【关键词】石拱桥;动力特性;脉动法【作者】吴植安【作者单位】太原理工大学,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】U4410 引言大跨石拱桥结构是我国桥梁结构中的主要桥梁结构形式之一，具有施工工艺简单、传力简单、承载能力较好等优点，是我国传统的桥梁结构形式。
在对大跨石拱桥进行检测时，为避免对桥梁结构的破坏，检测时应使用无损检测法检测桥梁的动力性能，环境脉动法作为一种无损检测方法在桥梁动力特性现场测试中得到越来越广泛的应用。
环境脉动法测试结构动力特性具有简便可行、无需专门激振，对结构物无任何损伤等优势，该方法借助于高灵敏度的传感器和动态数据采集设备，采用随机信号数据处理技术对大量动态信息进行分析识别，从而根据测试分析结果得到桥梁的动力特性。
环境脉动检测方法具有现场检测简单，无需使用实际动荷载进行测试，对桥梁结构影响较小等优点。
本文主要根据山西省某大跨度石拱桥现场使用环境脉动检测方法进行动载检测分析。
1 桥梁概况山西某大跨石拱桥上部结构为10 m+108 m+10 m的悬链式变截面无铰拱(主拱)，主跨径为108 m，下部结构为重力式墩台，大桥全长175 m，桥面宽度为7m+2×0.75 m，矢高16.37 m、高18.5 m；主拱圈采用变截面悬链线无铰拱，拱轴线系数为3.142，拱厚变换系数0.4，拱顶厚1.62 m。
大跨度桥梁空间几何非线性仿真分析的研究
大跨度桥梁空间几何非线性仿真分析的研究
杨琪;黄建跃
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2005(030)001
【摘要】研究用空间稳定函数法和大位移、大转动坐标转换矩阵相结合(欧拉角)进行大跨度桥梁空间几何非线性分析;运用面向对象C++开发了相应的仿真分析软件模块;以南京二桥作为实桥算例进行了全桥仿真分析.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】杨琪;黄建跃
【作者单位】广东省高速公路有限公司,广东,广州,510100;广东省交通集团有限公司,广东,广州,510100
【正文语种】中文
【中图分类】U441+.6
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多跨度石拱桥结构仿真分析研究
多跨度石拱桥结构仿真分析研究
陈海涛;李文富;曲宝玺
【期刊名称】《华北水利水电学院学报》
【年(卷),期】2006(027)004
【摘要】应用三维有限元程序对某一多跨度石拱桥整体结构进行了动静力仿真分析.研究结果表明,多跨度石拱桥作为一个整体,其自振频率较为密集,桥梁具有足够的安全裕量.计算结果符合实际,可作为其他石拱桥设计时参考.
【总页数】3页(P7-9)
【作者】陈海涛;李文富;曲宝玺
【作者单位】华北水利水电学院,河南,郑州,450011;辽宁润中供水有限责任公司,辽宁,沈阳,110003;辽宁润中供水有限责任公司,辽宁,沈阳,110003
【正文语种】中文
【中图分类】TV314;U448.22
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大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究
摘要：阐述了全桥结构仿真分析的基本思路。
结合丹河新桥这—世界最大跨度石拱桥的实例，详细介绍了如何建立由多种单元组合而成，包括上部结构、下部结构和地基在内的全桥结构仿真分析模型，并借助上述模型，进行了结构分析计算。
计算结果表明：全桥结构仿真分析技术在大跨度石拱桥的分析计算中，能得到较传统计算理论更加详尽和精确的结果，有着良好的应用前景。
关键词：大跨度石拱桥；全桥结构仿真分析；拱架施工；结构动力特性
1 引言
我国的石拱桥建设具有悠久的历史，早在1400年前修建的赵州桥被誉为“国际土木工程里程碑”。
现代桥梁建设中，石拱桥虽然在跨度上不再具有竞争力，但是在石材丰富、地质条件良好的山区修建桥梁时，形式优美的石拱桥仍不失为一个好的桥式选择。
全桥结构仿真分析(SSAEB：Structural Simulation Analysis for Entire Bridge)是近年发展的一种桥梁结构分析技术思想，实质是在全桥统一结构分析体系下，整座桥梁所有承载构件组合有限单元模型的计算分析。
本文将以丹河新桥这一世界第一跨度石拱桥(跨度达146m)为工程背景，将全桥结构仿真分析这一现代的桥梁分析技术运用于石拱桥这一传统桥式的分析计算。
2 全桥结构仿真分析技术简介
在传统桥梁计算方法中，为了将实际的桥梁结构转化为力学模型，多年来沿用了多体系假设、多平面假设、上下部结构假设、铰接与刚性连接假设等分析方法。
近20年来，随着计算机技术的进步，桥梁结构分析经历了从线性计算到非线性计算，从静力计算到动力计算，从平面计算到空间计算，从局部模型计算到全桥模型计算的过渡。
“全桥结构仿真分析”的技术思想提出按照全桥所有承载构件(包括地基)的直观几何形状，空间位置及力学特性，采用实体、板壳、梁、杆、索等多种单元分别予以模拟，并将所有单元组合成为整座桥梁完整、统一分析的体系，在此基础上进行大规模的全桥结构效应计算，由此得到相对详尽、精确和可靠的分析结果。
采用全桥结构仿真分析技术已对国内外多座不同形式复杂桥型进行了结构分析，主要包括：南京长江二桥斜拉桥(主跨628m)，泸州长江二桥连续刚构桥(主跨252m)，广州丫髻沙钢管混凝土系杆拱桥(主跨360m)，粤海通道琼州海峡铁路轮渡工程铁路栈桥，丹河新桥石拱桥(主跨146m)，宜昌长江公路大桥悬索桥(主跨900m)，伦敦千年桥人行桥(the Millennium Bridge)等。
3 丹河新桥全桥结构仿真分析
3．1 全桥结构仿真模型的建立
丹河新桥为晋城至焦作高速公路上一座跨越丹河的特大型桥梁。
变截面主拱圈材料为料石。
采用有拱架的砌筑方案施工。
拱架为钢木联合结构，下部为万能杆件为主拼成的钢支架，上部为以木排架为主的木拱盔。
主拱圈采用分环砌筑方式，共分五环。
施工时先砌筑第一环，第一环不合拢，在第一环上砌筑第二环，第一、二环同时合拢。
再依次砌筑第三、四、五环，并采用单环合拢的方式。
依据施工的进程建立了多个阶段的仿真分析组合模型，其中，砌筑第五环拱圈施工阶段全桥结构仿真模型(图1)具有52000多个单元，近22000个节点，成桥阶段全桥结构仿真模型(图2)具有12000多个单元，8700多个节点。
将桥址处沿桥长220m，宽50m，深约30m范围内的土体用八节点三维实体单元模拟，并在底部和外围施加固定约束。
而基础亦采用八节点三维实体单元模拟，相对于土弹簧法，这种处理边界条件的方法更简单并符合实际，对于桩身自身的受力也可以很好地体现。
如果在桩体与土体之间加入可以很好地反映土体性能的接触单元，则可以在一定程度上模拟桩—土—结构的相互作用。
由于全桥结构仿真模型由各种单元组合而成，在不同单元过渡的区域可能产生自由度不协调的情况，可以采用特定的接触单元(过渡单元)进行处理。
建立全桥结构仿真模型时，在力求真实反映结构的几何尺寸、空间位置以及材料特性的前提下，还应考虑施工过程中材料特性的变化及结构的体系转换效应等因素。
例如，在砌筑主拱圈过程中，第五环石料堆放完成时，由于该环还未形成结构，不能承受荷载，故其弹性模量应取一较小值。
当砌筑拱上结构时，该环就已形成结构，弹性模量取实测值，此时整个主拱圈共同受力。
3．2 施工过程及成桥阶段的仿真分析
由于施工拱架高达70m，自重较大，且拱圈污工重量巨大，因此钢支架能否承受施工过程中产生的竖向力和水平力是分析计算关心的重点。
传统的桥梁计算方法不考虑拱圈和拱架的联合作用，直接将拱圈重量的70％作用到拱架上。
一般的有限元分析方法将拱圈各环分作等宽的二维实体单元，考虑了拱圈和拱架的联合作用。
全桥结构仿真分析模型不但考虑了拱圈和拱架的联合作用，而且考虑了拱架受力在诸如侧向风力等横向力作用下的沿桥横向受力不均匀性。
以钢支架第5号塔架柱靴(即每个塔架与基础相连的四根较短杆件)为例介绍仿真分析结果。
如表1所不，其中“仿真MAX”指每列塔架共20根柱靴轴力最大值，“仿真”指这20根柱靴平均轴力，“传统有限元”指用一般有限元方法分析的柱靴平均轴力，另外按照70％加载第五环时的柱靴平均轴力为129t。
从表列结果不难看出，仿真分析平均值与一般有限元方法分析所得结果相近，第五环合拢时结果与传统桥梁计算方法的简化计算所得结果也很接近。
但考虑了空间结构及侧向来风的影响，每列塔架20根柱靴受力不尽相同(背风侧通常较大)，最大值约超出平均值20％左右，而实际设计中应由最大受力柱靴控制尺寸。
在整个施工过程中钢支架所有杆件应力是否始终满足允许应力是施工阶段拱架计算关心的主要问题。
由仿真分析计算结果可知最大杆件压应力为-208．0MPa，最大杆件拉应力为89．5MPa，绝大部分杆件应力值在-170．0～86．0MPa之间。
产生最大压应力的杆件共两根，分别是第8号塔架第一根横梁上第一、二节间右侧竖杆。
压应力水平最大的几组杆件位置如图3所示。
仿真分析结果显示最大应力杆件位于第2、8号塔架与横梁相交区域，主要原因在于第2、8号塔架承受较大轴力，且梁柱联结部位受力复杂，塔架实为压弯构件。
虽然设计者在此设置了斜撑予以局部加强，但各节间依然承受较大的轴力和弯矩的联合作用，因此杆件应力较大。
由仿真分析结果可知，由于在仿真分析模型中钢支架的每一根杆件均是作为一根空间杆单元来处理的，因而可以方便地求得每一根杆件的内力，及内力最大杆件的具体位置。
拱桥主拱圈抗压性能很好而抗拉性能较差。
在施工阶段主拱圈并非单纯推力拱，而是与支架联合受力的高次超静定结构。
因此，拱圈中可能出现拉应力，计算施工阶段主拱圈拉应力是否超限是计算中需格外关注的。
从分析结果可看出主拱圈能满足受力要求。
3．3 拱上建筑的联台作用
丹河新桥腹拱圈连续，桥面未断开，拱上建筑刚度较大，在计算中应考虑与主拱圈的联合作用。
通过仿真分析发现，不考虑联合作用时主拱圈应力计算最大值提高了6．1％，是偏于安全的。
而对拱上建筑的应力分布及局部应力大小的影响较大，如图4和图5所示，末考虑联合作用时，腹拱墩为一受压构件，全截面承受压应力，而考虑联合作用时，腹拱墩为一压弯构件，局部产生拉应力。
通过比较拱上建筑的变形，不难发现末考虑联合作用时腹拱墩纵向位移和扭转很小，而考虑联合作用时腹拱墩与主拱圈固结，随主拱圈产生了较大位移。
鉴于腹拱墩与主拱圈连接处的刚度比及连接形式很难用简单方式描述，因此杆系有限元方法很难准确模拟腹拱墩的边界条件，而全桥结构仿真分析的方法则可以较好的模拟实际结构。
3．4 丹河新桥动力特性分析
分析和认识大跨度石拱桥的动力特性是进行地震反应分析和抗震设计的基础。
全桥仿真分析建模准确地描述了结构形式及支承连接条件，并能较好地模拟基础与地基之间的相互作用，保证了动力特性计算的准确性。
尤其是对于高阶振型的准确把握有利于分析地震中较易遭受破坏的细部结构，诸如挡块等抗震构造措施的受力情况。
现列出前10阶自振频率(见表2)及部分振型(见图6～9)。
在此基础上可进一步进行全桥地震反应分析及抗震设计。
第一阶振型为侧向对称挠曲，且前10阶振型中有5阶在竖向平面以外，说明该桥横向刚度较小，这主要是由其较小的宽跨比(1／6．1)决定的。
而高阶振型比较复杂，因为它们受到了结构形式、构件连接等多种因素的影响。
4 结论与展望
运用全桥仿真分析技术进行大跨度石拱桥分析，能够在统一的结构分析体系下模拟整座桥梁。
这一过程看似复杂化了计算模型，实则更加面向分析对象(大跨度石拱桥)，将设计者的精力由如何合理地简化、抽象结构计算模型更多地转移到对结构本身受力性能的分析。
虽然石拱桥全桥结构仿真分析力求真实模拟实际结构，但仍采用了诸如拱架同时、均匀卸落的假设。
在实施仿真分析的过程中，可通过施工监控实时监测采集拱架的真实变形和受力情况，并据此随时修正仿真分析模型，将仿真分析计算的结果通过施工控制指导施工，使施工过程向智能化和集约化方面发展。
随着计算机技术的飞速发展，全桥结构仿真分析技术思想在未来大跨度石拱桥的分析中有着良好的应用前景。