系杆拱桥横梁内力分析
钢箱系杆拱桥端横梁局部受力分析
钢箱系杆拱桥端横梁局部受力分析
在实际工程中,相关人员针对局部构件的研究主要集中在拱桥拱脚或者吊杆端部等位置,而对于系杆拱桥端横梁的细部分析文章涉及较少。
端横梁作为该类型桥的关键局部构件,拱脚、主梁、支座均与端横梁进行交汇,其受力复杂,同时端横梁本身的构造也是十分复杂,因此对端横梁进行局部受力分析是十分必要的。
本文以贵州省遵义市湘江河大桥为工程背景,使用有限元软件Midas/civil
建立全桥整体模型,进行施工阶段分析,确定了典型施工阶段荷载工况,结合笔者现场施工监控,采集主梁位移、控制截面应变、索力等数据,比较实测值与理论值,验证了整体模型可靠性,为端横梁局部受力分析可靠性奠定了基础。
在整体模型基础上提取截断面边界内力值,采用大型通用有限元软件Midas/FEA建立了端横梁局部模型。
对端横梁进行典型施工阶段及考虑移动荷载作用下的细部分析,明确了端横梁各构件应力分布情况。
通过第四强度理论,考察了端横梁各构件材料强度性能,发现端横梁各构件基本满足强度要求,仅有个别拱脚处横隔板应力值超过容许拉应力。
为了改善拱脚下个别横隔板应力值超过容许拉应力的情形,文章从拱脚下横隔板厚度、横隔板布置数量以及横隔板几何形状三个方面进行了局部区域设计方案的探讨,提出了针对性的改善措施。
本文研究结果可为该类型桥梁的设计、施工提供一定参考依据。
同时,可为该桥在后续结构检测、保养及日常维护中给予相关理论支撑。
斜系杆拱桥内力分析
斜系杆拱桥内力分析斜系杆拱桥是一种采用斜杆作为支撑单元的桥梁结构，结构稳定性好，适用于跨度大，荷载反复变化的情况。
在斜系杆拱桥中，内力分析是拱桥设计中重要的一个环节，主要用于确定桥梁各个部位的荷载分布和应力情况。
本文将从斜系杆拱桥的内力分析入手，详细探讨内力分析的基本原理和方法，并结合实际案例进行分析。
一、斜系杆拱桥内力分析的基本原理斜系杆拱桥内力分析的基本原理是基于静力学和弹性力学原理。
在斜系杆拱桥中，内力主要包括桥梁受力的弯矩、剪力和轴力等。
其中，弯矩是桥梁在荷载作用下沿梁轴方向的弯曲产生的力矩，剪力是梁体在支点处的水平力，轴力则是沿梁轴方向的拉伸或压缩力。
内力分析涉及到结构的负载分析和支撑体系的分析。
支撑体系主要包括拱杆、斜杆和基础。
负载分析则是对自荷载、活荷载以及温度变化等因素的考虑，具体涉及到桥梁的载荷、重量和惯性力等问题。
在实际分析中，内力的计算可以利用网格法、有限元法、应变能法等方法进行模型计算，或者采用理论方法进行简化计算。
二、斜系杆拱桥内力分析的方法1.荷载分析荷载分析是内力分析的第一步，主要是确定桥梁所受的各种荷载情况。
常见的荷载包括自重、车辆荷载、人行荷载、风荷载和地震作用等。
其中，车辆荷载是最具挑战性的，因为车辆荷载的大小、速度和方向都不确定，需要通过统计学方法进行分析。
2.静力分析静力分析是内力分析的第二步，主要是通过静平衡条件和桥墩的反力来确定桥梁内力。
在静力分析中，需要注意的是，在计算支撑系数时，不应贪图简便而忽略了支撑杆的长度、梁体的弯曲弹性和支撑杆的形态弹性等因素。
另外，应当根据实际情况考虑支撑体系的完整性。
3.弹性分析弹性分析是内力分析的第三步，主要是针对计算支撑系数时的偏差和不确定性，采用一些弹性理论方法进行调整。
弹性分析包括采用杆系理论、梁理论、板理论和壳理论等方法进行模拟计算，并综合考虑材料的弹性和形变等指标。
弹性分析的结果可以用来优化设计。
三、实例分析：金沙江跨江大桥的内力分析金沙江跨江大桥是一座跨越金沙江的斜系杆拱桥，跨度达到了1018米，是世界上跨度最大的斜系杆拱桥之一。
拱桥施工阶段内力分析及稳定性计算
拱桥施工阶段内力分析及稳定性计算拱桥在施工阶段内力分析及稳定性计算是非常重要的，它可以帮助工程师们确定结构的各个部分是否能够承受施工荷载，并确保施工过程中的稳定性。
以下是拱桥施工阶段内力分析及稳定性计算的相关内容。
一、拱桥施工阶段内力分析在拱桥的施工阶段，会有一些特殊的荷载作用于拱体结构上，如临时支架的荷载、预应力张拉荷载、混凝土浇筑荷载等。
为了确保拱体结构在施工过程中的稳定性和可靠性，需要进行内力分析。
1.临时支架荷载：在拱桥施工过程中，为了支撑拱体结构和保证其稳定性，需要设置临时支架。
临时支架荷载包括支架的自重及对拱体的水平力和垂直力的传递。
通过对临时支架的结构分析，可以确定支架荷载的大小和作用点位置，从而计算出对拱体的力的大小和方向。
2.预应力张拉荷载：对于预应力拱桥，在施工阶段需要进行预应力张拉，这会对拱体结构产生额外的荷载。
预应力张拉荷载的大小和作用点位置需要通过对预应力张拉过程的分析和计算得出。
3.混凝土浇筑荷载：在拱桥施工过程中，需要进行混凝土浇筑，浇筑的过程中会对拱体产生荷载。
这些荷载的大小和作用点位置需要通过对混凝土浇筑过程的分析和计算得出。
通过对上述荷载的分析和计算，可以得到拱体结构在施工阶段的内力情况，包括受力情况、受力大小和作用点位置等。
拱桥在施工阶段的稳定性计算是为了确保拱体结构在施工过程中的稳定性。
稳定性计算主要包括以下几个方面。
1.施工阶段的整体稳定性：在拱桥的施工过程中，需要对整个结构的稳定性进行计算。
主要包括拱体的整体受力情况、结构的整体平衡情况等。
通过计算和分析，确定施工阶段的整体稳定性。
2.临时支架的稳定性：临时支架在施工过程中起到支撑和稳定拱体结构的作用，需要进行稳定性计算。
主要包括支架的稳定性分析、支架的轴力和弯矩计算等。
通过计算和分析，确定临时支架的稳定性。
3.拱体受力部分的稳定性：拱体受力部分是拱桥中最重要的部分，需要进行稳定性计算。
主要包括拱体的受力分析、拱体的轴力和弯矩计算等。
系杆拱桥力学性能分析
系杆拱桥力学性能分析姓名：翟硕学号：73 专业:机电系杆拱桥作为拱桥家族中的一员，具有拱桥的一般特征，又有自身的独有特点。
它是一种集拱与梁的优点于一身的桥型，它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，可以充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。
一、拱形形状系杆拱桥通过细杆与桥体相连，减少桥体由于自重而产生的变形，增加桥体承重能力。
通过合理的设计拱形形状可以使每根细杆所受应力相同，达到最大承重的效果。
如图2所示，为系杆拱桥的简图。
L为桥拱的跨度。
图 2图 1由于桥体重力分布均匀，而每根细杆给桥体力相同，因此可以认为桥体受到均匀载荷q。
受力分析如图3所示。
图 3两只支脚所受力F=qq2⁄在桥面上任意一点所受到的弯矩M=qq(q−q)2假设挠度为ω，转角为θ。
q2q qq =q qqθ=qqqq =∫qqqqq+q解得ω=−qq24qq(q3−2qq2+q3)由胡克定律，每根杆所受应力σ=E qq q其中Δy=−ω由此可知，桥拱形状y=qq24qq(q3−2qq2+q3)当x=q2时，q qqq=5qq 4384qq 二、桥拱简单强度计算对桥拱受力分析，如图4所示图 4其中q 1是桥拱受系杆拉力所等效的均匀载荷，F与q q 分别为桥体给桥拱垂直与水平方向的拉力。
由于桥拱垂直方向受力平衡，故 F =q 1q2在A 点列桥拱右部分力矩平衡q q ∗q qqq +∫q 1qqqq 2⁄0=q ∗q /2解得 q q =48q 1qq5qq 在（x,y ）点处受到的力矩为Mq q ∗q +∫q 1qqq q=q ∗q +q解得 M =q 1(4q 4−8qq 3+5q 2q 2−q 3q )10q 2当 x=(12±√24)q 时， q qqq=−q 1q 2160假设桥拱截面形状为圆形，直径为d 则桥拱所受最大正应力 q 1qqq=q qqq q=q 1q 25qq3三、桥体简单强度计算对进行桥体受力分析，如图5所示图 5假设桥体截面为宽度为b，厚度为c的正方形。
斜系杆拱桥内力分析
斜系杆拱桥内力分析
斜系杆拱桥是一种结构，在建筑、土木、矿山等领域被广泛应用。
在设计斜系杆拱桥时，需要分析桥梁内力情况，以保证桥梁的健康和安全。
斜系杆拱桥的内力主要有弯矩、剪力和轴力。
下面将分别介绍这三种内力的分析方法。
弯矩分析
弯矩是物体在受到力的作用下发生的弯曲变形时产生的一种力矩。
斜系杆拱桥由于自身的结构特点，在受到荷载时会产生弯矩。
在分析弯矩之前，需要先计算出有效荷载以及荷载集中位置。
之后，可以采用《钢结构设计规范》中的计算公式，确定弯矩的大小。
剪力分析
剪力是物体在受到垂直于物体长度方向的力的作用下，沿物体割裂面上产生的切应力。
在斜系杆拱桥中，荷载作用于桥墩上，由于墩柱的刚度限制，会产生剪力。
为了计算剪力，需要先找到荷载集中的位置和反力。
之后，可以采用法曼原理进行计算，或使用三角形法、割线法等方法，推算出各个截面上的剪力值。
轴力分析
轴力是物体在受到同向、相反的拉/压力的作用下，产生的拉/压力。
在斜系杆拱桥中，由于斜系杆的存在，会产生轴向压力。
计算轴压力应采用解杆法或力平衡法等方法，以确定每根斜杆受力的情况。
总结
斜系杆拱桥是一种结构复杂的桥梁，其内力分析需要考虑多个因素。
在进行内力计算时，需要了解各种计算方法，合理选用不同方法进行计算，从而保证桥梁的结构安全和可靠。
系杆拱桥静载试验实例及分析
检
坝
、
矩， 布载如 图 ４所示 ； ④ 第 四工况 为计 算北侧 拱肋和北 侧系梁 １ ／ 面最大正 ４截 弯矩 ， 布载如图 ５ 所示 ；
Ｂ＝Ｓ ／ ｓ ｅＳ
杆， 由吊杆传递到拱肋 。 在主梁分析时 ， 每片主梁分配到 的内力
大小随活荷 载作用位置 以及大小的不同而不同 ， 对于一般的桥
ｓ—试验荷载作用下实际量测 的应力（ ｅ 或挠度 ） 值 ｓ一试验荷载作用下 的理论计算 应力 （ ｓ 或挠度 ） 值
梁结构可 以采用 近似理论来计算 ，通 常引入荷载横 向分配系 数， 将复杂的空间问题用简单 的平 面问题来求解 。 目前常用 的
个重要指标 。一般要求 卵 ， ≤１ 值越小 ，结构 的安全储备越 大 。试验 桥跨 在对 称荷 载 和偏 载 条件 下 ，应力 校 验系 数在 ０７ ． ２～０８ ， ．６ 挠度校验 系数 为 ０８ Ｏ９ ， 明满足正常使用 的 ． ２一 ．５说 预应力桥梁强度要求 。
４１试 验 荷载 的确 定 ．
以试验荷载作用下拱 肋与主梁跨 中以及 吊杆控 制截面为 例 ，对该桥试验原始数据与有限元 软件 Ｍ Ｄ Ｓ理论计算值进 ＩＡ 行对 比， 分析得出各测点应力与挠度校验系数 ， 如表 １ 所示 。 ４． ．３数据分析与评定 ４
４ 静载试 验
一
①校验 系数 钉是评定结构工作状况 、 确定桥梁承 载能力 的
系梁 拱 肋
３４ ／ Ｌ １４ ／Ｌ ｌ２ ，Ｌ ３４ ／Ｌ
测点
ｌ４ ／Ｌ １２ ，Ｌ
大跨径钢箱系杆拱桥拱梁结合段局部受力分析
第1期（总第214期）2021年2月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGＮｏ．１ （Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２１４）Ｆｅｂ． ２０２１大跨径钢箱系杆拱桥拱梁结合段局部受力分析周 云 岗，洪 慧 卿，鄢 余 文[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092]系杆拱桥是由拱肋、系梁、系杆、吊杆相互联结而成的外部静定结构。
拱梁结合段为拱肋、系梁、横梁和水平系杆交汇点，受力复杂，需进行精细化局部分析，以获得准确的结构受力状态[1]。
拱梁结合段局部分析方法主要有2种：一是基于圣维南原理[2-6]，截取局部结构进行分析；二是建立混合模型[7-8]，拱梁结合段采用板壳或实体单元，其余构件采用梁单元，进行整体分析。
混合模型较为复杂、费时且效率较低。
工程实践中，普遍采用截取局部结构建立有限元模型进行分析[9]。
拱梁结合段局部分析关键点是根据结构的特点，选择合适的边界条件和加载方式，分析获得符合实际受力情况的计算结果。
基于上海市浦星公路跨航道主桥拱梁结合段进行局部分析，对上述关键问题进行探讨。
1 工程概况浦星公路跨航道主桥为下承式钢箱系杆拱桥，桥梁理论跨径230 m，总长237 m，桥宽43.4 m。
拱肋和系梁采用钢结构，桥面系采用钢-混组合结构。
主桥拱肋平面内倾12°，拱肋轴线中心距在拱梁结合段为31.5 m，拱顶处为12.372 m。
拱肋为二次抛物线，平面内矢高46.0 m，矢跨比1:5。
系梁收稿日期：2020-11-03第一作者简介：周云岗（1980—），男，高级工程师，工学博士，主要从事大跨度桥梁设计理论工作。
摘要：基于上海市浦星公路跨航道主桥拱梁结合段工程，针对钢箱系杆拱桥拱梁结合段的受力特点，建立拱梁结合段板壳有限元分析模型，对比研究边界条件的模拟方式，分析拱梁结合段拱梁整体腹板、支座加劲板和系杆锚箱等关键区域的应力分布情况。
研究表明，拱梁结合段最不利受力板件为拱梁整体腹板、支座横隔板及系杆锚箱，应力集中点主要位于整体腹板与支座加劲板顶部相交处，拱梁整体腹板最大应力分布在拱肋和系梁交接线处，不宜在该节段设置分段线进行现场连接施工。
钢管混凝土系杆拱桥空间受力性能分析
个索单元、２６８个板单元（见图３）系粱和横粱预 应力通过节董荷载作用干模型．忽略曲线配筋的 韧弯矩措构件长度变化的影响，模型没有反映顶 拱度及索力谓整影响
纵桥向的荷载也不是按和杆分配此外，通过吊杆
横粱传递的荷载将在系粱上产生扭矩，ｍ吊杆横 粱卫对其有约束作用这些空间受力是平面模型 无法反映的
目３
ｉＭｉ限Ⅱ《■Ⅻ侧目
粱与系架帽接处的负弯矩空间模型中则根据实
际构造将吊杆横粱与系梁固结在一起．分析表明 吊杆横粱受力状态界干简支粱和吲端粱之阃设 吊杆横粱的梁端负弯矩与踌中正弯矩之比的绝对
而当荷载直接作用在端横梁上时．端横梁上的面 内弯矩将引起系粱和拱肋扭转，即８４．５％端横粱 面内弯矩转化为系粱扭矩．而仅有９％转化为拱
摘要：以郑州黄河公路二桥主桥为分析对象，建立桥梁上部结构的平面与空闻有限元模型，对活载横向分 布系数，横梁、拱肋和系梁的受力特点进行比较分析，重点考察结构的空间受力问题，并分析了结构第一类空 间稳定系数及其主要影响因素．分析结果表明，活载横向分布系数采用杠杆法与空间分析结果相近，可用于 设计计算之中；系梁承受有较大的扭矩；吊杆横梁的受力性质接近于简支梁，而端横粱的受力要进行空间分 析，考虑系梁扭矩的影响；Ｋ撑中的斜撑和系粱安装支架对提高结构稳定系数贡献较大． 关键词：钢管混凝土；系杆拱桥；空问；受力性能 中图分类号：Ｕ４４８．２２＋５ 文献标识码：Ａ 文章编号：０３６７—６２３４（２００５）增刊一００７８—０５
的桥面板时，椅载传力途径介于上述两种情况之 问 从以上分析可以看出，无论荷载作用在什么
线的距离有关，但并不足简单的力与ｍ确丰Ⅱ乘桥
ＩＡＩ荷载在拱脚处系粱产生的扭销影响线（辛【｝纵桥 向）近似为三状抛物线，倚拽作用在跨中时产牛 的扭矩煨大当桥面荷载与系粱间距从Ｉｍ增大 到２ｍ时。拱脚处系粱扭矩增大约３５％
三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥动力特性分析
三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥动力特性分析
首先，三拱肋钢管混凝土系杆拱桥的结构特点决定了其在动力特性上
具有一些独特之处。
该桥采用了三拱肋结构，这种结构不仅具有良好的刚
性和稳定性，还可以有效地抵抗水流的冲击力。
此外，钢管系杆的使用可
以增加桥梁的承载能力和抗震性能，提高整体结构的安全性。
其次，桥梁的动力特性主要受到外部载荷的作用。
一江海大桥作为一
座大型桥梁，通常承受车流、风荷载等多种外部载荷。
在进行动力特性分
析时，需要考虑这些载荷的作用，以及它们对桥梁的振动反应的影响。
在动力响应方面，需要分析桥梁不同部位的振动特性。
对于一江海大
桥来说，可以将其分为上部结构和下部结构两个部分进行分析。
上部结构
主要包括桥梁桥面、支撑系统以及系杆等部分，而下部结构则包括桥墩、
桥台等。
在动力响应分析中，需要考虑横向和纵向的振动模式，以及与桥
梁不同部位的振动频率。
最后，基于动力特性的分析结果可以为一江海大桥的设计和施工提供
指导。
通过分析桥梁的结构特性和动力响应，可以确定适当的施工方法和
材料选择，以确保桥梁的安全性和稳定性。
此外，在桥梁设计中还可以考
虑一些抑制振动的措施，如阻尼器和疏松层等，以减小振动对桥梁的影响。
综上所述，对于三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥的动力特性分
析是一项重要的工作。
通过对桥梁结构的重要特性、载荷作用、动力响应
等方面进行分析，可以为桥梁的设计和施工提供指导，确保桥梁的安全性
和稳定性。
混凝土系杆拱桥面板对结构内力影响的探讨
个主要施工工况 ， 分别对 比两种情况下拱肋、 系梁以
及 吊杆 的 内力 ［ ＿ ６ ］ 。施 工工 况按 照施工 阶段 中所 有 结 构 荷载 依次 累加 ， 具体施 工 工况 如 下 ： 工况 １ ： 张 拉 横
梁第二批钢束 ； 工况 ２ ： 张拉吊杆二次 ； 工况 ３ ： 张拉系 梁第三批钢束； 工况 ４ ： 拆除系梁支架 ； 工况 ５ ： 桥面铺
混 凝 土 系杆 拱 桥 面 板 对结 构 内力 影 响 的探讨
伍 冠 石
（ 江西 同济工程设计有 限公 司 ， 江西 南 昌 ３ ３ ０ ０ ０ １ ）
摘 要： 为研究混凝土系杆拱桥 面板对桥面系 刚度贡献的大小 ， 该文结合工程 实例 ， 对 比分析 了桥 梁整体结 构在预制桥 面板是否
野往／ ｍ
（ ｂ １ 轴力 图
图 ４ 工况 ５作用下拱肋 弯矩和轴力图
观察拱肋在工况 １ ～工况 ５ 作用下的弯矩与轴
力图， 两种 结构 中其 数值 相 差 很 小 ， 且该 值 变 化趋 势 相 同 。因此可 以得 出 ， 桥面板 是否参 与结 构受 力对拱 肋截 面 的弯矩 和轴力 影响很 小 。 （ ２ ）系梁 的 内力 。限于篇 幅 ， 本 文 只列 出 了工况 ５作用 下 系梁 的 内力 图 ， 如 图 ５所示 。
参与共 同工作的两种极端情况下 的拱肋 、 系梁 、 横梁和 吊杆的内力 ， 在此基础上 提出了桥梁结构计 算时可 以不考虑桥 面板作用 的
建议 。
关键词 ： 桥面板 ； 刚度作用 ； 结构受力 分析
中图分类号 ： Ｕ４ ４ １ ； Ｕ４ ４ ８ ． ２ ２ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ５ ７ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ — ０ ０ １ ３ — ０ ３
刚架系杆拱桥连接部位受力分析
且受系杆强大集 中力的作用 ，容易在主拉应力方向 力更 为 复杂 ，尤 其 是 边 拱 与 刚性 系杆 连 接 区域 （图
发 生开 裂 ，因此 对于这 个部 位 的受力应 当引起 重视 。 ２）要 承受拱 肋 与 系杆 传 来 的轴力 与弯 矩 、支座 的反
深 圳北 站大 桥 和 四川 成都青 龙场 立交 桥对 该 部位 都 力和系梁的预应力 ，在横向还要承受端横梁的弯矩、
关键 控制 点之 一 ，因 此 有 必 要 对该 区域 进 行专 门 的
研究 ，结合 有 限元 仿 真 精 细 化 分 析 和大 比例模 型 试
验 ，以定 量地得 出在 各 种 不 利 工 况下 其 应 力分 布 状
况及变形特征 ，用 以指导设计 ，确保结构的安全。
图 １ 桥 型布置 图
元模 型 采用 了 ３种 单 元 ：外 部 钢 箱 与拱 肋 采 用 四结
点等参壳单元 ，系梁 与端横梁混凝土采用八节点六
面体单元，系梁与端横梁 中的预应力筋采用空间杆
单 元模 拟 。
●！± 苎． 曼 兰§，ｅ＾
图 ２ 连 接 区域 构 造 图
荷载取 自全桥结构有限元模 型分析结果 ，同时 为避免 在加 载部 位 出现 应力 集 中现象 而对 有限元模 型进行 了以下 处 理 ：在拱 肋 上 下 弦管 加 载部 位 各 延
系杆拱桥中吊杆张拉顺序对系梁内力的影响分析
配套锚具采用带有球形支座的冷铸锚 ， 吊杆钢丝标准 强度为 １ ６ ７ ０ ＭＰ ａ ， 吊杆张拉采用单端张拉 ， 张拉端 设 于拱肋 顶部 ， 固定 端设 于系 梁底 部 。
（ ３ ）系梁及横 梁 。系梁 、 横 梁 按 Ａ类 预应 力 混凝 土构件设计 ， 系梁截 面为矩形 实体 截面 ， 系梁 高 １ ． ８ ｍ，
杆拱桥为例 ， 计算 了 ２ 种典 型施工 流程条 件下 ， 不同的吊杆张拉顺序对系梁内力 的影响， 所得结论 可供同类桥梁设计 、 施 工时参照
比较 。
关键词 ： 系杆拱桥 ； 吊杆 ； 张拉顺序 ； 系梁
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ４ ８ ． ２ ２ ． ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ５ ７ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ６ ８ ５ — ０ ３
强度低松弛钢绞线 ， 标准强度为 １ ８ ６ ０ ＭＰ ａ ＿ ｇ ］ 。配套
锚具 采用 ＯＶＭ 锚 具 ， 塑料 波纹 管成孔 。
新建 桥 梁横 断 面布 置 为 ０ ． ５ ｍ（ 护栏） ＋１ １ ． ５ ｍ （ 机 动 车道 ） ＋５ ｍ（ 非机动车道） ＋２ ． ５ ｍ（ 人行 道） ， 全宽 １ ９ ． ５ ｍ， 上 部结 构采 用 Ｌ 。 －８ ０ ｍ 下承式 钢 筋混 凝 土简 支 系 杆 拱 桥 。拱 肋 的 理论 计 算 跨 径 为 ８ ０ ｍ，
１ Ｏ ＭＰ ａ ， 线膨 胀 系数 为 １ ． ２ ０ ×１ Ｏ ℃。
１ ７ ． ８ ３ ＭＰ ａ ＜２ ２ ． ６ ８ ＭＰ ａ 。施 工 阶 段 中拉 应 力 最 大
宽１ ． ３ ｍ。
１ 实例概述
窑 河桥 位 于 Ｇ２ ０ ６淮南 市上 窑镇 。老桥 为 １ ｍＸ ６ ０ ｍ 刚架拱 桥 ， 全宽 １ ６ ． ５ ｍ。根 据 道 路 改 造 要 求 ， 结合 路 面分 幅 ， 对 老 桥横 向布置 进行 调 整加 以改 造利 用， 并 在 老桥 下 游 ５ ｍ 处新建右 幅桥梁 ， 新、 老 桥 分
钢管混凝土系杆拱桥内力计算方法分析
杆件体系 ， 其结构内力计算方法有两种 ： 既分别按照 平面结构和空间结构来考虑 ， 采用平面和空间杆系 有限元计算程序。本文将就两种结构 的内力特性 、
两种方法的计算结果等进行简要 比较分析 ， 从而为 该桥型结构计算提供较简明、 准确的方法。 ２ 结构 受力及 计算 特 点 钢管混凝土系杆拱桥 由系梁 、 拱肋及吊杆组成
但是在实际设计 中， 尤其对于 中小跨径系杆拱 桥， 通常按照平面结构分析方法 ， 忽略横梁作用的影 响， 一般以一片拱架为研究对象， 把桥面系恒载均摊
给两片拱架 ， 活载采用荷载横向分布原理分配给计 算拱架， 按照平 面有限元法计算分析。下面就以实 桥为例， 分别采用两种方法进行 内力计算 ， 并对计算 结果加以比较分析。 ３ 工程 实例
Ａｂ ｔ ｃ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｔｋ ｓｔｅａ ａｙｉ ｏ ｅｉ ａ ｔ ｏ ｆｃｅ ｔ ａｃ ｌｔ ｇｍｅ ｏ ｆ ｒｉａｙｓ ｌ ｕ ｐ ｒ ｓｒ ｔ ｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｎ ｌｓｓ ｆ ｈ ａ ａ ｈ ｔ ｍｐ ｃ ｅ ｉｉｎ ｌｕａｉ ｔ ｄｏ ｄｎ ｒ ｉ ｅｓ ｐ － ｃ ｃ ｎ ｈ ｏ ｍｐ ｏ ｔｄ ｃ ｎ ｒｔ ｒｄ ｅａ ｅｐ ｉｔ ｆ ｅ ａｔｒ ａ ｄｔｅ ｉｃ ｓｅ ｅｉ ａ ｔ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ａｃ ｌｔ ｇｍｅ ｏ ｆ ｉ ｌ ｅ ｏ ｃ ｅｂ ｇ ｓｔ ｏｎ ｐ ｒｕｅ， ｎ ｎ ｄｓｕ ｓｓｔ ｅ ｉ ｈ ｏｄ ｈ ｈ ｍｐ ｃ ｅ ｉ ｉｎ ｌ ｕａ ｎ ｔ ｄｏ ｍｐｅ ｃ ｃ ｉ ｈ ｓ ｓ ｐ ｒ ｄ ｃ ｎ ｒｔ ｒ ｇ ｉｈ ｉ ｔｅ ｇｈ ｎ ｄ ｂ ｘｅｎ ｌｐｅｔ ｓｅ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｕ ｐ ｔ ｏ ｃ ｅ ｂ ｄ ｅｗｈｃ ｓｓ ｎ ｔｅ ｅ ｙｅ ｔｒａ ｒｓｒ ｓｄ ｃ ｎ ｔ ｃ ｏ ．Ｃ ｍｐ ｒ ｇｗｉ ｗ ｔｏ ｓ ｏ ｅ ｅ ｉ ｒ ｅ ｒ ｉ ｏ ａｉ ｔ ｔ ｏｍｅ ｄ ｎ ｈ ｈ ａ ｏ ｅ Ｉ ｆ ｃｉｎ ｏ ｅｉ ａ ｔ ｏ ｆ ｃｅ ｔｒｍ ｘｅｎ ｌｐｅ ｔ ｓｅ ｏ ｓｌ ａ ｏ ｃ ｕｒｄ Ａｃ ｏｄｎ ｉ ． ｂ ｖ ，ｔｅａ ｅ ｔ ｔ Ｉ ｏ ｆ ｈ ｍｐ ｃ ｅ ｉｉｎ ｏ ｅ ｔｒａ ｒｓ ｅ ｓｄ ｃ ｎｏｉ ｔ ｎｉ ａ ｑ ｉ ｃ ｆ ｒ ｄｉ ｓ ｅ ｃｒ ｉｇｔ ｔ ｓ ｏｈ
下承式系杆拱桥拱脚区域实体单元内力分析
总第３１８期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３１８ ２０２３第３期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．３Ｊｕｎｅ．２０２３ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２３．０３．０１６收稿日期：２０２２ １１ １６第一作者：刘学强（１９７９－），男，高级工程师。
下承式系杆拱桥拱脚区域内力分析刘学强（福州市规划设计研究院集团有限公司 福州 ３５０１０８）摘 要 下承式系杆拱桥受力及构造复杂，如何使得结构受力合理，是系杆拱桥设计和施工中的关键问题之一。
文中以某快速路下承式系杆拱桥为工程案例，采用有限元软件ｍｉｄａｓＦＥＡ，选取中拱肋处拱脚关键分叉部位作为实体单元，建立拱脚局部空间有限元实体模型，分析其应力分布规律。
结果表明，拱脚节点应力分布较为均匀，拱脚局部大部分区域主拉应力和主压应力分别小于１．８６ＭＰａ和－１９．４ＭＰａ，均处于限值范围内，拱座绝大部分区域正应力、主拉应力及主压应力均处于限值范围内，拱座受力较为合理；对于局部应力超标，均属于拱座底支座垫板应力失真区域，该区域影响可忽略；中拱肋处拱脚支座反力与边拱肋相差较大，中拱肋应力远大于边拱肋，进行主梁纵横梁相关构件尺寸设计、支座选型时应注意加以区分；分叉拱肋之间通过是否设置连接桁架进行计算分析对比，表明增设连接桁架可有效降低拱座拱肋最大主压应力，提高拱肋结构安全度。
关键词 拱脚 实体单元 有限元 应力分析中图分类号 Ｕ４４８．２２＋５ Ｕ４４１ 随着桥梁结构的快速发展，桥型设计出现丰富的拱桥形式，如：上承式拱桥、大跨度中承式拱桥及连续下承式梁拱组合体系拱桥等［１］。
其中，下承式系杆拱桥凭借其结构合理、造型美观，以及较强的跨越能力被广泛应用于桥梁实际工程中［２］。
作为一个内部超静定、外部静定结构，拱脚节点处受力复杂，尤其是下承式混凝土拱桥需承受来自拱的推力，受系梁和拱肋的强大集中力作用，很容易在主应力方向发生开裂，因此对这个部位的受力应当引起特别重视［３］。
系杆拱桥力学性能分析
系杆拱桥力学性能分析姓名：翟硕学号：3120100873 专业:机电系杆拱桥作为拱桥家族中的一员，具有拱桥的一般特征，又有自身的独有特点。
它是一种集拱与梁的优点于一身的桥型，它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，可以充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。
一、拱形形状系杆拱桥通过细杆与桥体相连，减少桥体由于自重而产生的变形，增加桥体承重能力。
通过合理的设计拱形形状可以使每根细杆所受应力相同，达到最大承重的效果。
如图2所示，为系杆拱桥的简图。
L为桥拱的跨度。
图2图1由于桥体重力分布均匀，而每根细杆给桥体力相同，因此可以认为桥体受到均匀载荷q。
受力分析如图3所示。
图3两只支脚所受力F=qL2⁄在桥面上任意一点所受到的弯矩M=qx(L−x)2假设挠度为ω，转角为θ。
d2ωdx2=M EIθ=dωdx =∫MEIdx+C解得ω=−qx24EI(L3−2Lx2+x3)由胡克定律，每根杆所受应力σ=E Δy y其中Δy=−ω由此可知，桥拱形状y=qx24σI(L3−2Lx2+x3)当x=L2时，y max=5qL4 384σI二、桥拱简单强度计算对桥拱受力分析，如图4所示图 4其中q 1是桥拱受系杆拉力所等效的均匀载荷，F 与F N 分别为桥体给桥拱垂直与水平方向的拉力。
由于桥拱垂直方向受力平衡，故 F =q 1L 2在A 点列桥拱右部分力矩平衡F N ∗y max +∫q 1xdx L 2⁄=F ∗L/2解得 F N=48q 1σI5qL2 在（x,y ）点处受到的力矩为MF N ∗y +∫q 1xdx x=F ∗x +M解得 M =q 1(4x 4−8Lx 3+5L 2x 2−L 3x)10L 2当 x=(12±√24)L 时， M max =−q 1L 2160假设桥拱截面形状为圆形，直径为d 则桥拱所受最大正应力 σ1max=M max W=q 1L 25πd 3三、桥体简单强度计算对进行桥体受力分析，如图5所示图5假设桥体截面为宽度为b，厚度为c的正方形。
宽幅系杆拱桥中横梁的设计研究
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｊ ｎ ｓｔｔ ｏ ｏ ｍ ｎｃｔ ｎ ｏｒａ ｏＺ ｅａｇＩ ｔ ｅ ｆ ｍ ｕｉ ｉ ｓ ｉ ｎｉ Ｃ ｕ ａｏ
Ｖ １１ ． ｏ ． １Ｎｏ ２，Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０ ０
宽 幅 系杆 拱 桥 中 横 梁 的 设 计 研 究
然 而 ，实 际工 程 中中横 梁 的分批 安装 、中横梁 钢 束 的分 批 张拉 、横桥 向风 荷载 等 因素作用 ，会 首
１ 横 梁 的 受 力 机 理
当桥 面 系恒 载或 活载作 用 于横梁 上 时 ，横 梁将
先 引起 系杆 的局部 或整 体扭 转 （ 生扭 矩 Ｍ） １ 产 ，９ Ｉ Ｊ 相关横 梁 端 结 点 处 会 产 生 附 加 弯 矩 【 ｊ ，从 而
导致 该 中横梁 端结 点处有 可 能产 生正 弯矩值 （ 相反
把这 些荷 载 传至 系杆 结点 上 ，横 梁端 结点 处会 产生
弯矩 和 竖 向反 力 Ｒ。 由于 横 梁 是 弹性 支 承 在 系 杆 和 吊杆 结 点上 ，因而对 于系杆 结点 来说 即为扭 矩 和 集 中力 Ｒ ，如 图 １ 图 ２ … 、 。
收 稿 臼期 ：２ １ —０ —１ ００ ３ ０
于横 梁按 两端完 全 嵌 固图 式求 得 的负 弯 矩 ） ｆ 时 ，Ｉ １ ］ 横 梁跨 中正弯矩 值 也可 能大 于横梁 按两 端简 支 图式
求得 的正 弯９２ ，男 ，浙 江 诸 暨 人 ，工程 师 ，硕 士 ，Ｅ—ｍ ｉ：ｆｋｑ＠１６ｃｍ。 １８ 一） ａ ｕｅｌ ２ ．ｏ ｌ
杆便 产生一 定 的扭 转 变形 ，从 而使得 横 粱端点 处 的
果 在设 计过 程 中未 能合理 有效 地分 析横 梁 内力 ，将
刚架系杆拱桥拱墩梁结合部结构受力分析及优化
总第３０２期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３０２ ２０２０第５期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．５Ｏｃｔ．２０２０ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２０．０５．００６收稿日期：２０２０ ０６ ２８刚架系杆拱桥拱墩梁结合部结构受力分析及优化唐细彪１，２（１．桥梁结构安全与健康国家重点实验室 武汉 ４３００３４； ２．中铁桥研科技有限公司 武汉 ４３００３４）摘 要 刚架系杆拱桥拱肋与桥墩固结、与主梁分离，形成的拱墩梁结合部构造复杂，截面突变严重，加上多方向受力，应力状态极为复杂。
文中以某系杆拱桥拱墩梁结合部为研究对象，建立有限元实体模型，分析该结构在恒载、恒载＋活载、运营阶段等工况下的受力状态及变化规律，并据此提出结构优化建议。
结果表明，拱墩梁结合部第三主应力总体水平不高，基本均在０．７～－１０．４ＭＰａ之间；结构第一主应力基本均在－４．５～７．０ＭＰａ，剪应力基本在－３．０～４．６ＭＰａ之间，其中应力较大位置出现在拱肋与立柱、横梁连接局部区域；建议在拉应力较大的连接部位设置圆弧倒角进行过渡，同时增加防裂钢筋。
在拱肋侧面与横梁连接局部区域，应按构造要求配置箍筋、斜筋或粘贴钢板，并进行抗剪强度检算。
关键词 钢架系杆拱 拱墩梁结合部 有限元分析 优化 应力中图分类号 Ｕ４４３．４ Ｕ４４１ 拱式组合体系桥梁是将拱肋和行车道梁组合起来，共同承受荷载。
它充分发挥拱肋和行车道梁的作用，以达到内力合理、节省材料的目的。
由于拱肋、行车道梁和桥墩的联结方式不同，拱式组合体系桥梁又可分为无推力的拱梁组合桥和刚架系杆拱桥２种。
其中后者是将拱桥的拱、墩及横梁（支撑主梁用）固结，形成刚架结构，因又带有系杆，故称之为刚架系杆拱桥。
该桥型拱墩梁结合部，承受着由主拱肋传递的极大轴力，其中水平分力由设置的系杆力平衡抵消，竖直分力则由桥墩传递至基础。
另外，由于主梁支撑在结合部横梁位置，因此该部位也承受较大的主梁竖向压力。
系杆拱桥横梁受力性能分析
Ｂｒ ｉ ｄ ｇｅ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
系杆拱桥 横梁 受力性能分析
王 勇
（ 湖 州交 通 规 划 设 计 院 ， 浙 江 湖 州 ３ １ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 系 杆 拱桥 以兼 有 拱 桥 较 大 的跨 越 能 力 和 简 支 梁 桥对 软弱 地 基 较 强 的适 应 能 力 两大 特 征 ， 在 我 国 得 到 越 来越 来 越
预应力 产生 的效 应 明显 低 于其他 中横 梁 ， 此 载 与恒载 的作 用下 ， 这 些力 就会 通过 横梁 传到 系梁 上 ， 度 的影 响 ． 时这 根 中横 梁 如按 和 其他 中横梁 一 样设 计 时 ， 该 横梁 这样 ， 在 横梁 的端 部 就 会 产 生 弯 矩 和竖 向反 力 ， 而 横 梁 是 弹性 支 承 于 系梁 和 吊杆 上 ， 由横梁 产 生 的 力对 于 的抗 裂 性 能 明显 不能 满 足规 范 的要 求 ， 在横 梁 靠 近 系 设计 时 ， 靠 近端横 梁 系梁 而 言 即为扭 矩 和集 中力 。根据 上 面所 述 ， 横梁 两 梁 的单元 处会产 生相 当大 的拉 力 。 端 弹 性 地 嵌 固于 系 梁 上 ， 而 系梁 与 吊杆 、 端 横 梁 组 合 的第 １根 中横 梁会 比其他 的 中横 梁 相 隔 的距 离要 远 ， 而成 ， 使 其本 身 具 有一 定 的 抗扭 刚度 。 当横 梁上 作 用 这样 在 这根 横 梁上 会 受 到两 边不 均 匀 的恒 载 ， 从 而使 荷载时， 系粱 便会 由于横梁 的作 用产 生扭 转 变形 ， 此 时 横梁 上缘 两边 的拉 应力 得不 到 同时控制 。上述 原 因如
Ｗａ ｎｇ Ｙｏ ｎｇ Βιβλιοθήκη １ 横 梁 的受力 分析