斜靠式拱桥稳定性分析
斜靠式拱桥力学性能分析
２１ ０ ０年 １ ２月
１ －程 抗 震 与ຫໍສະໝຸດ 加固 改 造 Ｖｏ ． １ ３２． ． Ｎｏ ６ Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０１
Ｅａ ｔ ｑ ａ ｅ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｎｄ Ｒｅ ｒｆｔｉ ｇ ｒｈ ｕ ｋ ｓｓａ ｔＥｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ａ ｔｏ ｉ ｎ ｔ
［ 摘 要 ］ 以 有 限 元 为 理 论 基 础 ， 以数 值 模 拟 为计 算 手 段 ， 斜 靠 式 拱 桥 静 力 、 曲 、 力 特 性 和 反 应 谱 作 用 等 方 面 进 行 了分 对 屈 动
析 。拱 桥 在 自重 和车 道 荷 载 作 用 下 ， 主拱 轴 力 符 合 一 般 拱 桥 力 学 概 念 ， 靠 拱 受 到 主 拱 作 用 ， 拱 顶 轴 力 最 大 。 在 恒 载 和 使 斜 在
Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｍ ｅ ｈ ｎｉ ａ ｏ ｒ ｉ ｓ ｏ ａ ｎｇ Ａ ｒ ｈ Ｂｒ ｄｇ ｌ ｓｓ ｏ ｃ ａ ｃ ｌ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆ Ｌｅ ｎｉ ｃ ｉ ｅ
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斜靠式拱桥稳定性分析
斜靠式拱桥稳定性分析摘要：本文以一座跨径100米的斜靠式拱桥作为工程实例，采用通用程序ANSYS建立空间有限元模型，分别应用线弹性分析方法和考虑几何非线性的方法对该桥进行了成桥阶段的稳定分析。
关键词：斜靠式拱桥、稳定性、线弹性、几何非线性斜靠式拱桥是由两片竖直拱肋与两片斜靠拱肋两两形成组合拱肋，并与吊杆、桥面系形成的空间结构体系。
中间两片竖直拱肋为桥梁的主要承重结构，桥面开阔、畅通，每侧斜靠拱肋与相邻竖直拱肋构成人行桥的空间。
这种桥外形独特新颖，富有曲线美和力度感，在桥面宽度大于35m、跨径在40～150m之间的城市景观桥中，是一种颇有竞争力的结构形式。
[1] 由于两竖直主拱之间不设横向支撑，桥梁的横向刚度减弱会影响结构的整体稳定性，稳定性问题就成为斜靠式拱桥设计中的关键性问题。
本文的计算模型为一座跨径100m的斜靠式拱桥。
该桥在横桥向两主拱肋之间布置21.4m机动车道，主斜拱之间布置非机动车道和人行道，另外还设有弧形的观景平台，桥面宽度从主墩处50.4m变化至跨中处56.4m；桥梁全长111.16m，主拱肋截面为哑铃型，高度为2.7m，斜拱肋截面为圆形，直径1.2m，拱轴线均采用二次抛物线，矢跨比为1/4.5，斜拱倾角为25度，拱肋钢管采用厚14mm的A3钢板，钢管内灌注C40混凝土，主拱与斜拱之间各设11道一字型横撑，横撑顺桥向间隔6m，采用壁厚20mm矩形钢箱截面，主拱和斜拱吊索的纵桥向间距均为3m；梁体为混凝土结构，由系梁、横梁、纵梁、挑梁和桥面板组成。
1有限元模型该桥有限元模型的主拱肋、斜拱肋、横撑、系梁、横梁、纵梁均采用三维空间梁单元Beam188单元模拟，吊杆和桥面板分别采用linkl0单元和shell63单元来模拟。
[2]主拱支座由一个固定支座、一个双向滑动支座和两个单向滑动支座组成，斜拱拱脚处均设双向滑动支座。
[3]全桥共有节点1225个，单元2394个。
在考虑材料的非线性效应时，同时计入了主拱肋、斜拱肋和横撑的材料非线性。
稳定性验算,拱桥
Qi' M i'
Ni'
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H i'
（3）边段拱肋（箱）在自重和中段拱肋自重R共同作用下的内力计算
中段拱肋吊装合拢时，对边段悬臂端部 的作用力大小很难准确确定。目前，一 般按中段拱肋自重的15％～25％作为中 段合拢时对边段悬臂端部的作用力（R）。 由右图，可以计算出在R作用下，扣索拉 力T2 、支点水平反力 H 2 、竖向反力 V2 为：
当主拱圈宽度较大（如小于跨度的1/20），则可不验算拱的横向 稳定性
随拱桥所用材料性能的改善和施工技术的提高，拱桥跨径不断增大， 主拱的长细比越来越大，施工和成桥运营状态稳定问题非常突出。
1、纵向稳定验算 对砖、石及混凝土主拱圈 对于长细比不大，且f/l在0.3 以下的拱，其纵向稳定性验 算一般可以表达为强度校核 的形式，即将拱圈（肋）换 算为相当长度的压杆，按平 均轴向力计算，以强度效核 控制稳定，对砖、石及混凝 土主拱圈（拱肋），其验算 公式为：
（5）中段拱肋安装时的内力计算
受力特点：中段拱肋在吊装合拢时， 由于起重索放松过程很慢，往往在起 重索部分受力的情况下，接头与拱座 逐渐顶紧，拱肋已受轴向力作用，因 此在设计时，虽然中段拱肋仍按简支 于两边段悬臂端的梁来计算，但计算 荷载则按中段拱肋自重的30％～50％ 计算，计算的均布荷载为：
g (0.3 ~ 0.5)W l
fi
N1
N1 N p l EA
点单位荷载作用下各杆件内力 自重力作用下各杆件的内力
Np
l
各杆件的长度
2、起吊框构时拱桁架产生的内力变形及挠度计算
3、伸臂拼装拱桁架的连接设计与上弦拉杆计算
4、箱形拱顶、底板加载过程中桁架的内力计算
多跨连续斜靠式异型拱桥的设计与稳定分析
收稿日期:2005-12-20;修订日期:2006-03-01 基金项目:2005年度河南省创新人才培养工程作者简介:张天航(1970-),男,云南大理人,郑州大学讲师,主要从事道路与桥梁结构工程方面的研究.文章编号:1671-6833(2006)02-0107-03多跨连续斜靠式异型拱桥的设计与稳定分析张天航,李清富(郑州大学环境与水利学院,河南郑州450002)摘 要:斜靠式异型拱桥是一种新型的、特点鲜明的空间组合结构体系,以韩江北桥为例,介绍了多跨连续斜靠式异型拱桥桥型的设计与布置,分析了桥梁结构的体系特点,通过平面和空间的静力计算,表明全桥结构设计受力合理,拱截面、吊杆、系杆、V 撑箱梁混凝土应力储备适中,各跨位移均满足规范要求;主桥动力结构分析计算A ,B,C 三跨结构面内、外刚度接近,对第1阶失稳模态求解临界荷载比例因子计算结果为稳定系数均大于5,结构发生一类失稳的可能性较小,空间稳定性亦满足要求.关键词:斜靠式异型拱桥;静力计算;稳定计算中图分类号:U 448 文献标识码:A0 引言斜靠式异型拱桥是空间组合结构体系不断创新的代表,它改变传统的拱结构平面受力特性,突出了桥梁上部构造空间受力的特点,使桥面观感更加开阔[1].其结构体系特点是桥面两侧各设两片拱肋,以内拱作承重拱,外拱作稳定拱,两拱自成稳定体系,同时取消了横跨桥面的横向支撑,依靠拱肋自重或斜拱支撑来维持拱的稳定,但是取消横向支撑会否影响桥梁的横向刚度,能否依靠桥面系维持拱的稳定成为这一结构体系成败的关键,本文以广东潮州市韩江北桥为例,介绍多跨连续斜靠式异型拱桥的设计及其稳定分析.1 工程概况潮州市韩江北桥位于广东省潮州市湘桥区韩江之上,工程全长为3 57km,跨韩江桥梁全长为1926m,其中主桥长580m,东岸引桥长773m,西岸引桥长573m,引桥宽28m,主桥桥面加宽至30m,双向六车道,两侧设置人行道,详见桥型布置图(图1).韩江北桥主桥为V 型中墩五跨连续钢管混凝土系杆拱桥,跨径布置为85m+114m+160m +114m+85m;为给桥面提供开敞的行车空间,主桥每跨每侧设一片哑铃型拱肋主拱和一片圆型拱肋斜拱.主拱承受桥面荷载,斜拱维持主拱稳定.四片拱肋、吊杆、系杆与桥面系组成稳定的空间受力体系,结构独特,造型新颖.160m 主跨(A 跨)竖拱肋拱轴线理论跨径137.2m,矢高29.412m,理论矢跨比1/4.66,次边跨(B 跨)竖拱肋拱轴线理论跨径94m,矢高19.377m,理论矢跨比1/4.85;边跨(C 跨)竖拱肋拱轴线理论跨径68.8m,矢高13 921m,理论矢跨比1/4.94.竖拱肋拱与V 撑顶混凝土箱梁固结,斜拱肋拱顶与竖拱拱肋刚性固结,拱脚固结于V 撑箱梁.全桥共设49对吊杆(边跨7 2对+次边跨10 2对+主跨15对),吊杆中心间距8.0m,吊杆拉索采用OVMPES(FD)系列新型低预应力防腐吊索.为抵抗水平力,每片拱肋下设4根水平系杆,采用挤包双层大节距低应力扭绞型拉索,系杆锚固于V 撑箱梁上.桥面系采用悬吊体系,吊杆吊支工字型钢横梁,钢横梁上支预应力混凝土桥面空心板.吊杆下锚箱结合处设有两道纵梁,在拱脚处设端钢横梁,端横梁与纵梁焊接,简支在V 撑顶现浇混凝土箱梁牛腿上.主桥6个中墩均为预应力箱形结构,V 型墩墩顶为与桥面等宽的预应力箱形梁,其下为箱形斜支腿和空心薄壁矩形直墩,墩底承台为长方形混凝土承台,下部采用直径为 2.0m 的钻孔灌注桩群桩基础.2006年 6月第27卷 第2期郑州大学学报(工学版)Journal of Zhengzhou Universi ty (Engineerin g Science)Jun. 2006Vol.27 No.2(a)正立面图 (b)侧立面图图1 桥型布置图Fig.1 Bridge pattern arrangem ent2 主桥结构体系的特点分析2.1 纵向结构体系作为五跨钢管混凝土拱桥,该桥纵向结构体系为C,B,A,B,C五跨下承式柔性系杆拱.钢管混凝土拱肋分别固结于六个中墩V撑箱梁上;在每一带V撑的中墩上,拱肋水平推力和系杆拉力构成了自平衡体系,中墩基本上不承受不平衡水平力.所以尽管桥面以上钢管混凝土系杆拱和桥面以下混凝土V撑中墩材料、造型有很大差异,且主桥侧面造型极似五跨连续中承式拱,但就力学机理而言,主桥仍为典型的五跨连续下承式拱.这一体系的设置较好地解决了多跨中承式连续拱桥系杆设置的构造问题和中墩不平衡水平推力问题,纵向主体结构体系设计构思比较合理.因本桥只在竖拱设吊杆,斜拱基本上不承受桥面荷载,按传力线路最短的原则,V撑轴线宜尽可能与竖拱拱轴线在一个平面内,以免V撑横向偏心受力. 2.2 横向结构体系桥面内侧竖拱为主拱,直接承受桥面荷载,外侧斜拱用以维持主拱的稳定,每侧的竖拱与斜拱用横撑连接成稳定的体系,取消桥面两侧拱的横向支撑系统.对于每一跨系杆拱的桥面系,设计采用钢横梁作主要承重结构.钢横梁以吊杆吊支于主拱拱肋,桥面板、桥面铺装支承于钢横梁上.钢横梁以边纵梁和端横梁构成平面梁格系统,支承着混凝土桥面板、桥面铺装.桥面系悬吊于拱肋,成为一个在桥面平面内既无纵向水平约束又无横向水平约束的漂浮系统.考虑抗震设计基本要求,在地震力作用下,若不约束漂浮桥面系的摆动,将导致结构破坏,所以应加大纵梁刚度使之与拱肋形成拱梁体系,并将纵梁与V撑固结,桥面板与V 撑箱梁构造连续以减少桥面伸缩缝.也可增加纵梁加强端横梁,使桥面梁格形成刚性整体,桥面板与V撑纵向构造连续,并于端横梁V撑箱梁支承处,设纵、横向限位装置,以限制地震力作用下桥面系的纵、横向摆动.3 结构稳定性分析3.1 结构静力计算与分析本文对主桥使用平面杆系程序进行计算,假定仅主拱受力,将五跨连续V撑结构空间拱桥通过简化变为平面计算模型,对钢管混凝土拱肋按照CECS公式进行截面和材料特性的转换进行结构内力分析,计算表明钢管拱的弯矩图曲线除在拱脚处外无突变现象,钢管拱肋整体受压,说明本桥结构设计大体合理;钢管拱截面应力储备适中,但C拱外拱脚最大主压应力为28.7MPa,最小主压应力-24.9MPa;B拱内拱脚最大主压应力为30 3MPa,最小主压应力-23.5MPa,数值偏大;吊杆应力储备较大,箱梁混凝土大部分截面受压,压应力均在规范要求以内,箱梁在与拱肋交界处截面内出现拉应力,最大值为0.8MPa;V撑混凝土全截面受压,压应力均在规范要求以内,应力储备适中;钢管拱C跨最大竖向位移为-7.596cm,发生在组合2工况下计算1/4拱跨处,挠跨比为f max/L=L/905;B跨最大竖向位移为-8.919 c m,发生在组合2工况下1/4拱跨处,挠跨比为f max/L=L/1053;A跨最大竖向位移为-9.772 c m,发生在组合2工况下1/2拱跨处,挠跨比为f max/L=L/1404,各跨位移均满足规范要求.空间静力计算采用ANSYS8.0程序进行,上部结构中的竖拱肋和斜拱肋,横梁和纵梁采用B EAM4空间梁单元模拟,吊杆、系杆、桥面板和人行道采用LINK8空间桁架单元模拟,其中预应力采用降温法模拟,V型墩采用实体单元SOKID45108郑州大学学报(工学版) 2006年和SOLID65模型.结构荷载工况: 恒载和吊杆、系杆预应力; 城-A 级活载和人群荷载; 全桥布满人群荷载; 均匀升温20 .按容许应力法验算系杆抗拉强度,计算表明活载作用下A,B,C 各跨系杆强度满足其抗拉强度的要求,由活载占全部荷载效应的比例可知,系杆的疲劳强度满足要求,吊杆的平均拉应力和最大拉应力均小于设计容许值.拱肋强度验算按各跨拱脚竖拱和斜拱最不利内力组合,并将其折算为钢结构材料,可知竖拱肋和斜拱肋截面上、下最大压应力均小于Q345C 抗拉、压强度设计值(300MPa),且安全储备较足.由最不利荷载工况下A,B,C 各跨拱肋竖向挠度最大挠度为14.3c m,小于规范规定的容许挠度L /800=160m/800=20cm,满足要求.3.2 结构动力计算与分析主桥动力结构分析计算建模过程与空间静力计算相同.在结构动力特性分析中,一般情况下结构前几阶自振频率和振型起控制作用[2],图2所示为桥梁主跨第1~4阶振型的侧立面示意图.图2 主跨第1~4阶振型侧立面示意图Fig.2 The main span 1st ~4step inspiring side sets up the surface schematic draw ing采用子空间迭代法进行桥梁振动特性分析,从该桥前几阶振动圆频率可以看出,桥梁的第1阶振动模态是桥面的纵向刚体振动,说明漂浮桥面系纵向刚体运动最有可能发生,设计时应增加纵向位移限位措施,避免桥面系在地震中发生碰撞破坏;桥梁的第2阶和第3阶振动形式是拱肋的面外横向振动,桥梁的第4阶和第5阶振动形式是拱肋的面外扭转振动,同时在结构的前10阶振动形式中,有6阶为拱肋的面外振动,说明该桥梁拱肋的面外横向刚度相对较弱,而全桥的竖向振动在第6阶才发生,说明全桥的竖向刚度较拱肋的横向刚度大.由于桥面系纵横梁截面较小,桥面系面外刚度较弱,全桥出现扭转振动形式,所以桥梁设计时,应加大纵横梁截面尺寸.一般来讲,拱的面外稳定时一类失稳的特征比较明显,即一类稳定的承载力较接近二类稳定的承载力.由于没有考虑材料非线性和几何非线性,按国内同类拱桥的设计、施工经验,通常要求稳定系数大于4.0[3,4].由A,B,C 各跨动力特性计算结果发现各跨动力特性相差不大,其振型形状基本上均为桥面系面外、拱肋面外、拱肋面内、拱肋面外+桥面系面外反对称、拱肋面内反对称竖弯,第1阶振型均为桥面系为主的横向振动,说明A,B,C 三跨的桥面系横向刚度相对主拱较小,面内与面外自振频率较为接近,说明结构面内外刚度接近.提取了第1阶失稳模态,利用兰索斯法进行大型特征值的求解,A,B,C 跨模型临界荷载比例因子(即第1阶屈曲模态的特征值)的计算结果为5 85,6 47和6 62.可见,主桥的空间稳定性是满足要求的.4 结论斜靠式异型拱桥最大特点是取消了横向支撑,用斜拱来维持主拱的稳定,通过结构体系的稳定性分析,表明该结构受力合理,拱截面、吊杆、箱梁混凝土等,应力储备适中,各跨位移均满足规范要求,在恒载、汽车活载作用下结构一阶失稳模态均为面外半波失稳,各类稳定系数均大于5,满足钢管砼结构一类失稳的设计要求,同时表明结构发生一类失稳的可能性较小,稳定性较好.但是该桥梁存在漂浮桥面系不利于抗震,拱肋的面外横向刚度相对较弱的问题,在设计中应予注意,对同类工程设计建议如下:(1)为提高主拱的稳定性既可适当加大拱肋断面尺寸,亦可将拱平面外倾一定角度,用吊杆力和桥面系自重来维持拱的稳定;(2)加大竖拱拱脚与斜拱拱脚横向间距,或增添斜拱吊索;(3)加强桥面系边纵梁刚度,并将其与V 撑箱梁连接,提高拱肋稳定性.(下转第112页)109第2期 张天航等 多跨连续斜靠式异型拱桥的设计与稳定分析须确定GF (2)上的4元与16片叶子的一一对应情况.但这样的一一对应共有16!种,所以敌手的这种目的极难达到.(2)一般情况下,可视明文长短来确定n ,使得明文长度l <T.参考文献:[1] BETH T ,PIPER F C.The stop _and _go generator [J].Lec -ture Notes i n Computer Science,1985,209:88~92 [2] 胡予濮,张玉清,肖国镇.对称密码学[M ].北京:机械工业出版社,2002[3] 丁存生,肖国镇.流密码学及其应用[M].北京:国防工业出版社,1994[4] 王树禾.图论[M].北京:科学出版社,2004The Linear Recurring Sequence On Triad -treeW ANG Jin-ling,BI Wen-bin(Department of M athematics,Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China)Abstract:By means of the triad-tree theory in graph theory,a sequence in GF(3)is transformed from a sort of clock c ontrol sequence in GF(2),and its longest pattern is no more than 2,its linear complexity is higher and its stochastic is more ideal.Key words:linear complexity;period;triad-tree;clock control sequence;stochastic (上接第109页)参考文献:[1] 王 纯,郭卓明,王 健.双提篮拱桥的设计与静力分析[A].中国公路学会.2005年全国桥梁学术会议论文集[C].北京:人民交通出版社,2005.1035~1041[2] 钟轶峰,殷学纲,陈 淮.斜靠式异型拱桥体系振动特性分析[J],桥梁建设,2005,(2):8~11[3] 陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M],北京:人民交通出版社,1999[4] 李广慧,刘晨宇,托拉 欧尼弗里奥.响应面方法及其在桥梁体系可靠度分析中的应用[J].郑州大学学报(工学版),2004,25(1):11~14The Design and Stability Analysis of C ontinuously Mu lti -spanSlanting Arched BridgeZHANG Tian-hang,LI Qing-fu(School of Environment and Water Conservancy,Zhengzhou University,Zhengzhou 450002,China)Abstract:Slanting heterogeneous type arched bridge is a ne w type of space composite structure system with specific charac teristics.this paper takes the HanJiang bridge as an e xample,introduces the c ontinuously multi-spans slant -ing arched bridge design and the arrangement c ontinuously,analyzes the bridge structure system characteristic,through the plane and the spatial static c omputation,indicates entire bridge structural design stress reasonable,arches the sec tion,the suspension link,the tie bar,box beam,supports the concrete storage stress reserve to be moderate,each cross displacement satisfies the nor m requirements;The main span po wer structure analysis calcu -lates A,B,C three cross structure plane,outside the rigidity approaches,loses the steady modality to the 1st step to solve the critical load proportionality factor c omputed result to be bigger than 5for the stability coefficient,the structure has a kind to lose the steady possibility to be small,and the spatial stability also mee ts the demands.Key words:slanting arched bridge;static computation;stability computation112 郑州大学学报(工学版) 2006年。
斜拉扣挂法吊装钢管拱桥拱肋受力及施工过程稳定性分析
大 桥采 用 “ 两 岸齐 头并 进 ” 的方 式 吊装 ， 横 撑 按 照从
拱脚到拱顶的次序依次编号。其具体实施步骤如表
１ 所示。
有 限元模 型 ， 验 算 了支承 扣塔 的 混凝 土过 渡墩 受力 性 能及 吊装 过 程 中稳 定性 能 。计 算 结 果 表
明： 过 渡墩在 拱 肋 吊装过 程 中无拉 应 力且 整 个结 构 系统稳 定性 能 满足规 范要 求 ； 最 大 悬臂 阶段
为整 个 吊装 过程 中稳 定 系数 最 小工 况 ； 考 虑 扣塔 与否 对 最 大悬臂 阶段稳 定 系数 影响 不 大 ， 为简 化计 算 ， 可 直接 运 用主拱 肋加 扣 索有 限元模 型分析 吊装过程 稳 定性 。
体 吊装施 工布 置 如 图 ｌ 所示。
图 １ 猛洞河 大桥缆 索 吊装 一斜拉扣挂 法整体 布置图 （ 单位： ｃ ｍ）
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — ０ ２ 作 者简介 ： 汤浩南 （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 男， 工程师 ， 研究方 向： 路基路面工程 、 桥 梁结构稳定性 分析等。
第３ ９卷第 ３期
２ ０ １ ３年 ９月
湖
南
交
通
科
技
Ⅵ， １ ． ３９ Ｎｏ ． ３
ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵ ＮＩ Ｃ Ａ Ｔ １ ０Ｎ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣＥ ＡＮ Ｄ Ｔ Ｅ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｓ （ － ｐ． ２ ０１ ３
文 章编 号 ：１ ０ ０ ８ － ８ ４ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３） ０ ３ — ０ ０ ７ ６ — ０ ３
斜靠式拱桥拱座应力浅析
斜靠式拱桥拱座应力浅析1、引言1987年，西班牙建筑师Santiago Calatrava 成功设计了第一座斜靠式拱桥-Bacde Roda Bridge [1]。
斜靠式拱桥外形独特、样式新颖，是颇有竞争力的城市景观桥。
斜靠式拱桥在近年来引入我国并已建成数座。
例如江阴杏春桥、义乌丹溪桥等。
2、实例分析本桥梁全长190m，跨径组合为（3X20+80+2X20）m，主桥为跨径80m四榀斜靠式拱桥。
主桥上部结构采用跨径80m四榀斜靠式拱桥，主拱圈计算跨径80m，计算矢高20m，矢垮比1：4，线形为二次抛物线；斜拱圈计算跨径80m，计算矢高20.403m，矢垮比1：3.921，线形为二次抛物线，内倾69.937°。
拱圈断面均为倒三角三肢式钢管混凝土。
正拱圈在钢管及正拱内三角形空间灌注微膨胀混凝土，斜拱圈仅在钢管内灌注微膨胀混凝土。
由于拱肋通过拱座将大部分荷载传至支座，故支座处承担了巨大的压力，且为平衡拱座产生的拉力，主梁还张拉了大量预应力钢筋，故拱座处于三向受力的复杂状态，有必要对其应力分布特点、大小进行计算分析。
本文采用ansys程序建立桥梁三维模型，对本桥进行了应力计算与分析，重点是考察拱座处应力分布特点，并利用计算结果指导桥梁建设，对拱座处局部构造进行了改进。
图1桥总体布置图（单位：cm）3、有限元计算模型3.1计算参数3.2计算荷载与工况（1）恒载：混凝土容重26kN/m3，钢材容重78.5 kN/m3。
（2）汽车荷载等级：公路-Ⅰ级。
（3）温度梯度：按《公路桥涵设计通用规范》计算，按顺桥向和横桥向分别计算主梁的温度自应力。
（4）体系溫差：升温工况按体系升温25℃，桥面板15℃；降温工况按体系降温25℃，桥面板8℃。
（5）荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），计算如下工况：组合1：恒载+汽车+人群组合2：恒载+汽车+人群+体系升温组合3：恒载+汽车+人群+体系降温3.3计算模型的建立由于本桥的拱座与主梁受力无法区别开来，故不能够采用只建立拱座的方式来计算受力，因此在计算中采用建立全桥模型的方式来考察。
拱桥结构稳定分析
拱桥结构稳定分析在景观区，很多人行拱桥得到了建设。
为追求美观和新颖，很多拱桥的设计都使用新奇的结构形式和轻型的材料，以至于拱桥结构刚度普遍较小，继而引起了人们对拱桥结构稳定性的关注。
而想要研究拱桥结构的稳定性，还要掌握结构稳定分析的内容和方法。
因此，相关人员有必要对拱桥结构的稳定分析问题展开研究，以便更好的完成拱桥结构的科学设计。
1 拱桥结构及失稳问题分析所謂的拱桥，其实就是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。
拱桥的桥面为向上凸起的曲面，结构最大主应力沿着拱桥曲面作用，垂直方向最小应力为零。
在施工和运营荷载作用下，拱桥结构主要承受压力和拱肋内力为主，同时将会产生剪力、弯矩等内力。
在进行拱桥结构设计时，不仅需要关注结构强度的设计问题，还要注重结构的稳定性设计。
就目前来看，针对需要承受车辆荷载的拱桥，往往会使用拱式支架进行拱上建筑重量的承受。
而该种支架为桥梁合拢的拱肋，是一种空间曲杆体系。
拱桥结构之所以出现局部失稳或整体失稳问题，主要是由于该体系出现了失稳现象。
分析拱桥结构失稳过程可以发现，在外力增加到某一量值后，结构稳定性平衡状态将遭到打破，从而导致拱桥结构迅速发生较大变形，继而导致结构失去正常工作能力。
2 拱桥结构稳定分析2.1拱面内弹性屈曲的分析从拱桥结构稳定研究理论的发展过程来看，早在1882年，就有学者开始研究拱面内弹性屈曲问题。
所谓的拱面内屈曲，其实就是当拱受到荷载达到一定值时，拱在竖向平面内将处在拱轴线偏离的变形状态，此时向反对称的弯压平面挠曲转化就被称之为拱面内屈曲。
为研究拱的弹性稳定，Levy通过研究圆环平衡方程得到了受压圆环的屈曲临界荷载，随后Nicolai等学者也研究得到了拱两端固结屈曲临界荷载公式和拱肋惯性矩发生变化时的屈曲临界载荷公式[ 1 ]。
通过采取数值法和近似解析法，则能够得到临界荷载近似计算公式，从而对拱面内弹性屈曲展开研究。
而利用这些公式，则可以将拱桥平面屈曲理论运用到实际问题的解答中，从而更好的研究拱桥结构的稳定性。
斜靠式拱桥力学性能分析_吴泽玉
轴向力
14907 15864 20134 24624 7074. 5 5974. 3 4276. 1 4558. 1 （ kN）
从表 1 可 以 看 出，斜 靠 式 拱 桥 在 自 重 和 车 道 荷
载 作 用 下 ，主 拱 的 轴 力 自 拱 顶 到 拱 脚 逐 渐 增 大 ，符 合
拱 桥 轴 力 分 布 规 律 。 对 稳 定 拱 来 说 ，在 拱 顶 处 ，主 拱
（1. 郑州大学，河南 郑州 450001； 2. 华北水利水电学院，河南 郑州 450011）
［摘 要］ 以有限元为理论基础，以数值模拟为计算手段，对斜靠式拱桥静力、屈曲、动力特性和 反 应 谱 作 用 等 方 面 进 行 了 分 析。拱桥在自重和车道荷载作用下，主拱轴力符合 一 般 拱 桥 力 学 概 念，斜 靠 拱 受 到 主 拱 作 用，在 拱 顶 轴 力 最 大。 在 恒 载 和 使 用荷载作用下，拱桥纵向和横向稳定系数值都大于 5，满足拱 桥 稳 定 性 要 求。动 力 特 性 分 析 表 明，相 对 于 纵 向 刚 度，横 向 刚 度 较弱，故在设计和施工中需注意主拱与稳定拱上部 连 接 可 靠、变 形 协 调、空 间 受 力 一 致。 斜 靠 式 拱 桥 在 空 间 三 个 方 向 反 应 谱 作用下，主拱在竖向激励下轴力最大，稳定拱为在竖向和横向激励下最大。 纵 观 不 同 方 向 作 用，纵 向 刚 度 较 大，而 地 震 作 用 较 小 。 综 合 不 同 方 向 地 震 作 用 ，主 拱 和 稳 定 拱 轴 力 分 布 规 律 大 致 类 似 于 静 力 作 用 效 果 。 ［关键词］ 拱桥；屈曲；动力特性；反应谱
某斜靠式拱桥主拱为 120m 下承式无横梁预应 力钢筋混凝土系杆拱结构；稳定拱为 92m 中承式系 杆拱 体 系。 主 拱 和 稳 定 拱 都 采 用 宽 1. 2m、高 2. 7m 的普通钢筋混凝土箱型截面。系杆采用预应力混凝 土结构，箱型截面，宽 1. 5m，高 2. 7m；中横梁采用预 应力混 凝 土 T 形 梁，与 系 梁 均 为 刚 性 连 接，端 横 梁 采用预应力钢筋混凝土箱型截面。主拱和稳定拱拱 轴线均为二次抛物线，主 拱 平 面 内 矢 跨 比 பைடு நூலகம் /5. 5，稳 定拱的平面内矢跨比为 1 /5. 4。主拱向外倾斜 1°， 稳定拱向 内 倾 斜 8. 005°。 吊 杆 间 距 4m，全 桥 内 吊 杆拱 56 根，外吊杆共 36 根。以有限元为理论基础， 以数值模拟为计算 手 段，对 拱 桥 的 力 学 性 能 进 行 模 拟分析。斜靠式拱 桥 用 梁 单 元、壳 单 元 和 杆 单 元 离 散模拟；拱肋、系杆 和 横 梁 由 梁 单 元 模 拟；吊 杆 由 只 能受拉不能受压的杆单元模拟；壳单元模拟桥面板 的受力情 况。 全 桥 共 分 为 1396 个 梁 单 元，1172 个 壳单元，152 个 杆 单 元。 斜 靠 式 拱 桥 有 限 元 模 型 如 图 1 所示。支座约束如下：主拱按一端铰接另一端 滑动处理 ；稳定 拱 两 端 都 按 固 定 端 考 虑 。 有 限 元 整 体坐标系符合 右 手 法 则，拱 桥 横 向 为 X 方 向，纵 向 为 Y 方向，竖向为 Z 方 向。 下 面 分 别 就 斜 靠 式 拱 桥 的静力、稳 定 性、动 力 特 性 和 地 震 反 应 分 别 加 以 论 述［3 ～ 6］。
桥梁结构的稳定性分析方法
桥梁结构的稳定性分析方法引言：桥梁结构的稳定性是评估其在受到外力作用时抵抗变形和倒塌的能力。
稳定性分析方法对于确保桥梁的安全和可靠性至关重要。
本文将探讨桥梁结构的稳定性分析方法，介绍常用的计算模型，以及实际中常见的稳定性问题和相应的解决方法。
一、桥梁结构的受力特点：桥梁结构的受力特点包括：自重、动力荷载（如车辆荷载）、温度荷载、风荷载、水荷载等。
在稳定性分析中，我们需要把握这些力的作用方式、力的大小以及力的变化规律。
二、桥梁结构稳定性分析的计算模型：1. 静力分析模型：静力分析模型适用于桥梁结构受静力荷载作用时的稳定性分析。
在这种模型中，我们通常采用有限元方法，将桥梁结构离散化为多个小单元，建立相应的方程求解结构的内力分布和变形情况，从而评估其稳定性。
2. 动力分析模型：动力分析模型适用于桥梁结构在动力荷载（如车辆通过）作用下的稳定性分析。
在这种模型中，我们需要考虑结构的固有振动频率及其幅值，以及外界荷载的频率与结构固有频率之间的关系。
通过分析结构与外界荷载的相互作用，我们可以评估结构的稳定性。
3. 热力分析模型：热力分析模型适用于桥梁结构在温度变化等热荷载作用下的稳定性分析。
在这种模型中，我们需要考虑结构的热传导和热膨胀行为，以及结构与环境之间的热交换。
通过分析结构的温度分布和变化情况，我们可以评估结构在不同温度条件下的稳定性。
三、桥梁结构稳定性分析中常见问题及解决方法：1. 桥墩的稳定性分析：桥墩是桥梁结构的支座，其稳定性对于整个桥梁的安全至关重要。
常见的桥墩稳定性问题包括侧翻、滑移和失稳等。
为解决这些问题，我们可以采用增加墩身截面面积、增加墩肢宽度、改善土基承载力等方法来提高桥墩的稳定性。
2. 桥面板的稳定性分析：桥面板是桥梁结构上的行车面，其稳定性直接影响着车辆行驶的安全性。
常见的桥面板稳定性问题包括振动、脱落和沉降等。
为解决这些问题，我们可以采用增加面板厚度、加固梁肋和减小梁间距等方法来提高桥面板的稳定性。
斜靠式系杆拱桥设计与施工要点
文章编号：1673 -6052(2017)03 -0030 -05 DOI：10.15996/ki.bfjt.2017.03.009斜靠式系杆拱桥设计与施工要点孙林林(苏交科集团股份有限公司南京市210017)摘要：以实际工程为背景，利用M idas软件建立有限元模型，对斜靠式系杆拱桥进行了静力分析和稳定分 析。
结果表明:斜靠式系杆拱桥在成桥阶段、运营阶段静力验算满足规范要求，结构整体稳定性满足规范要求。
最 后，对斜靠式系杆拱桥主要施工工艺作了介绍。
关键词：斜靠式系杆拱;静力分析;稳定性分析;M idas软件;施工要点中图分类号：U448. 22 +5 文献标识码：B随着社会的进步，人们对桥梁的景观要求越来 越高，斜靠式系杆拱桥是集交通与景观于一体的城 市新型桥梁，以其结构新颖、造型美观而深得市民的青睐⑴。
本文介绍了一座斜靠式系杆拱桥，通过对该桥 施工阶段、成桥状态以及运营状态的静力计算和稳 定计算，验证该设计方案的合理性及安全性;本文介 绍了斜靠式系杆拱桥的施工要点，其成果可为同类 桥型设计、施工提供参考。
1结构设计主桥上部采用斜靠拱式系杆拱结构，主桥跨径 为108m，验算跨径为106m，桥梁总宽42 ~52m。
主桥为主、斜拱水平力自平衡体系，主拱肋及斜 拱肋均采用全焊矩形钢箱结构，主拱拱圈采用二次 拋物线，验算跨径为106m，矢高为23m，矢跨比为 1/4. 6。
主拱圈采用2050mm X 2000mm正方形截面，顶底板厚度28 ~ 32mm，腹板厚度28 ~ 32mm，拱圈 内部每边设置4道I型纵向加劲肋。
斜拱拱圈采用二次抛物线，平面内验算跨径为 l〇6m,斜面内矢高为23. 325m，矢跨比为1/4. 56。
主、斜拱在竖直面内夹角为19.41°，斜拱轴线比主 拱轴线低lm。
斜拱圈采用1450mm x1450mm矩形 截面，顶底板厚20 ~ 24mm，腹板厚度20 ~ 24mm，拱 圈内部每边各设置2道I型纵向加劲肋。
斜拉拱桥平面内非线性稳定性研究
４ ５ ０ ０ １ １ ； ４ ３ ０ ０ ２ ３ ；
２ ． 武汉市政工程设计研究 院有 限责 任公 司 ， 湖北构形式 ， 它有机结合 了拱桥和斜拉桥 的特 点。对于斜 拉拱桥 而言 ， 稳定 性问
题是设计施 工中的重要环 节。本文通过对斜拉拱桥的分析 ， 研 究 了不同边界 条件 、 荷载 工况下斜 拉拱桥 面 内非 线 性稳定性 ， 讨 论了斜拉索参数对斜拉拱面 内稳定性 的影 响。 关键词 ： 斜拉 拱桥 ； 斜拉索 ； 稳定性 ； 有 限元
中图分 类号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标 志码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ８—１ ９ ３ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６—０ ６ ６—０ ４
图 １ 裸 拱 平 面 模 型
张拉于拱外部的杂交拱式体系 ， 由于斜拉拱桥 出现 较晚， 对这种体 系平 面内稳定性的研 究较少 。本文 对不 同边界条件 、 荷载工况下斜拉拱桥面 内非线性 稳定性进行了分析， 讨论了斜拉索参数对斜拉拱面
内稳 定性 的影 响 。
图 ２ 斜拉裸拱平面模 型
小、 跨度大 、 承载力高、 变形小等优点 。但是 ， 在半跨
荷 载作用 下拱 的变 形较 大 ， 容易 发生 失稳 ， 承 载力会
有较大的下降。且 在全跨荷载作用时 ， 拱脚的水平
推 力很 大 ， 是 拱结 构 的一个 很大 问题 ， 因此建 筑上 出 现 了索一 拱杂 交结 构 ， 索 的单 拉性 在加 载过 程 中发 挥
０ 引 言
斜 拉 拱桥 是 一 种新 型拱 桥结 构形 式 ， 具 有 自重
１ 斜 拉 拱 桥 面 内 的 非 线 性 稳 定 性 分 析
桥梁结构稳定性分析及其设计模拟
桥梁结构稳定性分析及其设计模拟桥梁作为人类工程史上的重要成就，既承载着交通运输的重要功能，也体现着人类对于工程建设的智慧和创造力。
在桥梁设计中，稳定性分析是至关重要的一项工作，它不仅能够评估桥梁结构的安全性，还可以为设计人员提供有效的指导和优化方案。
本文将对桥梁结构稳定性分析及其设计模拟进行探讨。
首先，我们需要了解什么是桥梁结构的稳定性。
在桥梁设计中，稳定性是指结构在外部力作用下保持平衡的能力，即不发生破坏、倒塌或失稳的状态。
稳定性分析的目的是评估桥梁结构的抗弯、抗剪、抗压等能力，以及其在不同荷载工况下的变形和挠度情况。
稳定性分析的第一步是确定桥梁的受力特点和工况。
根据桥梁的设计要求和实际使用情况，确定荷载种类、荷载大小和荷载位置等参数。
在设计模拟中，可以使用计算机辅助工具进行荷载分析，并得出桥梁结构在不同工况下的受力状态。
接下来，针对不同的受力情况，进行结构的强度分析和稳定性校核。
强度分析是指对各部位的承载能力进行计算和校核，确保结构在受到最大荷载时不会破坏。
稳定性校核则是通过计算结构的刚度和抗倾覆能力，判断结构在不同工况下是否会失去稳定性。
这一步骤通常使用有限元分析等工具进行，可以得出桥梁在各个截面和节点的应力、变形和位移等参数。
在进行稳定性分析时，我们还需要考虑桥梁的动力响应。
因为桥梁会受到风荷载、地震力等动力荷载的作用，这些荷载会引起结构的共振和动态响应。
为了保证桥梁的稳定性，我们需要对桥梁的固有频率、振型和动力响应进行分析和校核，并采取相应的减振措施。
在完成桥梁结构稳定性分析后，我们可以对其进行设计模拟。
设计模拟是指基于已有的分析结果，进行参数化设计和优化的过程。
通过设计模拟，我们可以调整材料的使用、截面形状的选择、构件布置的优化等，以达到提高结构稳定性和经济性的目标。
值得注意的是，桥梁结构稳定性分析及其设计模拟不仅仅是一项刚性计算过程，还需要结合工程实际和经验进行合理的校核。
在实际设计过程中，还需要考虑材料的可获得性、施工的可行性和维护的便捷性等因素，以保证桥梁结构的长期安全可靠。
稳定性分析方法在桥梁设计中的应用
稳定性分析方法在桥梁设计中的应用桥梁，是一个准确而复杂的组合体。
它需要具备完美的结构设计，才能承受交通以及自身的重量。
而这样的桥梁结构设计，离不开一项关键的工作——稳定性分析。
稳定性分析是针对桥梁体系进行的验证，目的是检测其在确保运行安全的条件下，如何承受径向和周向荷载(如风力、水流、地震等)、锚固变形力(如摩擦力、张力等)以及其他非常规力的作用。
它是一项针对建筑系统整体稳定性及性能进行的分析，直接影响整个结构地基的安全性。
在桥梁设计中，稳定性分析通常采用静力学、弹性学等不同方法进行。
其中，基于桥梁静态平衡的弹性分析方法，包括弯曲分析、剪切分析、扭矩分析等，被广泛应用于实际结构设计中。
其中，桥梁的弯曲分析是非常关键的一环。
在弯曲分析中，工程师应用手头的工具和先进的技术来评价桥梁的结构可靠性。
他们需要考虑桥梁较上面的荷载，以及是否具备足够的质量和合理的结构。
同时，他们需要将荷载分配到正确的位置上，使得各个部件的轻重祸福合理。
基于此，他们就能够将桥梁展示出来，并评估其承载能力。
其过程中，还需要考虑桥梁的局部性，以及在负载变化时对桥梁上各部件的影响。
除了弯曲分析以外，对于桥梁的剪切分析也非常重要。
在这种情况下，工程师需要考虑桥梁的各个部分是否能承受来自不同方向的剪切力。
为了评估该分析，工程师还会使用多种手段来检测桥梁的抗拉、抗挤、抗扭、抗剪等性质。
同时，对于桥梁的压力状况也需要进行分析。
特别是，需要关注桥梁的纵向和横向稳定性，避免它们受到不期而至的力的影响。
对于任何桥梁设计师来说，他们都需要了解桥梁的索力，以及如何将荷载分配到索线上来。
而通过使用稳定性分析，他们就能发布不同建设计划，检查荷载影响及其变化，以及为桥梁结构做断面优化等。
因此，稳定性分析方法是桥梁设计的重要一环。
如果桥梁设计师可以更深入地了解它的用处，那么他们就可以更有自信地开发，更有效地执行桥梁建设，从而保护公共交通和社会整体福利。
倾斜式拱形钢塔斜拉桥施工力学性能分析
梯承压过渡区域。主塔下塔柱为混凝土
结构，上塔柱采用倾斜式拱形钢塔结构，
拱 塔 轴 线 在 顺 桥 向 与 垂 直 面 呈 10° 夹
箱梁侧第一根斜拉索张拉至 10% 设计
2
主桥施工步骤
2.1主梁施工
值。此外，当钢拱塔施工到第三个斜拉
索处，同样将钢箱梁侧第三根斜拉索张
上共划分 21 个节段，合拢段为第 22 节
和预应力方式连接。全桥共设置 18 对
段，钢拱塔分段示意图，如图 3 所示。钢
斜拉索，布置方式采用空间扇形双索面，
拱塔采用原位吊装加焊装方式施工，待
拉索在索塔上间距为 2.5m，钢箱梁上的
施工到第一根斜拉索时，为防止钢拱塔
间距为 9.0m，混凝土梁间距为 4.5m。
偏位，确保安装精度及施工安全性，将钢
中图分类号：U448.27
1
文献标识码：A
工程概况
滁来全快速通道某斜拉桥桥跨布置
为（102+55）m，全长 157m，为塔梁墩固
结体系，主桥总体布置，如图 1 所示。主
梁 主 跨 为 扁 平 钢 箱 梁 结 构 形 式 ，长
102m，边跨为预应力混凝土箱型结构，
长 55m；主梁钢—混结合段长 5.5m，其
（1804a0802204）；中央高校基本科研业务费专
项资金项目（JZ2020HGPB0117）
及钢拱塔在主要施工阶段的力学性能。为同类型桥梁的施工过程控制提供参考和借
鉴。
关键词：倾斜式拱形钢塔；有限元模拟；力学性能；整体稳定性
角。上塔柱断面为钢箱结构，钢拱塔部
性能进行重点分析。
文章编号：1007-7359（2021）07-0160-04
斜跨拱桥受力性能分析 王辉
斜跨拱桥受力性能分析王辉摘要：随着社会对桥梁美学属性的迫切需求促使了各种景观桥梁的产生。
拱式桥具有丰富的艺术表现形式，因此造型各异的拱桥应运而生。
斜跨拱桥是采用单根拱肋与行车道主梁斜交的形式跨越桥面系，拱与桥面仅通过吊索连接的一种新型拱桥。
本文对斜跨拱桥受力性能进行了阐述，分析了这种拱桥的受力行为与传统拱桥相比存在的不同，以及由此带来的设计及施工上与传统拱桥存在的差异。
关键词：景观桥梁斜跨拱受力性能1.斜跨拱桥的由来随着生产力的飞速发展以及科学技术不断进步，人们对美好生活的向往也反映在对城市人居环境的提出的高要求。
而桥梁的建筑美学功能在城市中的地位也随之提升到一个新的高度，人们对桥梁建筑结构的合理性与美观的要求的探索也愈加多样化。
社会对桥梁美学属性的迫切需求促使了各种景观桥梁的产生，这其中，有很大一部分属于异型拱桥。
在桥梁美学界，拱桥以其强劲的力度感加之优美的曲线造型，具有较强的艺术表现力，一直受到人们的关注和推崇。
拱式桥具有丰富的艺术表现形式，加之对桥梁美学的需求更加促使了各种结构合理、造型美观的新型拱式结构的产生。
于是出现了各种造型奇特的异型拱桥，如西班牙的La Barqueta斜靠拱桥，英国的蝴蝶桥等。
传统的拱桥拱肋与行车道平行，拱肋是以面内受压为主的结构。
西班牙坎波人行桥和英国Humle桥采用了单根拱肋与行车道主梁斜交的形式跨越，形成了斜跨拱桥，拱与桥面仅通过吊索连接。
此后，日本东京羽田机场跨线桥、台湾猫罗溪桥则采用了以一根与行车道垂直的大拱肋通过拉索吊住桥面，这种桥常被人们称为“拱塔斜拉桥”。
随后这种异型拱桥如雨后春笋般在世界各地建设开来。
2.斜跨拱桥受力特点传统拱桥与桥面系基本在同一个竖直平面内，按照桥面的位置可以把拱桥分为上承式拱桥，中承式拱桥和下承式拱桥。
这里拱桥的拱主要承受桥面系带来的恒载和活载以及拱本身的自重，拱的吊杆布置在拱平面内，拱以受压为主，而桥面系以承受局部弯曲为主。
斜靠式拱桥稳定性分析
斜靠式拱桥稳定性分析
斜靠式拱桥是由钢筋混凝土支撑组成的桥梁，斜靠式拱桥具有良好的空间性，在某些桥梁建设中用途非常广泛。
斜靠式拱桥的稳定性分析是必不可少的，以确保斜靠式拱桥的安全。
斜靠式拱桥的稳定性分析应从桥梁的几何形状、结构受力性能、抗侧力性能、抗剪性能以及抗震性能等方面着手，进行系统分析。
针对斜靠式拱桥的几何形状，可以采用计算机辅助设计程序进行结构几何设计、尺寸分析、稳定性分析等。
考虑斜靠式拱桥结构系统受到联合布管法力的影响，可以采用计算机有限元方法进行力学分析，以鉴定斜靠式拱桥的受力性能。
斜靠式拱桥的抗侧力性能和抗剪性能可以采用有限元分析来模拟，分析桥梁的构件及连接构件是否能够抗击外部力施加给桥梁的影响。
抗震性能分析需要考虑桥梁的静力特性、地震反应学特性和抗震装置等因素，并运用相应的分析方法，模拟该桥梁在地震事件中的响应情况，建立可行的加固方案。
综上所述，斜靠式拱桥稳定性分析应从桥梁几何形状、结构受力性能、抗侧力性能、抗剪性能和抗震性能等方面出发，采用计算机辅助设计程序、有限元方法和地震反应学分析技术等进行系统分析，根据桥梁对不同加载作用的反应情况和设计要求，提出有效的抗侧力、抗剪、抗震加固方案，以保证斜靠式拱桥的安全使用。
斜靠式拱桥结构侧倾失稳分析的斠旈旚旡法
推 导 了 各 种 能 量 组 合 方 式 下, 斜靠式拱桥 R i t z法 ,
边界条件下的斜 靠 式 拱 桥 的 侧 倾 稳 定 性 是 非 常 必 要的 。 目前已有学者对斜靠式拱桥的侧倾稳定性进
2 侧倾失稳临界荷载系数推导
2. 1 基本假定与计算图式 主拱肋拱脚铰接 、 稳定拱肋拱脚固接的斜靠式 、和 , 相应的转动
为桥面系的侧向抗弯刚度 。
( ) 1 8
=-
长为
() 为桥面到主拱肋的距离 。
1 0] 吊杆拉力为 [
, 当吊杆的间距较小时, 可以近似认为 = =
, 其 在相应拱肋上的弧
1
≈
1
,
2. 3 临界荷载系数计算公式 ) 由式 ( 可求得斜靠式拱桥的总势 4 ~式( 1 9) 能, 由R 使总势能对位移函数系数 i t z法, (
] 2 形能为 [
( )横撑 的 切 向 弯 曲 变 形 能 和 拱 肋 的 局 部 变 3
+ 2 = 9 3
2. 2 侧倾失稳能量方程 斜靠式拱桥侧倾失稳总能量方程可表示为 = 式中 、 + 、 、 + + 、 + 、 + + + + + + + ( ) 4
+
∫+ ∫
(
1 1 2
2 1+
分别为主拱肋和稳
1 2
0
2 s i n 3 + 2
2 s i n 1 ( 2 1 +2
0
2 ) + 2
2 2
2 3
8 ) 3π
2
+ ( ) 1 2
=
( )桥面系侧向弯曲变形能 6 1 2
斜拉桥稳定性整体分析
斜拉桥稳定性整体分析【摘要】本文对斜拉桥稳定理论的研究发展概况进行了总结，详细地论述了斜拉桥失稳的两类稳定性问题，并对其稳定问题失稳判别准则进行了分析，探讨了斜拉桥稳定性的两种评价指标。
【关键词】斜拉桥，稳定理论，失稳判别准则，评价指标结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失稳定性，稍有扰动，也会引起很大的位移和变形，甚至发生破坏。
此时虽然截面的内力并未超过它的最大抵抗能力，但结构的平衡状态发生了分支，或者是随着变形的发展内外力的平衡己不可能得到，于是结构在外荷载基本不变的情况下可能发生很大的位移最后导致结构的破坏。
一、稳定理论的发展概况与桥梁结构相关的稳定理论已有悠久的历史，同时桥梁失稳事故的发生促进了桥梁稳定理论的发展。
早在1744年欧拉（L.Euler）就进行了弹性压杆屈曲的理论计算。
在国内对于斜拉桥的稳定性问题，李国豪等提出了采用空间杆系屈曲有限元方法进行计算的思路，并给出了计算斜拉桥平面屈曲临界荷载的近似方法。
根据结构经受任意微小外界干扰后，能否恢复初始平衡状态，可把平衡状态分为稳定、不稳定和随遇三种。
研究结构稳定的主要目的就在于防止不稳定平衡状态的发生。
由失稳前后平衡和变形性质，可以把稳定问题分为两大类：第一类稳定，即分支点失稳问题。
见图1；第二类稳定，即极值点失稳问题，见图2。
图1 分支点失稳图2极值点失稳二、斜拉桥的第一类稳定问题在斜拉桥建设的初期，跨径一般较小，再加上计算手段的不成熟，通常只考虑第一类稳定问题，而且常把塔和梁分离开来单独考虑其稳定性。
对斜拉桥稳定性较精确的分析方法是有限元法，这种方法可求得斜拉桥整体的屈曲安全度。
在有限元分析中，斜拉桥被离散为许多单元。
如果知道各个单元的力和位移的关系，则不难推出整体结构的力和位移的关系。
值得注意的是，在压杆刚度矩阵中，需要考虑轴向力对刚度的影响。
对于第一类稳定问题而言，结构失稳时是处于小变形范围，大位移矩阵[KL]较小，通常忽略不计。
斜系杆拱桥内力分析
定义：将连续的 求解域离散为一 组有限个、且按 一定方式相互联 结在一起的单元 组合体
原理：基于变分 原理和加权余量 法，通过离散化 处理将复杂的结 构或连续域转化 为简单的问题求 解
适用范围：适用 于各种复杂结构 和场问题的数值 分析，如桥梁、 建筑、机械等
优点：可处理复 杂的边界条件和 几何形状，计算 精度高，能适应 各种不同的材料 性质和外力作用 形式
斜系杆拱桥的工 程规模和投资额
模型简化：对实际结构进行 简化，以便于计算和分析
建立模型：根据实际结构和受 力情况，建立合适的计算模型
参数设定：根据实际情况设定 模型中的参数，如材料属性、
载荷等
求解方法：采用合适的数值方 法求解模型，得到内力分布情
况
斜系杆拱桥的弯矩分布情况 斜系杆拱桥的剪力分布情况 斜系杆拱桥的轴力分布情况 斜系杆拱桥的整体稳定性分析
斜系杆拱桥内力分析有助于提高桥 梁的安全性和稳定性，为未来的桥 梁设计提供更可靠的理论依据。
斜系杆拱桥内力分析有助于推动桥 梁工程领域的技术进步和创新，为 未来桥梁的建设提供更多的可能性。
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通过斜系杆拱桥内力分析，可以更好 地了解桥梁的承载能力和受力特点， 为未来桥梁的优化设计提供技术支持。
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斜系杆拱桥是一种新型的桥梁结构形式，由拱肋、斜系杆和桥面组成。 斜系杆拱桥的拱肋和斜系杆通过一定的角度连接，形成一种独特的受力体系。 斜系杆拱桥的桥面通常采用预制混凝土板或钢桥面板，通过斜系杆传递荷载至拱肋。 斜系杆拱桥具有结构简单、受力明确、施工方便等优点，因此在桥梁工程中得到广泛应用。