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拱脚局部应力分析
下的拱 脚区域的应力分布和受力机理 ， 计算结 果表 明 ： 设计时需要注意对拱脚和拱肋相接处、 支座支撑处 、 系杆与端横 梁连接处 等 位 置采取局部钢筋网的加强等措施以分散应力。 关键词 ： 三拱肋 ， 钢管混凝土 ， 系杆拱桥． ， 拱脚 ， 局部应 力
拱桥吊杆张拉力分析
拱桥吊杆张拉力分析钢管混凝土系杆拱桥主要由拱肋、系梁、吊杆三部分组成，主梁弹性支撑于吊杆上，并通过吊杆传递到主拱肋。
主拱肋主要受压，产生水平推力，此推力通过系梁里的预应力来平衡，因此，系杆拱桥是一种自平衡体系。
由于其三部分之间相互制约、相互依存，各部件在施工过程中相互影响，因此，在设计和施工中须综合考虑各因素，使拱桥受力达到最佳。
系杆拱桥设计、施工过程中，成桥索力的确定和吊杆施工张拉力计算是最重要的问题，本文通过实例说明一种桥梁电算过程中可行的计算施工张拉力的方法。
1 工程实例概况某拱桥的跨径为70m采用刚性系杆刚性拱，柔性吊杆。
计算跨径分别为67.6m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/4，中拱矢高16.9m。
拱肋采用圆端型钢管混凝土，主拱钢管宽160cm，拱肋高为140cm，钢管及腹板壁厚1.8cm，内充C50微膨胀混凝土。
系杆采用箱形断面，吊杆处高为188cm，底宽为300cm，壁厚100cm。
吊杆间距为4.6m，每片拱肋设吊杆13根。
吊杆采用127ø7的镀锌高强钢丝索，桥面以上2m高度外包不锈钢套管；中横梁高度为184～206cm，宽60cm；端横梁采用箱型断面，高184m～206cm，宽300cm。
桥面2%横坡通过横梁高度的变化进行调整；桥面板采用整体式实心板，厚25cm。
风撑采用桁架风撑，由外径80cm和60cm钢管焊接而成，系杆和横梁为预应力混凝土结构。
图1 大桥立面图（单位：cm）Fig.1 Elevation view of the bridge （U：cm）2 本桥施工顺序（1）搭支架浇注系杆，现浇端横梁及拱肋钢管预埋段；张拉端横梁第一批预引力钢束及张拉第一批系杆预应力钢束。
（2）浇注中横梁，并张拉相应中横梁内第一批预应力钢束。
（3）安装拱肋钢管、风撑钢管。
（4）至下而上分阶段泵送钢管混凝土。
（5）架设吊杆并按顺序初始张拉。
（6）张拉第二批系杆预应力钢束，张拉端横梁第二批预应力钢束。
钢管混凝土拱桥结构静动力及稳定性有限元分析
内只浇灌素混凝土 ， 不再配置钢筋或钢管。早在 １ ９
表 １ 钢管混凝 土圆管拱 桥一览表
１ 钢 管 混凝 土 拱桥 分析 方 法
由于钢管 混凝 土拱 桥 至今还 没有 专用 的设 计 和
来 进行 验 算 。 钢管 混凝 土拱肋 和横 撑是 钢 管混 凝土拱 桥结 构
施工规程 ， Ｊ我国大部分钢管混凝土拱桥强度计算 仍然 采用 的是 容许 应 力 法 ， 有 少 部 分 设 计 单 位 套 也 用建工规程来进行极 限状态法计算 ， 对跨度大和重 要的桥梁还进行 了大 量的试验研究来 确定设计参 数。当采用容许应力法来进行计算时， 大多是将 钢 管与混凝土视为简单 的组合 ， 换算为钢筋混凝土截 面偏 心受压 构件 ， 现行 桥 规 中 的钢 筋 混 凝 土 结构 按
基础上演变和发展起来的 ， 按截面形式的不同， 分为 方钢 管混 凝土 、 圆钢管混 凝 土和 多边 形钢 管混 凝 土 。
在实 际工 程 中 ， 应用 最广 泛 的是 圆钢 管混凝 土 ， 管 且
种类型拱桥的跨度一般为 ５ ～ ０ 间， ０ １０ ｍ之 矢跨比一 般为 １５左右， ／ 也有矢跨比达到 １９６的情况。 ／．
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第３ ３卷第 １ 期
２０ ０ ７年 ３月
湖
南
交
通
科
技
Ｖｏ ． ． １３３ Ｎｏ １ Ｍａ ． Ｏｏ ｒ２ ７
ＨＵＮＡＮ ＣＯＮＭＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
文章编 号 ：１０ —４ Ｘ（ ０ ７ ０ －０ ９０ ０ ８８ ４ ２ ０ ） １０ ８ —４
的主要承重构件 ， 其计算方法合理与否对全桥结构 安 全具 有 重要 意义 。 由于钢 管混凝 土 拱肋是 由钢 管
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生失稳的情况，因此保证拱结构的稳定性是拱桥设计和施工需要考虑的一个不可忽略的因素。
钢管混凝土拱桥的失稳有两种性质不同的失稳形式：分支点失稳和极值点失稳。
分支点失稳，其平衡路径有一突变尖点，失稳前平衡路径稳定，失稳后平衡路径可能不稳定，如理想无缺陷结构的失稳。
大跨径系杆拱桥动力特性参数分析
内倾 角／（。）
０ ２ ４ ６
横 向 Ｏ．５２
Ｏ．５８ ０．６５ ０．７６
基 频／Ｈｚ 竖 向
１．１３ １．１３
１．１３ １．２
扭转 ２．７ｌ
２．７ｌ ２．７３ ２．９
矢 高为 ２７．＇２ ｍ，理论 拱 轴 线 方 程 为 Ｚ＝０．８Ｘ 一０．００５ ８８２ ３５３ ，
解 日益增加的交通压力 。新一 轮 的高速铁路 和城际轻轨 的建 设 墩相连 ，一端固定一端滑动 。桥上为单线 ，设计活载为 中一活载 ，
对桥型 、桥宽 、桥跨 、使用要求 、荷 载等级 以及桥梁 美学有 更高 的 设 计行 车速 度 为 ８０ ｋｍ／ｈ，地 震 基 本 烈 度 为 ６度 ，地 震 动 峰值 加速
对 象 ，就 该桥 的整 体 稳 定 屈 曲特 性 和 自振 特 性 进 行 了 分 析 。本 文 管 混 凝 土拱 桥 的工 程 实 例 对此 做 了相 关 的 分 析 工作 。
以一孔跨度为 １３６ ｍ的下承式钢管混凝土 系杆拱桥 为对象 ，针 对
通过有 限元模型分析计算 ，得出的结构动力特性 随内倾 角变
的腹 板 连 接 ，腹 板 间 距 ６５ ｃｍ，腹 板 间 不灌 注混 凝 土 。拱 肋 之 间共 比一定 的条件下 ，内倾角不宜太大 ，对于内倾 角大于 ６。的情 况 ，可
设 １组米字形横撑 、６道 Ｋ撑 ，每道横撑均为空钢管组成的桁式结 以参考文献 ［５］。
构 。横撑横 向钢管外径 ６００ ｍｍ、Ｋ形钢管外径 ４５０ ｍｍ，壁厚均为 ３ 吊杆布 置形式对 结构动 力特性 的影 响
１２ ｌａｉｎ，拱 肋 上 弦管 横 撑 及 Ｋ撑 与 下 弦 管 横 撑 及 Ｋ 撑 分 别 采 用 外 径 ２９．９ ｍｍ 和 ２４．５ ｍｍ，壁 厚 为 １０ ｍｍ 的 腹杆 连 接 。全 桥 共 设 ｌ４
钢管混凝土拱桥动力特性与分析
结 构 参 数 影 响 进 行 了初 步 研 究 ［ ４ ］ ， 为 深 入 开 展 对 中 承 式 钢 管 混 凝 土 拱 桥 自振 特 性 研 究 ， 提 供 了 技术 支 持 。
１ 有 限 元 法概 述
模 型 材料 参数
钢 管
２ ． １ Ｅ１ １
７ ８ ０ ０ ０ ． ３
０ 引 言
式 中： Ｋ 为 刚度 矩 阵； Ｍ 为 质量 矩阵 ； “为 位 移 向 量 。 若假定为谐 运 动 ， 模 态 分 析 的 运 动 方 程 可 以 转 化 为 公 式
（ ２ ） 。
钢 管 混 凝 土 拱 桥 是 我 国 公 路 上 广 泛 使 用 的 一 种 桥 梁 结 构 型 式 。 钢 管 混 凝 土 拱 桥 以其 型 式 优 美 、 结 构 受 力 合 理 等 优 点 得 以在 中 、 大 跨 径 的 桥 梁 设 计 中 广 泛 应 用 ］ 。近 年 来， 钢 管 混凝 土 拱 桥 也 成 为 国 内 外 桥 梁 专 家 研 究 的 重 要 对
Ｉ Ｋ一∞ ｆ 一０
（ ２ ）
由于 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的 跨 度 较 大 ， 结 构复 杂 ， 自 由 度
象， 其中主要 的研究 领域 为其 静 力性 能 ， 而 成 果 也 主 要 集 中在 对 其 结 构影 响 较 大 的极 限承 载 力 、 收 缩 徐 变 等 结 构 方 面 。但 是 在 对 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的 动 力 性 能 分 析 方 面 却 研
以某 三 跨 中承 式 双 飞 燕 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 为 例 ， 跨 径组 合 为 ８ ０ ｍ＋３ ６ ８ ｍ＋ ８ ０ ｍ。边 跨 、 主 跨 拱 脚 均 固 结 于 拱 座 。 边跨 曲 梁 与 边 墩 之 间 设 置 轴 向 活 动 盆 式 支 座 ， 在 两 边 跨 端部之间设置钢铰线 系杆 ， 通 过 边 拱 平 衡 主 拱 拱 肋 所 产 生 的 水 平 推 力 。桥 面 设 置 ２ 双向纵坡 ， 横 向设 ２ 双 向横 坡， 全 桥 桥 面宽 度 为 １ ６ ． ０ ｍ。 全桥 吊杆 和 立 柱 间 距 为 ８ ｍ。 模 型 材料 参 数 见 表 １所 列 。 表１
钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性分析
影响 ， 从而可以合理地指 导 该类 桥型结构 的 设计 ， 对该 类铁 路桥梁的提速加 固等都有指导意义。
１ 工程概况
本 文 以某 钢 管 混 凝 土 拱 连 续 梁 桥 为 例 进 行 了分 析 ， 桥 该 主跨 跨 度 １０ｎ， 跨 梁 长 ９ 桥 型布 置 如 图 １ ８ 边 ０ｍ， 。拱 肋 中心 距 采用 １． 。拱 的 计 算 跨径 Ｌ＝１０ｍ， 计 矢 高 ｆ＝３ ． １９Ｉ ｎ ８ 设 ６０
动 力性 能 主要 取 决 于 桥 跨 结 构 的 组 成 体 系 、 构 件 的 刚 度 、 各 质 量分 布 以及 支 撑 条 件 等 因 素 ， 此 对 钢 管 混数 对 此 类 桥 型 动 力 性 能 的 能
钢 管 混 凝 土 拱 桥 的结 构 比较 复 杂 ， 文 用 有 限 元 建 立 桥 本 梁模 型 ， 于拱 肋 、 箱 梁 、 墩 、 撑 采 用 空 间 梁 单 元 建 模 。 对 主 桥 横 由 动力 学 势 能 驻 值 原 理及 形成 矩 阵 的“ 号入 座 ” 则 ， 立 对 法 建 桥 梁 刚度 、 量 、 尼 矩 阵 ， 而 得 到 动 力 平 衡 方 程 。有 限元 质 阻 从
随 着桥 梁 跨 度 的 不 断 增 大 ， 及 桥 梁 发 展 日趋 轻 薄 型 ， 以
【 文献标识码】 Ｂ
结构的支承条件相符 。这三个 主要因素 直接决定 了结构 的
动 力特 性 。
大跨度钢管混凝土拱连续 梁桥 的抗震 、 抗风 以及 车辆荷 载的 冲击振动等许多动 力问题 越来越 引起人们 的关注 。桥梁 的
由于 桥 梁 自振 特 性 取 决 于 结 构 的 组 成 体 系 、 度 、 量 刚 质
分 布以及约束条件等 ， 以计算模 型的模拟关键在 于结构 的 所
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。
三榀拱肋钢管混凝土系杆拱桥结构设计分析
Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ Ａｒｃｈ Ｒｉｂ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ －－－Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ Ｔｉｅｄ Ａｒｃｈ Ｂｒｉｄｇｅ
Ｄｉｎｇ Ｚｉｍｉｎｇ ，Ｃｈｅｎ Ｘｕｅｆｅｎｇ
（１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００１９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ（Ｎａｎｊｉｎｇ）Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ Ｔｕｎｎｅｌ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００３ １）
１ 工 程 概 况 该 项 目位 于 张 家 港 市 金 港 镇 境 内 ，北 面 距 长 江 约 ２公 里 ，地
貌特 征为长江三 角洲 平原 。本工 程原 桥 为公路 桥 ，原桥 主桥 为
６０ｍ 跨 下 承 式 钢 管 砼 系 杆 拱 ，桥 面 全 宽 ２５ｍ。 因桥位处航道整 治 ，航道 等级 提 升为三 级 ，通 航净 空为 （６０
ｃｈａｎｎｅｌ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ａｒｃｈ ｒｉｂ ｄｏｗｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｒｉｄｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅ１． Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ａｉｎ ｂｒｉｄｇｅ ａｒｃｈ ｒｉｂ， ｔｉｅ ｂａｒ， ｃｒｏｓｓ ｂｅａｍ ａｎｄ ｈａｎｇｅｒ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅ— ｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｈｒｅｅ ａｒｃｈ ｒｉｂｓ ｔｉｅｄ ａｒｃｈ；Ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ；Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｓｔａｂｉｌｉｔ
浅谈钢管混凝土桥梁受力性能
浅谈钢管混凝土桥梁受力性能桥梁按照结构体系可以分为简单体系拱桥和拱梁组合体系桥。
拱梁组合体系桥过去常用于钢拱桥之中，对于钢筋混凝土拱桥由于拱肋自重较大，无论是结构上还是施工上都存在着不小的困难，所以采用较少。
随着钢管混凝土在拱桥中的应用，拱梁组合桥在我国得到了大量的应用，尤其是在城市、平原和软弱地基桥位的中小跨径桥梁。
一、桥梁的特点：在简单体系的拱桥中，行车道系不参与主拱承受荷载，只有主拱肋是全桥受力结构。
拱梁组合桥是将行车道系与主拱按照不同的构造方式组合成整体，共同承受荷载。
系杆拱桥是最常见的一种拱梁组合桥，当桥面高程受到严格限制而桥下又要求保证较大的净空，或当墩台基础地质条件不良易发生沉降，但又要保证较大跨径时，系杆拱桥具有相对的优越性。
根据拱肋和系杆相对刚度的大小，系杆拱桥可分为柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱和刚性系杆刚性拱种体系。
对于后2种桥型，由于在荷载作用下系杆还要承担一定的弯矩，它又可称为系梁。
在系杆拱桥中，拱肋产生的推力全部或大部分由系杆承担，系杆承受较大的轴向拉力。
钢管混凝土拱梁组合桥主要是刚（系）梁刚拱的组合体系。
拱肋为钢管混凝土结构，系梁为预应力混凝土结构。
在拱脚处和端横梁固结，结构不仅具有较大的竖向刚度，而且存在更为强大的侧向刚度，因此能显著增强拱肋的空间稳定性。
由于外部为静定结构，下部结构类似梁桥受力，可应用于软弱地基桥位处。
当需采用多孔结构时，它不存在连拱作用问题。
但拱梁组合桥是内部超静定结构，吊杆内力的大小直接影响着成桥时结构各部位特别是纵梁的线形和内力分布。
吊杆的设计与施工、拱脚节点的处理、系梁预应力束的张拉调整以及支座的构造均是拱梁组合体系拱桥成桥技术的关键。
钢管混凝土在拱梁组合体系拱桥的应用，不仅充分发挥了钢管混凝土抗压性能好的优点，而且减轻了桥梁上部结构的自重，大大提高了拱梁组合桥的跨越能力。
同时，拱肋采用钢管混凝土结构，空钢管拱肋架设自重轻，易于实现无支架施工或少支架施工。
钢管混凝土系杆拱桥吊杆布置形式对结构稳定与动力性能的影响
［ ｙｗｏ ｄ ］ｔ ｄａｃ ｒ ｇ ；ｖ ｒｃｌ ａｇｒ ｎｌ ｅ ａ ｇｒ ｙ ａ ｉ ａ ｄ ｓ ｂｌｙ ｐｒ ｒ — Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｒｈ ｂｉ ｅ ｅｔ ａ ｈ ｎ ｅ ；ｉｃ ｎ ｄ ｈｎ ｅ ；ｄ ｎ ｍ ｃ ｎ ｔ ｉｔ ｅ ｏｍ ｅ ｄ ｉ ｉ ａ ｉ ｆ
钢管混凝土系杆拱桥设计分析
王建彬 南京先行 交通工程设计有 限责任公 司 江 苏南京 ２ １ ０ ０ １ ６
Ｉ 摘要 】 随着社会经济与交通建设 事业的蓬勃发展 ，我 国对于桥 梁建设也越 来越 重视 本文主要对钢管混凝土 系杆拱桥 的设计方法 ．刚度取值 稳 定方面以及设 计的一些主要 参数 做 了一些分析 。 【 关 键词 】 钢管混凝 土拱桥；拱肋形式；计算方法；设计 中图分 类号 ：Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ２ ＋ ５
引 言
文 献 标识 号 ：ｈ
文章 编号 ：２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ７ — ０ ０ ０ １ ５ － ２
肋高度一般为主跨的 １ ／ ４ ０～ １ ／ ５ ｏ ， 刚性系杆柔性拱体系还可适 当降低 。 拱肋宽度 以及 拱肋 数量则应根据桥梁宽度确定 。对于主跨 小于 １ ０ ０ ｍ的 系杆拱桥 ， 一般都采用 单支钢 管混凝土拱肋 。对于跨 径较 大的钢管混凝 土拱桥 ， 拱肋则一般采用 桁架 形式。其中哑铃形双支拱肋 一股在跨径为 １ ０ ０～ ２ ０ ０ ｍ的情况下采用 。当主跨大于 ２ ０ ０ ｍ ， 其主拱肋一般采用多支 形式。 ２ ． 钢管混凝土拱桥 的计算方法 ２ １钢管混凝土拱肋的计算模式 ２ ． １ ． １钢 管 混 凝 土 计 算模 式 钢 管混凝 土计算模 式引入钢管套 箍理论 ，计入作 用引起 的强 度的提 高 。该计 算模式 是钢管 混凝土理 论研 究成果在实 际工程 中的具体应 用 ， 充分利 用 了钢 管混凝 土的受力特 点 。按 该模式设组合体 系桥是将 主要承受压 力的拱肋和 主要承受 弯矩 的行车 道 梁 组合起来 共 同承受 荷载 ，充分 发挥被组合 的简 单体系 的特 点及组合 作 用 ，以达到节 省材料和 降低对地 基的要 求的设计 构想。钢 管混凝土系 杆 拱桥与连续梁桥等其他桥梁相 比 ， 其主梁梁高较低 ，而且在横桥 向 ， 纵 向系梁设置于拱肋位 置 ， 不 占用车道位置 ，系梁项面可 高于桥面 ， 因此 控 制桥 面标 高实质上 是横梁高度 。采用 系杆 拱桥方 案带来 引桥桥孔缩 短 所节 约 的工程 造价 是相当可观 的 。近年 来，在桥梁 建筑方面 对景观要 求 日益重视 的情况 下 ， 系杆拱桥的优势显得越发 明显 。此外 ， 由于钢 管混 凝 土拱桥一方 面钢管 的约束提 高 了混凝 土的承压 能力 ， 另一方 面也使 拱 桥 的施工更加便捷 。 １ ． 钢管混凝土拱桥拱肋形式 拱肋 形式 的选 取一般根据 桥梁跨 径而定 。对 于刚性系 杆刚性拱 的拱 液压 推力油 缸把固 定部分和工 作部分连 接起来 ，提 供 向前 移动 的动 力， 迫使 刀盘紧贴 隧道掌 子面 的岩石 表面进 行切削开挖 并 出渣 。一般岩石 强 度高 的隧道 不加衬砌 ，岩 石风化 的地层 采用钢拱 架、钢丝 网、喷混凝 土 衬砌 。Ｔ Ｂ Ｍ旋工月进度一般在 ｌ ０ ０ ０ ｍ以上 ，速度快 ，质量好 ，适用于铁 路 、公 路 隧 道 及 水 工 隧 洞 。 ４ ２ 泥水平衡盾构施工技术 泥水平 衡盾构 的特点是 ： 在盾 构正面 与支承环 前面装置 隔板的密封 舱 中，由有适 当压力 的泥 浆来支 撑开挖面 ，并 由安装 在正面 的大刀盘 切 削土体 ，进土 与泥 水混合 成泥浆 后，通过泥浆 泵和 管道 输送到 隧道外 的 地面 ， 由泥 浆分 离设备 除掉土砂 后， 再通过管道把合格 的泥浆送到 工作面 。 反 复循 环地切 割地层 、推 进并安 装管片 以形成隧道 结构 ，这种 开挖方 式 适用 于多种复 杂的地层 ，特别是 地下水位 较高 的地 层，上海 、广州都有 成 功案例 。泥 水盾构对 地层扰动 最小 ，地 面沉降 小，但 盾构及 与其配 套 的泥浆制造 、分离设备造价高 、占地面积大 。 ４ ３土压平衡盾构施工技术 土 压 平 衡 盾 构 的前 端 设 有 一 个 全 断 面 大 刀 盘 ，切 削 刀 盘后 是 密封 舱 ， 在密封 舱的下 部装置 长筒形螺 旋输送机 ，输送机一 头设有 出入 口。所 谓 土 压平衡就 是刀盘切 削下来 的土体和泥 水充满密 封舱 ，具 有适 当压 力， 与开挖面保持土体 的相对平衡 。 ４ ． ４气压盾构施工 技术 穿越 饱和含水 地层所采用 的压缩 气体防漏水 的盾构称 为气压盾 构， 气压盾构要设 一个闸室来保证 工作面 跟隧道 隔断，以确保工作面的压力 。 工作人 员进 入工作 室时，要通 过 闸室增 压或减压 ，管片和 其他材料进 出 也必经 闸室 。气压盾 构的气压 容易对施 工人员产 生不 良影响，长期在 这 种 条件 下工作容易得 “ 气压 病”，故应尽量减少这种方法。 ４ ５混合盾构施工技术 混 合盾构 是 目前世界 上最先进 的盾构 ，适合 于复杂 多变的地层 。混 合 盾构 的特 点是 ： 在大 刀盘上安 装适合各 种地层 的多种刀 具，其在辐 条
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。
钢管混凝土系杆拱桥系杆张拉力分析
该 桥 主 跨计 算 跨径 Ｌ ３ ６ ，计 算矢 高 ｆ ７ ．ｍ ， ＝ ５ｍ ＝ １２ 矢 图 １ 茅 草 街 大 桥 主 拱 肋 合 龙 Ａ ＹＳ计 算 模 型 ＮＳ 跨 比 １５ 拱 轴 系 数 ｍ＝ ．４ ： 拱 圈 的结 构 形 式 是 四弦 ／， １５ ３ 主 ２ 施工 加载 期 工况分 析 管桁 架式 结构 ， 截面 宽 ３２ ， 脚径 向的高 度 最 大是 ８ ， ．ｍ 拱 ｍ 参 照设计 院设计 文件 及 文 献【】本 文模 型 桥 主拱 肋 施 ４， 拱 顶 截面 高 度 为 ４ ｍ。边 跨计 算跨 径 Ｌ Ｉ ８ ，计 算 矢高 ＝４ｍ Ｔ／ 载 期只 考虑 到 浇注 完 ８ ｉ ｎ ＃钢 管混 凝 土。 体工 况如 下 ： 具 ｆ １ ． １ ｍ， 跨 比为 １８５ 拱 轴 系数 ｍ－ ．４ 。 每 片拱 ＝ ７４ ２ 矢 ／．， － ５３ １ 工 况一 ： 钢管 合 龙（ 接 ） 固定 拱 脚 ， 空 铰 ， 形成 无铰 拱。 肋 为宽 ３ ２ ．ｍ，高 ６０ 渐 变至 ４０ 的 Ｃ ０钢 筋 混凝 土 ．ｍ ．ｍ ５ 工 况 二 ： 装主 拱 上 立柱 ， 梁 ： 装 系杆 、 拱 上 吊 安 横 安 主 箱 形 截 面。 杆 和 吊杆 上横 梁。 该桥 施 工 程 序 复杂 ， 难 施 工。 可研 究 分析 的 内容较 较 工 况 三 ： 一 次张 拉 系杆 到 １ ２ ０ Ｎ。 第 ３０Ｋ 多 ， 文仅 就施 工 过程 中的 系杆张 拉 力作 分析 。 本 工况 四 ： 灌注 １｝ 管 内混 凝 土 ， ｝钢 混凝 土 不 参 加作 用 ， １ 结构 有 限 元计 算模 型 只作 为荷 载。 应 用 ＡＮＳ Ｓ模 拟 分析 。本 文 以主拱 肋 合 龙 ，固定 拱 Ｙ 工况五 ： 注 ２ 灌 ＃钢 管 内 混凝 土 ， 混凝 土不 参 加 作 用 ， 脚 ， 成 无铰 拱 开 始 ， 照施 工 顺序 灌注 钢 管 内 混凝 土 ， 形 依 模 只作 为荷 载。 １号 管 内砼参 加 作 用 ， 第 二 次张 拉 系 杆 到 并 拟 主拱 肋 施 工加 载 。 主拱 肋 施 工加 载 期 ， 分批 产 生桩 顶 １ ４０ Ｎ。 会 ７ ０Ｋ 水 平 推 力 ， 要 多 次张 拉 系杆 以抵 消 桩 顶水 平 推 力 ， 证 需 保 工 况 六 ： 注 ３｝ 管 内混凝 土 ， 凝 土 不参 加 作 用 ， 灌 ｝钢 混 施 工期 间 的安全 及 成桥 运 营 的安 全。 只作 为荷 载 。２号管 内砼 参加 作 用 。
基于动力测试系杆拱桥动力特性分析
算 结果 的 比较 分析 ，总结 出系杆 拱桥 的动 力特 性 。
关键词
拱桥
动力测试
有限元分析
动力特性
１ 引为
ｍ ｘ ＋ ｃ ｘ ＋ ｋ ｘ ＝ Ｏ （ ３ ）
结构动力特性主要包括结构的自振频率、阻尼系数 和振型等一些基本参数 ，也称为动力特性参数或振动模 态参数 ，这些特性是结构本身所固有的性能 ，是由结构 形式、材料 眭质 、结构刚度 、质量分布和构造联结等因 素决定的。在结构抗震设计 中，为了确定地震作用的大 小 ，必须了解各类结构的自振周期 ，同样 ，对于现有建
福 建 交 通 科 技２ ０ １ ５ 年 第 ４ 期 困
口 。
对单自由度粘性阻尼系统，假定其阻尼力与振动速
ｃ （ １ ）
式 ，不设风撑 ，中拱肋与边拱肋间设三道风撑 ，以增加 桥梁的整体稳定性 。桥梁的总体布置如图 ２ 所示。
式中，ｃ 为粘性阻尼系数 ； 为振动速度。 单 自由度系统的力学模型如图 １ 所示。其运动微分
．
一
该桥桥 型结构 型式 为下承式三跨连续拱梁组合体 系 ，桥跨布置为 ２ ６ ． ５ ＋ ７ ７ ＋ ２ ６ ． ５ ＝ １ ３ ０ ｍ。其 中主跨为钢管
混凝土提篮拱 ， 横 向设置四片拱肋 。中拱 肋直立 ，矢跨 比 １ ／ ４ ，矢 高 １ ９ ． ２ ５ ｍ，拱 肋 轴线 抛物 线 方程 ：ｙ 一 （ １ ／ ７ ７ ） ｘ ；
边拱肋内倾 ２ ０ 。，矢跨比 １ ／ ４ ，边拱肋竖直面 （ 正投影
面 ） 内矢 高 １ ９ ． ２ ５ ｍ，拱 肋 轴线 抛 物 线方 程 ： ；边 拱 肋 垂 直面 内矢 高 ２ ０ ． ４ ８ ５ ｍ，矢 跨 比 １ ／ ３ ． ７ ５ ８ ８ ，拱 肋 轴 线 抛 物 线方 程 ：ｙ ＝ １ ． ０ ６ ４ １ ７ ８ ｘ ． ０ ． ０ １ ３ ２ ０ ４ ９ ｘ 。 中拱 肋 间 为 敞 口
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 qq2=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=5qq4 384qq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 1q 2在A 点列桥拱右部分力矩平衡q q ∗q qqq +∫q 1qqq q 2⁄0=q ∗q /2解得 q q=48q 1qq 5qq 2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 )10q2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 25qq 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。
系杆拱桥力学特性与稳定性分析
系杆拱桥力学特性与稳定性分析作者：杨鹏侯爽等来源：《硅谷》2013年第13期摘要系杆拱桥破突了过去较为传统的拱桥对墩、台及地基的高限制，系杆拱桥造型美观、布置合理、跨越能力也相对较强，在美观桥梁与大跨度桥梁的设计时备受设计者的青睐。
但由于一些构件材料与其布置形式具有着多样性，如系杆、拱肋、吊杆等，因而对结构力学的特性及稳定性分析具有着十分重要的意义。
关键词系杆拱桥；力学特性；稳定性；结构体系中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0066-021 系杆拱桥的分类及力学特性系杆拱桥的结构按照主梁与拱肋位置可为分上承式系杆拱桥、中承式系杆拱桥及下承式系杆拱桥。
1.1 上承式系杆拱桥上承式系杆拱桥通常可建设成三跨连续体系、单悬臂体系和钢架体系。
系梁拉力及中支点处压力来共同抵抗所产生的负弯矩体现了上承式系杆的主要受力特征，其肋压力的竖向分立实现了平衡剪力，同时，加强中支点可以有效效降低跨中弯矩。
同时，上承式系杆拱桥比中承式及下承式拱桥经济性好。
1.2 中承式系杆拱桥中承式系杆拱桥一般由全拱（一个）、半拱（二个）、加劲纵梁三跨所组成，通常建设连续或钢架体系，同时设置吊杆及立柱。
从中承式系杆拱桥的结构抗弯角度来考虑，在跨中处中支点处弯矩较大的情况下，系梁与拱肋之间就会存在较大的距离。
拱肋与拉力在很大程度上可抵抗较大的弯矩。
从中承式系杆拱桥的抗剪的角度来看，在桥面与拱肋夹角较大的情况下，中支点的剪力就相对较大。
同时，平衡剪力将会受到拱肋中轴力的竖向分力的影响。
我国浙江铜瓦门大桥属于中承式系杆拱桥。
1.3 下承式系杆拱桥下承式系杆拱桥较多采用简支体系，对地基的要求不高。
下承式系杆拱桥首先是在简支梁上设置加强拱，然后再布置吊杆。
同时，将吊杆的张拉力进行合理的调整，使得纵梁的受力一直保持在最佳状态。
通常拱肋在恒载作用下主要承担轴压力，节间荷载会对弯矩与剪力造成一定的影响，而荷载所产生的结构内力会表现为弯矩，一般轴力比较小，大约为恒载的10%。
钢管混凝土拱桥动力特性的有限元分析
钢管混凝土拱桥动力特性的有限元分析
周明先
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2007(033)033
【摘要】桥梁结构的动力特性是结构动力分析、抗震分析的重要参数,采用通用有限元软件 ANSYS 对朝阳市东大桥钢管混凝土拱桥的动力特性进行了分析,得到了其振型和频率,并对大桥的动力性能做了评价,有助于今后建立大桥的档案和健康诊断评估.
【总页数】3页(P327-329)
【作者】周明先
【作者单位】湖南路桥建设集团,湖南,长沙,410004
【正文语种】中文
【中图分类】U448.22
【相关文献】
1.中承式钢管混凝土拱桥动力特性有限元分析 [J], 吴梅容;曾惠珍;孙颖
2.钢管混凝土拱桥动力特性分析 [J], 孔祥利
3.下承式悬链线钢管混凝土拱桥动力特性分析 [J], 杨军朝;关伟;王毅斌
4.钢管混凝土拱桥在桥面激振频率下的动力特性 [J], 周潮泳
5.基于ABAQUS的缺陷钢管混凝土拱桥动力特性分析 [J], 陆征然;王倩倩
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模型。为 了了解该桥动力性能 ， 采 用子 空间迭代 法计 算得到桥 梁前 １ ５阶振动频 率及振 型 ， 计算结果 为该桥 提供设
计依据 。提供 了三肋钢管混凝土 系杆拱桥的 自 振频率及振型特征 ， 这对 了解该 类桥 梁的动 力性能有 着重要参考价
值。
关键词 ： 三拱 肋 ； 动 力特 性 ； 振 型
动 力研究 内容 。
１ 工程 概况
吊杆 采 用 Ｐ Ｅ Ｓ Ｆ Ｄ ７—７ ３成 品 索 ， 外 套 管 均 采 用 ２ ４ ． ５ ｃ ｍ钢 管 ， 壁厚 １ ｃ ｍ， 吊杆 间距 ４ ． ８ ｍ， 全桥 共设
４ ５根 吊杆 。该桥 主桥 桥 型见 图 １ 和图 ２ 。
２ 空 间有 限元 模型
为 分析 江 海 大 桥 的动 力 性能 ， 采用 有 限元 程 序 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ 进 行 建 模 。该 桥 上 部 结 构 由桥 面 系 、 拱 肋、 吊杆 及风 撑 ４部 分 组 成 ， 桥 面 系包 括 系杆 、 端 横 梁、 中横 梁 及桥面 板 ， 在 进 行 有 限 元 离散 时 ， 做 如下 考虑 ：
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４章编号 ： １ ６ ７ ３— ６ ０ ５ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２—０ ０ ２ ２— ０ ４
桥 梁结 构 的动 力 特性 反 映 了桥 梁 的 刚度 指 标 ，
它包括 自 振频率与主振型等 ， 是进行结构动力分析 和抗震 设计 的重要 参 数 ， 它 对 于正 确 地 进 行 桥 梁 的 抗震设计及维 护 ， 有着 重要的意义 。迄今为止 ，
（ １ ） 计算采用 的常数 ： 结构混凝 土弹性模量 、 质 量密度 、 吊杆 、 钢绞线、 风 撑 钢 管材 料 参 数 按 桥 梁设 计规 范取值 。
（ ２ ） 钢 管混凝 土拱 肋 由混凝 土 与 钢 管两 种 材 料 组合而成 ， 建模计算时一般有两种方法来模拟， 第一 种方 法 是 将 混 凝 土 和 钢 管 换 算 成 一 种 材 料 来 计
一
简化 处理 ， 把桥 面板通 过 质量 和 刚度 的简化 ， 把其 质 量和 刚度 都归 集到横 梁 上 ， 以保证模 型 的抗 弯 刚度
第 ２期
申哲会 ： 三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥动力特性分析
． ２ ５．
特征 ， 这对 了解该 类 桥 梁 的 动力 性 能有 着 重 要 参 考
算 ； 第二种方法是将混凝土和钢管作为两根杆件 计算 ， 两 根杆 件共 用节 点 ， 杆 件单 元分别 赋 予混凝 土 与钢管的截面材料特性。本文采用第一种方法 ， 将 拱肋截面按等效刚度法换算成钢材截面进行模拟。 （ ３ ） 建模时 ， 系杆、 横梁 、 拱 肋及风撑梁采用空 间梁单元模拟 ， 吊杆采用桁架单元模拟 ； 边界条件按 侧铰支 ， 一侧滑动处理 ； 为了计算方便 ， 模型进行
矢跨 比￡ ／ Ｌ＝ １ ／ ５ ， 跨径 Ｌ ＝ ８ ０ ｍ， 矢高 ｆ ＝１ ６ ｍ。拱肋 采用 哑铃 型 双 圆钢 管 断 面 ， 钢管外径 ￣ ９ ０ ｃ ｍ， 壁 厚 １ ． ４ ｅ ｍ， 内充 Ｃ ４ ０微膨胀混凝土； 主跨纵桥 向共设 ５ 道风撑 ， 其中中间 ３ 道为一字型风撑 ， 外边 ２ 道为 Ｋ 撑， 风撑采 用 哑铃型双 圆钢管 断面， 钢 管 直 径 Ｏ ｃ ｍ， 壁厚 １ ． Ｏ ｃ ｍ； 系杆采用预应力混凝土箱型断 面， 高２ ． Ｏ ｍ， 宽１ ． ５ ｍ， 顶、 底板及腹板厚 ０ ． ３ ｍ， 于拱 脚 处渐 变为 高 ３ ｍ 的矩形 断 面 ， 系杆 内设 劲性 骨 架 ； 中横梁 为 预应 力 混 凝 土 Ｔ形 梁 ， 间距 ４ ． ８ ｍ， 高 ６ ８ ． ５— １ ５ ０ ｅ ｍ， 肋宽 ０ ． ５ ｍ， 全桥共设 １ ５ 道； 中横梁预
［ ４ ］ 陈淮 ， 申哲会 ， 胡锋 ， 等． 斜靠式拱桥动 力特性研究 ［ Ｊ ］ ．郑 州大
学学报 （ 工学版 ） ， ２ ０ ０ ５ （ ４ ）： ２ ５—２ ８ ．
・
２ ２・
北 方 交 通
２ ０ １ ４
三 拱 肋 钢 管 混凝 土 系杆 拱桥 江 海大 桥 动 力 特 性 分 析
一
申哲会
（ 江苏省交通科学研究 院股份有 限公 司， 南京 ２ １ ０ ０ １ ７ ） 摘 要： 结合 申张线金 港段 江海大桥 的工程实例 ， 采 用有 限元 法建 立三肋钢 管混凝 土 系杆拱桥 动 力特 性分析
制吊装后与系杆 连接； 桥面板采用高 ０ ． ３ ｍ 钢筋混 凝土 空心板 ， 在 Ｔ梁 顶 浇 筑 横 桥 向 ０ ． ５ ｍ 湿 接 头形
成整 体 ； 端横梁为 预应力混 凝土箱 型梁， 梁 高 １ ０ ８ ． ５—１ ９ ０ ｅ ｍ， 宽２ ． ３ ｍ， 壁厚 ０ ． ４ ｍ， 全桥 共设 ２道 ；
国内建造的系杆拱桥 ， 无论是 （ 钢管 ） 混凝土拱桥还 是钢箱拱桥 ， 基本上都是双肋拱 ， 因此有关系杆拱动
力特性研究方面的文献资料大多也都为双肋拱桥 。 但是 当桥 面较 宽 时 ， 由于受 中分 带 规划 宽 度 及 横 梁 高度限制 ， 就不得不采用三片或三片 以上拱肋的系 杆拱。本文结合工程实例 ， 对一座三肋钢管混凝土 拱 桥进行 动力 特性 分 析 ， 计 算 结 果 丰 富 了此 类 桥 梁
申张线金港段江海大桥是一座三肋钢管混凝土 系杆拱 ， 主桥 横 向布置 为 ： ０ ． ５ ｍ护栏 ＋ ４ ｍ非 机 动 车 道 ＋１ ． ５ ｍ拱 肋 ＋１ ２ ． ２ ５ ｍ 机 动 车 道 ＋１ ． ５ ｍ拱肋 ＋
１ ２ ． ２ ５ ｍ机 动 车 道 ＋１ ． ５ ｍ 拱 肋 ＋４ ｍ非 机 动 车 道 ＋ ０ ． ５ ｍ护栏 ＝ ３ ８ ｍ。拱轴 线方 程 Ｙ＝ ４ ｆ ｘ （ Ｌ—Ｘ ） ／ Ｌ ２ ，