系杆拱桥建模实例
例题六：系杆拱桥建模实例
使用阶段的模拟
1、活载 车道荷载：公路-Ⅰ级，2车道； 横向分布系数：横向分布系数采用杠杆法计算，汽车1.2，满人4； 冲击系数按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.2条 计算，结构基频f＝1.129，冲击系数为0.05。 2、温度力 全桥整体升温14゜C，整体降温23゜C； 拱肋升温、降温15゜C； 吊杆升温、降温15゜C； 系梁上下缘温差5゜C。 3、基础变位 外部简支不考虑基础变位。 4、设计合拢温度：20゜C 设计温度范围：-3゜C ~34゜C
计算内容
二、中横梁计算 三、端横梁计算
四、端横梁牛腿计算
五、桥面板计算
主要构件尺寸
建模单元的划分
拱肋单元 1-36共36个单元 32*2.25 2*2 系梁单元 37-77共40个单元 32*2.25 0.8 1.45 0.7 1.05 吊杆单元
X向分段长度: 2*2 1.05 0.7 1.45 0.8
计算内容
一、整体纵向 1. 拱肋钢管各施工阶段的最大最小正应力； 2. 拱肋钢管标准组合下的最大最小正应力； 3. 拱肋钢管内混凝土各施工阶段的最大最小正应 力； 4. 拱肋钢管内混凝土标准组合下的最大最小正应 力； 5. 吊杆各次调索索力； 6. 吊杆标准组合最大最小正应力； 7. 系梁混凝土各施工阶段的最大最小正应力； 8. 系梁混凝土正常使用极限状态下的最大最小正 应力； 9. 系梁混凝土正常使用极限状态下的最大最小主 应力； 10. 系梁预应力钢束标准组合最大应力； 11. 拱肋、系梁各施工阶段的位移；
江苏省海门市 王浩大桥
---下承式系杆拱桥建模实例
上海同豪土木工程咨询有限公司
工程概况
1、该桥为1孔80米的下承式简支钢管混凝土系杆拱桥 2、主拱圈采用双肋式，拱肋截面为圆端形，拱肋钢管 壁厚12mm，横撑钢管壁厚8mm 3、拱肋平面内矢跨比为1/5，拱肋高1.8m，宽0.8m，两 拱肋间设置5个横撑、两个K撑 4、系梁截面为直角梯形，高1.3m，拱脚加高至2.2m，上 缘宽1.1m，下缘宽1.283m 5、全桥共30根吊杆，吊杆纵向间距4.5m 6、桥面布置：桥面全宽9m，其中两侧各为0.5m宽的防 撞护栏，中间为8m宽的车行道
桥博建模之拱桥(配图).
[桥梁博士]实例一：拱肋的建立过程我们现在拟定建立如下图所示的模型：说明：桥面全长50M，分为50个单元，每个单元x向分段长度为1M，系杆截面为2000×1000MM的矩形截面，材料为40号混凝土拱肋单元；拱肋单元分50个单元，每个单元x向分段长度为1M，拱肋截面为钢管内填40号混凝土，钢管半径R=1000MM，厚度T=120MM，为A3号钢吊杆每隔5M设1根，拉索材料为270低级松弛钢绞线。
下面我们讲述具体的建立过程：步骤一：选择菜单栏的项目>创建工程项目，建立新工程，如下图所示：步骤二：按F4键进入原始数据输入窗口，在数据菜单中选择“输入单元特征信息”，见下图步骤三：先建立系杆单元，点击快速编译器的“直线”按钮，在编译框内，在编辑内容的四个复选框都钩上，编辑单元号：1-50，左节点号：1-50，右节点号：2-51；分段长度：50*1，如下图所示：步骤四：输入截面特征，点击截面特征按钮，选择图形输入，找到矩形截面，然后输入B=2000，H=1000，确定，如下图：步骤五：控制断面定义。
在控制点距起点距离输入框内填0，按添加按钮，然后在控制点距起点距离输入框内填50，再按添加按钮，见下图：步骤六：做完以上步骤后，按确定按钮，这样，我们第一步的系杆就建好了，如下图：下面我们建立拱肋单元：步骤一：点击快速编译器的“拱肋”按钮，进入拱肋单元编译框，在编辑单元号一栏需要输入：51-100,左节点号：1 52-100，右节点号：52-100 51，x向分段长度：50*1；控制点x1=0，y1=0，控制点x2=25，y2=12，控制点x3=50，y3=0，同样，编辑内容的4个复选框都勾上。
如下图所示：步骤二：点击控制截面输入截面形状，截面材料选择A3钢，输入钢管截面，点击图形输入，找到那个形状，输入数据R=1000，T=120，确定，如下图：然后输入内部的混凝土，在截面特征的对话框中，点击“附加截面”，截面材料选择40号混凝土，然后选择图形输入，选择圆形截面，输入R=880，确定，如下图：步骤三：按确定后出现如下图形：现在我们来改变拱肋单元的性质，在上图的右上角有个“goto”按钮，在左上角显示着当前单元编号，我们在goto栏里输入51（51单元到100单元都是拱肋单元），然后按“goto”按钮，现在应该在左上角显示的当前单元号为51，然后在顶缘坐标里截面高度中点出坐标的复选框打上勾，在单元性质里选择组合构件，并把是否桥面单元复选框的勾去掉，这样，我们完成了第一个拱肋单元性质的修改，如下图：下面我们来修改其他拱肋单元的性质；在快速编译器中点击“单元”按钮，把复选框“修改坐标性质”、“修改单元类型”、“修改桥面单元定义”这3个打上勾，在编辑单元里填入：52-100，在其他信息模板单元号里填51，然后确定，见下图：这样，我们就完成了拱肋的建立。
三维技术在拱桥方案设计中的应用实例
第5卷第4期2013年8月V01．5N o．4 A ug．2013三维技术在拱桥方案设计中的应用实例张磊(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海200092)【摘要】以兰州黄河深安大桥已完成的方案设计为对象，应用达索V6软件根据拱桥结构特点探索建模方法，并利用完成的拱桥模型进行后期简单效果和漫游展示：、【关键词】深安大桥；拱桥；达索V6软件；建模方法【中图分类号】TU311．4l；u448．22【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2013)04—0086—071引言B I M作为目前建筑j r程行业三维应用最为流行的产品理念，越来越得到国内业主、设计院、工程总承包等各方的认可和支持。
在国内诸多大型项目中，逐渐采用B I M技术，以提高建筑设计和建造品质。
但早在B I M出现之前，在制造业已经完成了从二维到三维的转型，特别在制造业高端设计领域，尤其在飞机、轮船等超大型制造领域，早已出现了一种项目管理理念一PLM(项目生命周期管理)。
该理念由法国达索公司提出，并在达索产品平台上得到发展和应用“。
桥梁设计目前除了在计算方面采用i维模型进行分析，在整体和构件设计方面仍然主要采用二维的设计方式。
本文以兰州黄河深安大桥已完成的方案设计为依据，结合达索V6软件重点阐述了适用于拱桥结构特点的二三维建模方法，并在达索软件中进行初步的效果后处理以及简单的漫游。
2工程简介兰州黄河深安大桥(后面简称深安大桥)推荐方案的主桥结构为60m+148m+60m的i跨双索面中承式系杆拱桥，桥长268m。
桥面宽度：4．5(人行道)+1．8(主拱肋、吊杆锚同区)+0．5(防撞栏杆)+l O．25(机动车道)+0．5(防撞栏杆)+10．25(机动车道)+0．5(防撞栏杆)+1．8(主拱肋、吊杆锚同区)+4．5(人行道)=34．6m。
外侧拱肋立面矢跨比为1：4，矢高为37m，桥面以上拱肋高度24．67m；内侧拱肋立面矢跨比为1：4．5，矢高为32．89m，桥面以上拱肋高度20．56m。
系杆拱桥三维模型
桥梁三维模型图片--8 系杆拱桥桥膜原型桥名：通州大桥桥型:系杆拱桥设计荷载：汽-20，挂-100通航标准：Ⅴ级通航，通航净高5米，设计通航水位3.2米桥长：134米，主跨72米桥宽：20米，双向4车道拱桥桥模拱桥施工顺序11、施工主桥墩钻孔灌注桩、承台和桥台钻孔灌注桩、台身、台帽等；同时在岸边预制各段拱肋及纵梁；2、搭设中孔和边孔支架（中孔跨中预留20m通航孔，用贝雷梁支架，其余各段可用贝雷梁也可用满趟支架），支架的基础可采用打入圆木桩或少筋钻孔灌注桩,支架应进行超载预压，预压系数1.2；3、现浇拱梁联结段，浇筑剪刀撑与相应的加强横梁，使之形成框架，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉N1、N2、N3、N4号钢束；施工顺序21、现场浇筑边跨系梁及端横梁，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉N5、N6号钢束和横梁预应力束；拱桥施工顺序31、拆除边孔支架；2、吊装主梁各节段，现浇湿接头；3、待湿接头强度达到设计强度的90%后，张拉N7号钢束中的3束、N8号钢束中的1束、N8’号钢束；施工顺序41、吊装内横梁预制段，现浇湿接头，湿接头混凝土达到设计强度的90%后张拉内横梁预应力钢束；2、现浇桥面板，桥面板混凝土达到设计强度的90%后张拉桥面板钢束施工顺序5在桥面上搭设主拱的接头支架，吊装主拱预制节段，安装相应吊杆，现浇湿接头；施工顺序61、待拱肋湿接头混凝土达到设计强度的100%后，开始张拉吊杆；2、吊杆采用一次张拉，设计吨位为55T，吊杆张拉顺序依次为：4-4’-2-2’-5-5’-3-3’-1-1’-6;3、对吊杆压浆封锚施工顺序7拆除中孔支架；施工顺序81、张拉N7、N8号钢束中的剩余钢束；2、现浇桥面铺装层、防撞护栏等。
系杆拱桥横梁预应力筋和普通钢筋布置系杆拱桥吊杆构造系杆拱桥横梁预应力布置系杆拱桥系梁构造，及预应力筋布置拱肋和梁的节点构造文。
系杆拱桥计算书
目录一、阐明........................................................................................ 错误!未定义书签。
1.1 重要技术规范.............................................................. 错误!未定义书签。
1.2构造简述....................................................................... 错误!未定义书签。
1.3 材料参数..................................................................... 错误!未定义书签。
1.4 设计荷载...................................................................... 错误!未定义书签。
1.5 荷载组合..................................................................... 错误!未定义书签。
1.6 计算施工阶段划分...................................................... 错误!未定义书签。
1.7 有限元模型阐明.......................................................... 错误!未定义书签。
二、重要施工过程计算成果........................................................ 错误!未定义书签。
2.1 张拉横梁第一批预应力张拉工况.............................. 错误!未定义书签。
钢筋砼系杆拱桥现浇拱肋支架设计与施工
钢筋砼系杆拱桥现浇拱肋支架设计与施工The document was finally revised on 2021钢筋砼系杆拱桥现浇砼拱肋支架设计与施工摘要：文章结合丽香铁路神鹰路特大桥25#~26#墩1-64m下承式预应力混凝土系杆拱桥拱肋施工实例，应用设计给定的“拱轴线及拱肋截面高度变化”方程，分析推导拱肋底、顶板边缘高度变化曲线方程；在此基础上利用Excel和AutoCAD软件绘制拱肋三维模型图进行碗扣式钢管支架布置方案比选；并基于Midas Civil2015有限元软件对现浇拱肋碗扣式钢管支架采用整体建模进行半刚性、半弹性验算分析，保证了支架结构设计的安全性和经济性。
整体建模分析过程中，应用解析法推导拱肋底、顶部坐标，并在此基础上综合应用Excel、Autocad及Midas civil等工具软件，为快速、准确编制支架设计方案提供了一种新的途径。
关键词：拱肋施工；整体建模；半刚性、半弹性；验算分析；碗扣式钢管支架；解析法；拱肋坐标引言：碗扣式脚手架是一种常用的承插式钢管脚手架，在建筑领域应用广泛。
现行规范如：《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）》、《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程（TB10110-2011）》以及《建筑施工临时支撑结构技术规范（JGJ300-2013）》等，均对碗扣式脚手架设计、施工、验收及管理环节作出了相关规定要求，但不同规范间要求存在一定差异，给工程技术人员应用带来一定困惑；公司范围内碗扣式满堂支架专项方案采用有限元电算分析实例较少，当前利用有限元软件进行设计、分析还是部分技术人员较为薄弱的一个环节。
为给工程技术人员提供碗扣式满堂支架半刚性、半弹性分析及软件综合应用参考案例，依托神鹰路特大桥系杆拱桥现浇混凝土拱肋施工碗扣式满堂支架设计资料及现场施工，撰写本论文。
1.工程概况丽香铁路神鹰路特大桥25#~26#墩设计为1-64m下承式预应力混凝土系杆拱桥，该桥上跨神鹰路（机场路），同神鹰路（机场路）斜交夹角为度，斜交位置距离香格里拉机场约500m，平面位置见图1-1。
BIM技术在钢管混凝土系杆拱桥中的应用
1 概述某大桥为系杆拱结构，主桥结构形式为下承式钢管混凝土拱桥，跨度128 m，矢高25.6 m，矢跨比为f /L =1/5，两侧中心距9.8 m，共设5道风撑。
全桥吊杆布置采用尼尔森体系，共设56根单吊杆（见图1）。
主桥拱肋采用哑铃型截面（见图2），截面高度h =3.4 m，由上、下弦杆及腹腔3部分组成，弦杆采用φ1 200×18 mm钢管，钢管内部设加劲环，腹板采用δ=16 m m钢板，间距960 mm，腹板沿拱肋轴线间距400 mm设1对拉杆。
2 施工难度2.1 结构形式复杂主拱为悬链线线形，上、下弦采用以折代曲的组拼工艺[1]，每个拱肋节段线形均不相同，导致钢管接口角度种类多、加工过程复杂，精度控制难度较大。
2.2 构件组拼精度要求高本桥吊杆依次穿过下弦、腹腔、上弦后在上弦杆顶面通过锚箱第一作者：王勋（1981—），男，高级工程师。
E-mail ：****************BIM技术在钢管混凝土系杆拱桥中的应用王勋1，杜伸云2，王雨舟2，牛晨2（1. 安徽省引江济淮集团有限公司，安徽 合肥 230601；2. 中铁四局集团钢结构建筑有限公司，安徽 合肥 230601）摘 要：某混凝土拱桥主拱为悬链线线形，上、下弦采用以折代曲的组拼工艺，每个拱肋节段线形均不相同，导致钢管接口角度种类多、加工过程复杂，精度控制难度较大。
对该桥结构形式和现场条件综合分析，利用BIM 技术辅助构件工厂加工制造和现场架设，在加工图纸深化、工厂组拼工艺优化、现场施工方案制定3个方面应用研究，解决拱脚及定位支架与预应力管道碰撞、拱肋构件拼装精度及线形控制、节段组拼工艺优化、临时结构深化设计、构件吊装施工等一系列难题。
该研究成果可为类似复杂结构大跨度桥梁工程施工提供借鉴。
关键词：BIM ；钢结构；加工制造；系杆拱；桥梁；悬链线中图分类号：TP39；U445 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2019）01-0068-04DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2019.01.068图1 某大桥整体结构梁缝分界线里程 YDK017+084.375墩中心里程：+085.275梁缝分界线里程YDK017+215.280墩中心里程：+214.38025 60025 60013 45011 9507 500 36 00084 50012 800河流单位：mm固定，各吊杆倾角均不同，控制精度要求高。
下承式无推力斜靠式系杆拱桥设计
Ｂｒ ｅ Ｅｎ ｎ ｒｎｇ ｉ ｄｇ ｇｉ ｅｅ ｉ
预 应力 混凝 土结 构 ， 混凝 土标 号 Ｃ ０ 截 面形 式为 实体 处 ， 固结 节 点 ， 有 限元模 型见 图 ８ ５， 为 其 。 截 面 ， １ 高 １ 。每 个 拉杆 内设 ４束 １ ￣ １ ．０ 宽 ｍ， ． Ｉ ５ｎ ５ 。 ２ ５ 钢束 ， 端张 拉 ， 两 一次 张拉 到位 。
拱脚 截 面 内侧 下缘 ， 值 为 １ ８ＭＰ ； 数 ２ ａ
３ 稳定拱拱脚处外侧 下缘 出现 １． ＭＰ ） ８６ ａ的拉应力 。 经 过 计算 分 析 ， 桥 运 营 阶段 钢 结 构及 预 应 力 混 全 凝 土 结构 均满 足规 范相 关条 款 。
２ ２ 整体 稳定 性分 析 ．
主拱拱 脚节点 位于端横梁 （ 带牛腿单箱 单室截 面 ） 、
端 横 梁悬 臂 （ 形 截 面 ） 系梁 （ 形 截 面 ） 主拱 交 汇 矩 、 矩 、
钢 拱 与 混 凝 土 拱 脚 接 头 是 该 桥 最 重 要 的部 位 之
（ 下转第 ５ ０页）
２ １．第３ ５ ） ２ 卷 辛荭投 川 Ｔ ４ ０１ ． 期（ 竹 第 ９ ￣ Ｅ ７
图 ８ 主 拱 拱脚 有 限元 模 型
图 ７ 拉 杆
有 限元 分析 结果 表 明 ， 除边界 、 座及 预应 力锚 点 支 处 出现应力 集 中外 ， 拱脚 节 点 内部应 力不 大 ， 大 主拉 最
１ ３ ６ 桥 面板 ．．
． ａ 最大 主压 应力 为 ３ＭＰ ， 图 ９ １ 。 ２ ａ见 、０ 现浇 桥 面板 连 续 布置 于 预 制小 纵 梁 上 ， 成 Ｔ型 应 力 为 ０ ５ＭＰ ， 形
２பைடு நூலகம்４ 钢 拱 与混 凝土 拱脚 连接 处 受力分 析 ．
大跨无推力刚性系杆刚性组合拱桥分析建模方法及受力性能分析
道路桥梁Roads and Bridges56大跨无推力刚性系杆刚性组合拱桥分析建模方法及受力性能分析唐旖旎（重庆交通大学土木工程学院 400074）中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2017）04-0056-01摘要：为探索大跨无推力刚性系杆刚性组合拱桥的受力特性，本文以某钢箱—混凝土组合系杆拱桥为研究对象，采用MIDAS/CIVIL有限元软件对该桥进行建模和计算，分析该桥的结构特性及其受力性能。
在建模时考虑单元选取、边界条件、构件连接方式、荷载处理方式。
分析得出该桥的稳定性及内力，为这一类拱桥的建模方式提供理论依据。
关键词：大跨；无推力拱桥；刚性系杆刚性拱；有限元建模方法引言：三跨式钢箱拱桥是一种极具有特色的桥型, 将刚构与拱两种基本结构形式组合起来，组合体系拱桥可划分为有推力拱和无推力拱两种类型。
其中无推力的拱式组合体系受力特点是：主梁恒载及活载由吊杆传递给拱圈, 再由拱圈传递给桥墩,再由桥墩传递到基础，减小了主梁承受的弯矩，减小了主梁截面高度; 水平方向拱圈受力后将水平力传给桥墩，边拱的水平力传给主梁。
该组合体系拱桥把主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的主纵梁结合起来共同承受桥面荷载和水平推力，充分发挥被组合的简单体系的结构特性及组合作用，具有拱桥的较大跨越能力以及简支梁桥对地基适应能力强的两大特点，保证较大的桥下净空且造型美观，是一种较优越的桥型，广泛应用于城市桥梁的建设中。
1 桥梁工程概况及结构特点1.1桥梁工程概况本文依据的桥型为80m+150m+80m三跨连续的下承式钢箱拱桥，桥宽 60m，拱轴线采用悬链线，矢跨比：主跨 1/4.29、边跨 1/3.64。
横桥向设置 3 片竖向垂直拱肋，横向两片拱肋的间距均为24m。
主拱肋和副拱肋均采用等截面钢箱，吊杆采用纵向双吊杆。
主拱拱肋设置风撑 5×2 共10道，各横撑均为钢箱截面，副拱拱肋不设风撑。
主纵梁截面形式为钢箱，次纵梁截面形式为工字钢，支撑横梁截面为变截面钢箱，普通横梁截面为变截面工字钢。
15-Midas Civil应用—下承式系杆拱桥
01Midas Civil应用—下承式系杆拱桥1、下承式钢管混凝土系杆拱桥建模及分析(1)基本概况一下承式钢管混凝土系杆拱桥，主桥采用计算跨径为90m的下承钢管混凝土系杆拱桥，矢跨比为1/5，矢高18m,拱轴线为二次抛物线。
主桥全宽12.8m,拱肋横向间距11.4m。
拱肋采用哑铃型钢管混凝土，截面高2.0m，每个钢管外径0.85m，钢管及腹板壁厚14mm，钢管内充C40补偿收缩自密实混凝土;系杆采用等截面箱梁，系杆高2.0m,宽度1.4m;拱肋横向设4道K型风撑，K撑由外径85cm和50cm钢管焊接而成。
端横梁高度为1.68～1.755m；中横梁高度为1.05m～1.125m,桥面双向1.5%横坡，通过横梁高度的变化调整。
行车道板采用27cm厚实心预制板。
每一系杆内布设14束钢绞线，为12φs15.2mm及11φs15.2mm钢绞线，单束锚下控制张拉力分别为2249.9kN、2062.4kN。
每根中横梁内布设4束钢绞线，4束为8φs15.2mm钢绞线；每根端横梁内布设4束钢绞线，每束为8φ s15.2mm钢绞线，每束锚下张拉控制应力为0.72fp=1339.2MPa。
吊杆采用GJ15-9型拱桥专用吊杆，顺桥向间距5.1m,全桥共16对。
计算参数：拱肋采用Q345C钢，钢材容重78.5KN/m3,弹性模量E=2.0×105MPa,泊松比0.3,热膨胀系数1.2×10-5。
横梁、系杆均采用C50混凝土，设计强度fcd=22.4MPa,ftd=1.83MPa，混凝土容重γ=26KN/m3,弹性模量B=3.45×104MPa。
桥面板采用C40混凝土，设计强度fcd=18.4MPa,ftd=1.65MPa，混凝土容重γ=26KN/m3，弹性模量E=3.25×104MPa。
吊杆采用GJ15-9型钢绞线整束挤压拱桥专用吊杆，钢绞线抗拉强度fp=1860MPa,宏观弹性模量E≥1.90×105MPa。
下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥施工过程的模拟
施 善 捷一 术萼
下承 式 钢 管 混 凝 土 刚架 系杆 拱桥 施 工过 程 的模 拟
王玲 丽， 凯锋 郑
（ 西南交通大学土木工程学院， 四川成都 ６０ ３ ） １０ １
【 摘 要 】 钢 管混凝 土刚架 系杆拱为 自架设体 系， 拱脚 与墩 回结， 系杆拉 力抵 消拱的 大部 分水平推 力 ，
凰 凰
图 ２ 拱 肋 编 号 图 ３ 拱 肋 混凝 土 灌 注 顺序
由 计算 结 果 知 ， 个 施 工 过 程 ， 管 混 凝 土 拱 肋 最 大 压 整 钢
应 力为 ２ ５Ｍ ａ 最大弯矩为１ ５ ． Ｎ・ 均发生在 拱脚 截 ２ Ｐ ， ６５ ｋ ｍ， ０ 面； 腹杆最大拉应力为 １４ＭＰ ， ２ ａ最大压应力为 ２ ５ＭＰ ， ６ ａ 均
个 工 况 为 灌 注 水 平 坐 标 为 （一６ ．８ ，一３ ． 、 ６ ．８ ８ ４５ ２５） （ ８ ４５，
拱肋采用混合桁式断面 ， 弦杆为 ４根 ￣ ２ ｍ、 ｂ ０ｍ 壁厚 １ ｌ 的 ７ ２ｎＴ ｌ ｌ １ 钢管 ， ６Ｍｎ 内灌 Ｃ ０混凝土 ； ４ 腹杆为 ＋ ｏ ｍ、 ３ｏｍ 壁厚 １ ｔ 的 ０ｉ ｎ ｏ １ ｎ空钢管 ； ６Ｍ 上弦两根钢管横 向用钢缀板相接 ， 内灌 Ｃ０７ ４ 昆 凝 土， 下层两根钢管横 向用空钢管相接 ； 拱肋 断面呈梯形 ， 高 ３０ｍ、 ． 上宽 １６ Ｉ ．４Ｉ、 Ｔ 下宽 ２０ｍ； ． 每根拱肋下设 ４根系杆 、６根 ２ 吊杆 ， 系杆由 ３７丝 ５高强碳素钢丝组成 ， ３ 吊杆由 １０丝 ５ ２ 高强碳素钢丝组成 。大桥共设 ６道 一字式空 间桁 式横撑 ， 横 撑 弦杆为 ４根 （ ｏ ｔ、 ｂ ｉ 壁厚 １ ｔ 的 １ 钢 管。 ５ ｎ ｏ ０ｉ ｎ ｏ ６Ｍｎ
某公路系杆拱桥设计
摘要随着我国经济建设的迅速发展，交通线路的建设变得愈发的重要，二者相辅相成，相互促进，共同编织着人民的美好生活。
因此，桥梁的建设也是我国交通建设大道上不可或缺的一项重要内容。
自我国开始建设桥梁以来，预应力混凝土梁桥屡见不鲜，而钢管混凝土系杆拱桥却是屈指可数。
但是，另一方面，又由于钢管混凝土、预应力技术和各种桥梁施工方法等的进步，越来越多的设计师们将其与下承式系杆拱桥中相结合，在一定程度上突出钢管混凝土和系杆拱桥的优点，使该结构在国内各地得到越来越多的应用和研究。
本设计就是一座公路站前大道钢管混凝土系杆拱桥的主桥设计，其孔跨布置为1孔计算跨径85m的简支下承式钢管混凝土系杆拱桥，桥梁全长一共91.6m，全宽为44.8m，计算矢高为20m，矢跨比为1/4.25，拱肋拱轴线采用二次抛物线，桥梁为正交设计。
施工方案为主桥系杆、横梁、桥面板湿接缝拟采用满堂支架现浇法施工，拱肋为现场吊装拼接施工。
本设计主要采用Midas civil有限元计算软件进行建模分析以及施工过程模拟。
设计步骤主要包括初步拟定结构尺寸，建立有限元模型（正装分析模型），对结构内力进行计算分析；对钢管混凝土拱桥进行设计分析，对施工过程进行分析并画出相应的图纸。
关键词：预应力钢管混凝土系杆拱桥现浇施工AbstractWith the rapid development of China's economic construction,The construction of traffic routes is becoming more and more important.The two complement each other and promote each other，Work together to help people live a good life.Therefore，The construction of bridges is also an indispensable and important content on the road of traffic construction in our country.Since our country began to build bridges,Prestressed concrete girder Bridge is not uncommon，However, the concrete-filled steel tube tied arch bridge is rare.But,on the other hand ,Also due to the progress of concrete filled steel tube, prestressed technology and various bridge construction methods,More and more designers combine it with the bottom tied arch bridge,To some extent highlight the advantages ofconcrete filled steel tube and tied arch bridge,So that the structure has been more and more applied and studied in China.This design is a bridge which Main Bridge Design of a concrete-filled Steel Tube tied Arch Bridge in front of Highway Station.Hole span arrangement as 1 hole calculation span 85 m simply supported concrete-filled steel tube tie-rod arch,The length of the bridge is 91.6m and its width is 44.8m. And the height of the vector is 20m,the Rise-to-span ratio of 1 to 4.25.Arch rib arch axis put use to second-degree parabola .Bridge orthogonal design.The construction plan is the binder of the main bridge，crossbeam，bridge deck，wet joint，To be adopted Cast-in-place Construction of full-hall support.Erection and splicing Construction of Arch Rib for hoisting.The design is mainly based on the Midas civil finite element software modeling analysis.Design steps include preliminary formulation of the dimensions of the structure,analytical drawing and determine Internal Force,Estimation of Prestressed Steel Beams,loss of prestress and calculation of effective prestress and so on.Finally, the analysis of the results and the drawing of the design are carried out.Key words：prestress ，concrete filled steel tube ，bowstring arch bridge，Cast-in-place construction目录第1章绪论 (59)1.1引言 (59)1.2工程概况和技术指标 (59)1.1.1 工程概况 (59)1.1.2 主要技术指标 (59)第二章桥梁的总体布置和模型构建 (62)1.1 施工方法 (62)2.2 桥梁总体布置 (62)1)纵梁 (62)2）横梁 (62)3）拱肋 (62)4）桥面板 (63)2.3结构尺寸拟定与阶段划分 (63)2.3.1纵梁、端横梁、横梁尺寸拟定与节段划分 (63)2.3.2吊杆和吊点高度拟定 (64)2.3.3拱肋分段和高度确定 (64)2.3.4风撑结构尺寸确定 (65)2.3.5拱桥结构划分 (67)2.3.6施工阶段划分 (67)2.3.7施工荷载以及情况补充 (70)第三章预应力钢束的估算 (71)3.1预应力钢束计算的基本原则 (71)3.1.1按正常使用极限状态的应力要求计算 (71)3.1.2按承载能力极限状态的应力要求计算 (74)3.2预应力钢筋的估算 (75)3.2.1在下缘布置预应力钢束 (75)3.2.2在上缘布置预应力钢束 (76)3.3预应力钢束的布置 (77)第四章预应力钢束的布置和张拉力的确定 (78)4.1 预应力钢束图纸分析 (78)1）预应力钢束特性 (78)2）钢束张拉控制应力 (78)4.2预应力钢束位置确定 (78)4.2.1 纵梁系预应力钢束布置 (78)4.2.2 端横梁预应力钢束布置 (79)4.2.3 中横梁预应力钢束布置 (79)4.3吊杆两端张拉力确定 (79)第五章受力性能研究 (80)5.1 恒载内力研究 (80)5.2 移动荷载内力研究 (82)5.3温度作用内力研究 (83)5.4 拱肋稳定性研究 (84)5.5 荷载组合研究 (86)第六章预应力钢束损失计算 (89)第七章钢管混凝土结构分析 (90)7.1钢管混凝土结构分析应符合的规定 (90)7.1.1 钢管混凝土结构截面特性、材料特性、变形计算和强度验算均采用“统一理论”。
钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模及分析
钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模及分析崔凤坤;朱谊彪;杜朋;徐岳【摘要】针对传统精细化模型在分析钢管混凝土系杆拱桥拱脚时,存在局部边界模拟困难、分析精度难以保证等问题,基于结构一致多尺度建模理论,提出将全桥模型通过合理的连接方式统一到拱脚精细化模型上的思路,建立了适用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力性能分析的一致多尺度建模方法,并对一座计算跨径96 m、矢跨比为1/5的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱脚受力性能和安全性进行了研究.研究结果表明:一致多尺度建模在极大地减小了计算量的同时,还可以准确模拟钢管混凝土系杆拱桥等复杂结构的局部边界条件,并预测拱脚构造的力学行为;钢管混凝土系杆拱桥拱脚结构总体受力合理,但在预应力钢筋锚固区及支座附近区域存在较为明显的应力集中现象.%To solve the difficulties of local boundary condition simulation and analytical precision guarantee for analyzing the springing joint of CFST tied-arch bridge by traditional elaborate finite element model, a new modeling idea of introducing global scale model to local accurate finite element model of springing joint with reasonable connections was proposed based on the multi-scale modeling theory.The multi-scale modeling method was also developed to investigate the behaviors of springing joint for CFST tied-arch bridge.The mechanical behavior and the safety of springing region of a CFST tied-arch bridge with computed span of 96 m and rise-span ratio of 1/5 were investigated.The results show that the concurrent multi-scale modeling method can not only model the local boundary conditions of CFST tied-arch bridge, but also can predict the mechanical behavior of springing joint with significantly reducedcomputation cost.The stress in springing joint is reasonable, while the stress concentration in prestressed anchorage zone and near supports is obvious.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】7页(P211-217)【关键词】钢管混凝土系杆拱桥;拱脚;弹性边界;一致多尺度模型;有限元分析【作者】崔凤坤;朱谊彪;杜朋;徐岳【作者单位】长安大学公路学院, 陕西西安 710064;长安大学公路学院, 陕西西安 710064;长安大学公路学院, 陕西西安 710064;长安大学公路学院, 陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】U448.25近20年来，钢管混凝土系杆拱桥以其造型美观、施工方便以及跨越能力强等诸多优势，被大量应用于公路和城市桥梁建设，在苏南等水网地区更是成为主力桥型［1］.作为钢管混凝土系杆拱桥的关键局部构造，拱脚构造形式和受力机理十分复杂.拱脚区域不仅要承受拱肋、横梁传来的轴力与弯矩，还要承受系杆的拉力、支座反力及预应力等多种复合作用.因此，对拱脚进行精确的受力分析在保证钢管混凝土拱桥安全运营方面具有重要工程意义［2］.目前，拱脚受力性能的研究通常采用缩尺模型试验或局部精细有限元分析的方法［3］.但是这两种方法都存在拱脚局部构造的边界条件模拟困难的问题.随着结构分析理论和有限元技术的发展，多尺度数值模拟技术［4-6］开始应用于土木工程结构分析.文献［7］将多尺度模型应用于钢框架抗震性能分析，文献［8］采用多尺度模型对自锚式悬索桥主缆锚固区受力性能进行了研究，均取得了理想的计算效果.多尺度模型在兼顾结构尺度力学响应的同时，能够充分考虑构件尺度的受力行为，克服了传统数值模型尺度单一的问题，特别适合于大型复杂结构的局部构造分析.针对钢管混凝土系杆拱桥拱脚区域受力分析困难的问题，结合多尺度模拟技术在复杂结构计算方面的优势，提出将宏观整桥模型通过合理的连接方式统一到拱脚精细模型中，以代替结构原有边界条件的模拟方法，并对一座计算跨径96 m、矢跨比为1/5的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱脚力学性能进行研究.拱脚作为钢管混凝土系杆拱桥的关键组成部分，在设计时需要进行专门研究.为了分析结构的变形和应力的分布情况，常采用板壳或实体单元建立精细化有限元模型的方法.但对于钢管混凝土拱桥这种大型复杂结构，由于受到计算机性能的限制，全桥采用板壳或实体单元进行精确的结构分析是不现实的.因此，传统的拱脚精细化分析往往采用先整体后局部的求解策略.首先采用梁、柱单元建立全桥有限元模型，将拱脚边界上的内力(弯矩、轴力、剪力等)输出;然后采用板壳或实体单元建立局部精细化模型，将杆系模型计算的内力以外荷载的形式施加到拱脚结构的边界上，再进行求解.图1为一致多尺度模型与传统精细化模型对比.先整体后局部的分析方法在每步求解中均采用单一尺度的数值模型，而忽略了结构兼有多种尺度的特性.在全桥杆系有限元模型中，拱脚区域被简化为一个节点，无法计入拱肋、系杆及端横梁截面重叠范围内的刚域效应.实际上，3个构件的截面尺寸处于同一量级，因而在结构分析中刚域效应不容忽视.一方面，忽略刚域效应必然导致结构整体分析时拱脚刚度失真，用于第1步分析的全桥模型内力计算结果的精度也无法得到保证.另一方面，采用板壳或实体单元建立的拱脚精细化模型的边界条件难以准确模拟，而传统的结构局部分析通常采用刚性边界条件的假定，如图1所示.由圣维南效应可知:在刚性边界的附近区域，有限元模型的计算结果失真，拱肋、系杆及端横梁截面的应力分布呈现出固结悬臂梁的应力分布特征，失真区域的应力应变分布与结构实际的力学行为差别巨大.为解决钢管混凝土系杆拱桥结构局部分析模型边界处结果失真的问题，文献［9］提出了扩大建模范围的模拟方法，让局部精细化模型的边界尽可能远离所关注的区域.研究结果证明［10］:扩大建模范围的方法仅对简单结构体系具有较好的适用性，随着分析问题的日趋复杂化，结构边界处的失真区域亦不断扩大，盲目地扩大建模范围不仅对计算精度的提高相当有限，而且扩大建模导致实体单元数量急剧增加，势必大大降低求解效率.因此，对于钢管混凝土系杆拱桥拱脚连接构造这类复杂问题，在保证求解精度的前提下，寻找一种更高效的求解方法是分析的关键.钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模，是在一个有限元模型中同时考虑不同尺度下的结构特性，通过合理的连接方式将结构的宏观模型统一到拱脚精细化模型中，以代替原有的边界条件假定，形成考虑整桥结构、真实荷载以及支座条件的广义边界条件，定义为弹性边界.弹性边界与传统边界相比具有明显的优势，在提高分析精度及计算效率的基础上，实现了钢管混凝土系杆拱桥多尺度模型的并行计算，可直接基于现有的商用有限元软件(ANSYS，ABAQUS等)进行多尺度分析，而施加到局部构造上的弹性边界可由模型本身根据全桥结构分析自动计算得到.2.1 建模方法与求解策略用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力分析的一致多尺度模型由两部分组成:结构尺度模型，即结构的宏观模型，通常由梁、柱等杆系单元组成;构件尺度模型，即结构的局部精细化模型，一般由板壳单元或实体单元等精细化分析单元组成.一致多尺度分析方法的建模求解主要包括两个模块，如图2所示.模块一为总刚集成，用于构件尺度分析的板壳单元、实体单元通过连接界面与用于结构尺度分析的杆系单元组装成整体刚度矩阵，用于宏观模型的运算分析;模块二为局部精细化分析，结构整体分析求解得到的内力与变形通过连接界面，以应力、位移边界条件的方式自动施加到所关注的局部精细化模型上，即可精确地求得局部构造的应力、应变等各种响应.一致多尺度建模方法通过上述2个模块的协同工作，基于弹性边界实现了钢管混凝土系杆拱桥的局部精细化分析，同时兼顾了求解的效率和精度.2.2 不同尺度模型的界面连接图3为一致多尺度模型连接界面模拟.由2.1节的分析可知:在钢管混凝土系杆拱桥的一致多尺度建模中，结构尺度模型和构件尺度模型结合部位的连接方式是保证多尺度分析顺利运行的关键.如图3b所示，用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力性能分析的多尺度模型的结合部位包括:拱肋与拱脚的连接、系杆与拱脚的连接、端横梁与拱脚的连接以及桥面板与端横梁的连接等，以上连接方式均为梁单元与实体单元的连接.根据有限元理论，空间梁单元一个节点具有平动、转动总计6个自由度，而实体单元的节点只有3个平动自由度.如果仅仅将梁单元的节点与连接界面处直接相交的实体单元的单个节点耦合，结构整体分析解得的弯矩也就无法传递到拱脚精细化模型上来.因此，需要将连接界面处精细模型实体单元的所有节点同时与宏观模型梁单元的节点相耦合，以此建立约束方程，连接界面满足平截面假定［11］，如图3a所示.2.3 算例验证为了验证一致多尺度模型中界面连接方式的正确性，本研究构造了一个端部固结的悬臂钢箱梁算例.钢箱梁采用工字型截面，对近固结段1/3梁长区域进行结构局部性能研究.图4为算例立面布置和横断面尺寸.针对上述悬臂钢箱梁算例分别建立全桥实体模型、全桥杆系模型、局部精细化模型和一致多尺度模型，其中全桥杆系模型和局部精细化模型用于传统精细化有限元分析.将全桥实体分析方法的计算结果作为精确解，选取固端根部截面和连接界面处上下缘的Mises应力作为考察指标，对先整体后局部的传统精细化分析方法和一致多尺度分析方法的分析精度进行对比.不同分析方法的计算结果对比见表1.由表1可知，根部截面全桥实体分析和一致多尺度分析方法计算的Mises应力完全一致，传统精细化分析的计算结果略小，与圣维南原理的假定相一致.在连接界面处，传统精细化分析的Mises应力计算结果存在严重失真的情况，上下缘的应力偏差均达到15%，随着结构形式的复杂化，应力偏差会进一步增大.而一致多尺度分析方法的Mises应力计算结果与精确解吻合度很高，上下缘的应力偏差均不超过1%，说明一致多尺度分析方法能真实有效地模拟局部结构的力学行为.图5为一致多尺度模型的Mises应力分布.由图5可知，一致多尺度模型的Mises 应力分布均匀，由固结端到自由端Mises应力逐渐减小.连接界面处实体部分上缘应力为121.67 MPa，杆系部分上缘应力为120.94 MPa，偏差不超过1%，进一步验证了连接界面具有良好的传力性能.以上算例分析结果表明，基于弹性边界的一致多尺度有限元模型不仅精确考虑构件尺度的受力行为，同时兼顾了结构尺度的力学响应.3.1 工程概况实桥工程为苏南地区某中承式钢管混凝土系杆拱桥，主桥立面布置如图6所示.计算跨径为96 m，矢跨比为1/5，拱轴线为二次抛物线.单幅桥采用双片式拱肋，拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面，拱肋高度为2.4 m;系杆采用箱型截面，截面高度为2.0 m，宽度为1.2 m;拱肋与系杆之间共布设16对吊杆，吊杆纵向间距为5 m;横梁采用带牛腿构造的实心矩形截面，截面高度均为2.0 m;行车道板采用25cm厚的实心板;全桥风撑由5道一字形、2道K形风撑组成.车辆荷载等级为公路一级.3.2 一致多尺度建模本研究基于通用有限元软件ABAQUS对实桥进行一致多尺度建模.宏观模型中，拱肋采用节点共单元的方式模拟，拱肋、系杆、横梁、行车道板和风撑均采用梁单元，吊杆、预应力钢筋使用桁架单元模拟;局部精细化模型中，钢管使用壳单元，预应力筋使用桁架单元，其余部分均使用实体单元.一致多尺度有限元模型如图7所示.3.3 边界条件及荷载钢管混凝土系杆拱桥一致多尺度模型中，不同尺度模型连接界面处的边界条件按照2.2节的方式建立.在局部精细化模型中，拱肋不考虑钢管和混凝土的相对滑移，钢管与管内混凝土之间、钢管与拱座之间、管内混凝土与拱脚结点之间采用ABAQUS中的绑定方式处理，绑定命令实现了相邻截面对应节点自由点的依次耦合;支座的模拟通过约束拱脚下底面支座对应的节点自由度实现.在ABAQUS中，预加力可通过两种方式施加，一种为单元降温的方式模拟，另一种为添加单元初应变的方式模拟.本研究中，吊杆的初拉力和系杆、横梁中的预应力均采用施加单元初应变的方式模拟，全桥恒载按荷载的实际作用位置和大小施加. 结合钢管混凝土系杆拱桥的受力特点，采用影响线加载的方式确定拱脚受力最不利的荷载工况，即恒、活载共同作用下拱脚弯矩达到最大值［12］.3.4 计算结果及分析为方便描述，根据拱脚的实际构造，将研究对象划分为拱脚结点(拱肋、端横梁和系杆结合部位)、拱肋钢管和拱肋混凝土等3个区域(见图8).本节中拉应力为正值，压应力为负值.3.4.1 拱肋拱肋外包混凝土提高了拱肋耐久性，同时起到了降低拱肋应力的作用.在最不利荷载工况下，拱肋与外包混凝土的结合部位，拱肋钢管Mises应力的最大值为59.7MPa，管内混凝土的最大压应力为6.4 MPa，拱肋钢管及管内混凝土应力均低于材料强度设计值，具有很高的安全储备.3.4.2 拱脚结点1)正应力.拱脚结点区域拱肋、系杆及端横梁内力高度耦合，为全桥受力最为复杂的位置.图9， 10分别给出了拱脚结点在最不利荷载工况下纵桥向与横桥向的正应力分布.由此可知，拱脚结点内部正应力分布比较均匀，绝大部分位于-5.3～-2.5 MPa.正应力较大区域出现在预应力钢筋(系杆和端横梁预应力钢筋)锚固区、拱肋外包混凝土与拱肋连接处、拱肋和系杆与拱脚结点的结合部位以及拱脚下部靠近支座的位置.这些较大的正应力均是由于应力的集中引起的，其中，预应力锚固区应力集中最为明显，如图9中区域A和图10中区域B所示，最大正应力达9.398 MPa，最小正应力达-55.370 MPa.其他正应力较大的位置由于采用了倒角与截面渐变等方式，应力集中现象明显减小，并且正应力经过一段区域扩散后，数值为-6.0～1.6 MPa.在最不利荷载工况下，系杆依然全截面受压，具有一定的压应力储备，系杆下缘压应力远大于上缘压应力，说明系杆端部承受较大的负弯矩;拱肋外包混凝土上缘压应力远大于下缘压应力，说明拱肋端部承受较大的正弯矩.2)主应力.混凝土作为一种典型的脆性材料，可通过主应力判断其是否破坏.拱脚结点在最不利荷载工况下的第1主应力σ1和第3主应力σ3分布分别如图11，12所示.由图11，12可知，拱脚节点主应力分布规律与正应力类似，预应力钢筋锚固区与支座附近区域主应力较大.其中预应力锚固区σ1最大值为12.050 MPa，σ3最大值为-65.720 MPa，虽已超过混凝土强度设计值，但范围较小，可通过合理的构造措施来分散应力;支座附近区域主应力最大的位置出现在系杆预应力锚固面和拱脚底面相交处，σ1达到7.200 MPa，由于有限元建模过程中并没有模拟支座钢板的应力分散作用，因此该处应力集中现象并没有有限元分析结果中表现的那么突出，但依然需要通过合理的支座设计和加密钢筋等措施来防止开裂［13］.拱肋外包混凝土与系杆连接处也存在主拉应力超限的情况，虽然采取倒角设计，σ1仍达到4.800 MPa，设计时应引起重视;拱肋外包混凝土与拱肋连接处应力集中现象并不明显，结合部位外包混凝土σ1最大值仅为2.100 MPa，超过了C50混凝土抗拉强度设计值，但小于其抗拉强度标准值.其他部位主应力分布比较均匀，没有应力超限问题出现.由图9-12可知，一致多尺度模型的连接界面处基本没有出现应力集中现象，内力均匀地向拱脚节点内部传递.而传统拱脚精细化模型受刚性边界的影响，边界处应力集中现象十分明显，应力可达到正常值的4～5倍.不难发现，相较于传统精细化模型，拱脚一致多尺度模型的应力分布规律及其数值更为合理，计算结果更加准确、可靠.1)相较于传统精细化分析，一致多尺度模型兼顾了钢管混凝土拱桥结构多种尺度的特性，能够较好地模拟拱脚局部构造的复杂边界条件.在计算量增加不大的前提下，对结构力学性能和工作机理的模拟更加真实，有效地提高了拱脚结构的分析精度，同时可为其他复杂结构的分析提供参考、借鉴.2)钢管混凝土系杆拱桥拱脚结构总体受力合理，绝大部分区域应力分布比较均匀，但在预应力钢筋锚固区及支座附近区域应力集中现象较为明显，应加强应力分散措施.例如，增加钢垫板、布置构造钢筋网等，以避免结构在长期使用中出现明显的裂缝，降低结构的安全性和使用性能.3)虽然采用了倒角构造，拱肋外包混凝土与系杆连接处仍存在拉应力超限的情况，在结构设计时应引起特别注意.另外，拱肋与外包混凝土结合处也存在开裂的风险，建议此处采用钢纤维混凝土，提高其抗裂性能，同时加强施工中质量保证措施.【相关文献】［1］陈宝春.钢管混凝土拱桥［M］.北京:人民交通出版社，2007.［2］MORCOUS G，HANNA K，DENG Y，et al.Concretefilled steel tubular tied arch bridge system:application to columbus viaduct［J］.Journal of Bridge Engineering，2012，17(1):107-116.［3］彭桂瀚，陈宝春，孙潮.下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥拱脚有限元应力分析［J］.福州大学学报(自然科学版)，2007，35(1):85-88.PENG G H，CHEN B C，SUN C.FEM stress analysis of springing joint for CFST and rigid frame tied through arch bridge［J］.Journal of Fuzhou 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铁路简支系杆拱桥BIM应用
铁路简⽀系杆拱桥BIM应⽤铁路简⽀系杆拱桥BIM应⽤随着BIM技术的发展，BIM在攻克铁路⼯程施⼯重难点⽅⾯越来越得到重⽤。
铁路拱桥的施⼯⼯艺复杂、管理难度⼤，BIM能在⼀定程度上提⾼简⽀拱桥的施⼯效率及信息化管理⽔平。
⼩编为⼤家整理了⼀篇以唐曹铁路简⽀系杆拱桥施⼯为背景，借助BIM建⽴简⽀拱桥三维模型的图⽂，该模型将BIM技术应⽤于简⽀拱关键部位的碰撞检查、钢结构的深化设计、预制构件的现场安装、重要环节的模拟施⼯、平⾯及空间布局优化等⽅⾯，提⾼了简⽀拱桥的施⼯效率及信息化管理⽔平，⼀起来看看吧。
⼯程背景01项⽬概况该简⽀系杆拱桥为下承式简⽀拱，整体呈提篮式，上跨地⽅交通要道，紧邻城区河⽹。
梁部全长99 m，计算跨度96 m，为单箱三室预应⼒混凝⼟箱形截⾯，梁⾼2.5 m。
拱肋线形为⼆次抛物线，内倾8度，横截⾯为哑铃形，⾼2.7 m，上、下弦管均采⽤厚20 mm的钢板卷制⽽成且直径1 m。
拱肋间设置1道⼀字横撑及4处K撑作为横向连接。
全桥共设置13对吊杆，吊杆间距6.0 m。
系梁共13个节段、分3次浇筑完成，每侧拱肋分为9节段进⾏安装(含拱脚预埋段)。
02项⽬难点简⽀拱桥的施⼯⼯艺复杂、管理难度⼤，主要表现为：①系梁预应⼒体系复杂，全桥共76道纵向预应⼒筋、133道横向预应⼒筋，预应⼒筋布置密集，且横向预应⼒筋⼤部分都通过预留孔洞与下锚箱锚固，易出现构件之间的碰撞；②构件预埋⼯作量⼤、安装精度要求⾼，共涉及4处拱脚段、26个下锚箱的预埋，预埋精度⼀旦超出容许范围，后果不堪设想；③结构信息传递难度⼤，设计院交付的施⼯图仅为⼆维施⼯图，在结构信息传递的过程中，容易出现丢失、错漏情况；尤其是钢结构部分，信息传递不顺畅易使得钢构件的预制、安装等⼯作受到阻碍。
BIM应⽤01三维建模及碰撞检查三维建模是BIM技术与实际施⼯有效结合的前提。
通过将传统的⼆维图纸转换为三维模型，然后基于三维模型进⾏施⼯分析与优化。
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使用阶段的模拟
1、活载 车道荷载：公路-Ⅰ级，2车道； 横向分布系数：横向分布系数采用杠杆法计算，汽车1.2，满人4； 冲击系数按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.2条 计算，结构基频f＝1.129，冲击系数为0.05。 2、温度力 全桥整体升温14゜C，整体降温23゜C； 拱肋升温、降温15゜C； 吊杆升温、降温15゜C； 系梁上下缘温差5゜C。 3、基础变位 外部简支不考虑基础变位。 4、设计合拢温度：20゜C 设计温度范围：-3゜C ~34゜C
计算内容
一、整体纵向 1. 拱肋钢管各施工阶段的最大最小正应力； 2. 拱肋钢管标准组合下的最大最小正应力； 3. 拱肋钢管内混凝土各施工阶段的最大最小正应力； 4. 拱肋钢管内混凝土标准组合下的最大最小正应力； 5. 吊杆各次调索索力； 6. 吊杆标准组合最大最小正应力； 7. 系梁混凝土各施工阶段的最大最小正应力； 8. 系梁混凝土正常使用极限状态下的最大最小正应 力； 9. 系梁混凝土正常使用极限状态下的最大最小主应 力； 10. 系梁预应力钢束标准组合最大应力； 11. 拱肋、系梁各施工阶段的位移； 12. 拱肋、系梁正常使用极限状态的挠度验算； 13. 拱肋、系梁承载能力极限状态的强度验算。
施工阶段的模拟
6、张拉2号、5号、8号吊杆
7、拆除部分支架； 8、安装6号、7号吊杆位置的中横梁；
施工阶段的模拟
9、张拉剩余吊杆；
施工阶段的模拟
10、拆除全部支架； 11、张拉系梁剩余预应力束； 12、桥面板； 13、第一次调整吊杆索力； 14、铺设桥面铺装和附属设施； 15、第二次调整吊杆索力； 16、成桥10年；
数据结果的查看
15跟拉索101-115拱15个单元
系梁钢束的模拟
施工阶段的模拟
1、支架上浇注两侧24m系梁，安装相应的中横梁；
2、张拉跨中32m系梁内的部分预应力束，此段系梁两端简支；
施工阶段的模拟
3、中间32m系梁与两侧24m系梁连成整体，张拉接长预应力束和部分通长 束；
4、拱肋钢管与内部混凝土形成组合截面，落架； 5、安装5号、8号吊杆位置的中横梁；
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工程概况
1、该桥为1孔80米的下承式简支钢管混凝土系杆拱桥 2、主拱圈采用双肋式，拱肋截面为圆端形，拱肋钢管 壁厚12mm，横撑钢管壁厚8mm 3、拱肋平面内矢跨比为1/5，拱肋高1.8m，宽0.8m，两 拱肋间设置5个横撑、两个K撑 4、系梁截面为直角梯形，高1.3m，拱脚加高至2.2m，上 缘宽1.1m，下缘宽1.283m 5、全桥共30根吊杆，吊杆纵向间距4.5m 6、桥面布置：桥面全宽9m，其中两侧各为0.5m宽的防 撞护栏，中间为8m宽的车行道
计算内容
二、中横梁计算 三、端横梁计算
四、端横梁牛腿计算
五、桥面板计算
主要构件尺寸
建模单元的划分
拱肋单元 1-36共36个单元 X向分段长度: 2*2 32*2.25 2*2 (矢量比1/5 抛物线) 系梁单元 37-77共40个单元 32*2.25 0.8 1.45 0.7 1.05 吊杆单元 1.05 0.7 1.45 0.8