劲性骨架钢管混凝土拱桥动力响应分析_杨光强
钢管混凝土系杆拱桥动力分析及损伤识别的开题报告
钢管混凝土系杆拱桥动力分析及损伤识别的开题报告1、研究背景和意义钢管混凝土系杆拱桥具有结构简单、自重轻、随动性好、施工便捷、绿色环保等优点，在现代桥梁工程中得到越来越广泛的应用。
但由于复杂的结构特点和外载作用的影响，其在使用过程中也频繁出现损伤和失效的问题。
因此，开展钢管混凝土系杆拱桥动力分析及损伤识别的研究，对于保障其安全可靠的运行具有重要的意义。
2、研究内容本文针对钢管混凝土系杆拱桥的动力响应特性和损伤识别问题，主要从以下几个方面开展研究：(1) 钢管混凝土系杆拱桥的静力分析；(2) 钢管混凝土系杆拱桥的动力分析，探究其振动特性和影响因素；(3) 钢管混凝土系杆拱桥的损伤识别方法及实验研究；(4) 针对某一具体钢管混凝土系杆拱桥的动力响应模拟和损伤识别实验。
3、研究方法和步骤(1) 静力分析：采用有限元分析方法，选取特定的钢管混凝土系杆拱桥模型，进行静力分析，研究其结构特性、受力状态和变形情况。
(2) 动力分析：采用模态分析、频率响应分析等方法，研究钢管混凝土系杆拱桥的振动特性和影响因素，包括外载作用、地震作用等。
(3) 损伤识别：根据钢管混凝土系杆拱桥的动力响应变化和损伤特征，选取适当的识别方法进行分析，如结构模态参数、损伤灵敏度等。
(4) 实验研究：选取某一典型的钢管混凝土系杆拱桥进行动力响应模拟和实验损伤识别测试，验证研究成果的可行性和实用性。
4、预期结果和意义通过本研究，可以深入了解钢管混凝土系杆拱桥的动力响应特性和损伤识别问题，为保障其安全可靠的运行提供理论和技术支撑。
预期成果包括：(1) 钢管混凝土系杆拱桥的静力分析结果和动力响应特性；(2) 钢管混凝土系杆拱桥的损伤识别方法和实验验证结果；(3) 针对某一具体钢管混凝土系杆拱桥的动力响应模拟和损伤识别实验结果；(4) 对钢管混凝土系杆拱桥的安全可靠性评估和日常维护提供参考依据。
夜郎河大桥钢管混凝土劲性骨架施工优化
Thank you
2014.12
4.结 论
③劲性骨架灌注钢管内混凝土时，每对钢管管内混 凝土的灌注间隔时间对钢管的最终应力没有多大影响， 采取依次连续灌注可有效减少施工工期。 ④拱圈外包 浇注采取八工作面十工作段与采取六工作面七工作段的 方式相比，受力方面两者对劲性骨架的应力水平影响不 明显，仅仅是改变了应力最大值的位置而已，但采取八 工作面十工作段可以明显降低成拱后拱圈的下挠值。
1运用midascivil对其施工过程进行了研究2劲性骨架方案研究3劲性骨架管内混凝土灌注顺序研究4外包混凝土浇筑方案研究5总结施工优化设计劲性骨架拱桥有限元分析夜郎河大桥采用结构有限元分析软件midascivil分别建立主拱圈劲性骨架钢管混凝土结构空间计算模型以及成拱以后施工阶段分析模型利用单元生死技术实现施工过程的正装仿真分析
拱圈外包混凝土浇注研究: 钢管混凝土劲性骨架拱桥施工过程的收缩徐变 效应分析中，完全按规范JTG D62-2004对收缩徐变 的计算方法考虑管内混凝土的收缩徐变效应远比不 计其影响的效应要大许多。对于收缩徐变系数的选 择非常关键，选择的精确与否将直接影响劲性骨架 的选择和桥梁的施工线形。
4.结 论
①为减少劲性骨架上下弦杆应力，采取增加钢管 壁厚比增大钢管管径更有效，同时劲性骨架的稳定性 也将提高。
4.结 论
②劲性骨架钢管混凝土的灌注顺序对钢管的应力影 响不大，无论采用由上到下或从外至内或从中间往两侧 等何种灌注顺序，钢管的应力差别不大，不同灌注顺序 时各钢管的应力曲线几乎一致，与钢骨架合龙后各钢管 应力曲线也很相似，仅是数值不同。
2. 劲性骨架拱桥有限元分析
全桥施工阶段有限元模型
2. 劲性骨架拱桥有限元分析
劲性骨架施工阶段有限元模型
钢管混凝土劲性骨架拱桥施工工艺多维度分析
钢管混凝土劲性骨架拱桥施工工艺多维度分析
罗阳;李明;廖万辉;许红胜
【期刊名称】《黑龙江交通科技》
【年(卷),期】2024(47)4
【摘要】拱圈外包混凝土浇筑过程是主拱圈施工中最重要的环节,第一环外包混凝土浇筑过程是其中操作难度最大、风险性最高、耗时较长的一道工序。
为了更好地解决大跨度桥梁建设过程中所遇到的浇筑难题,依托渔塘特大桥提出了一种带混凝土底板同步预制吊装施工新工艺,并基于现场施工过程中遇到的难点,给出了新工艺的改进思路,可解决在空中作业时钢筋绑扎与侧模封闭困难的问题。
针对施工新工艺及其改进思路,分析比较了新旧工艺对施工安全和施工环境的影响,并进一步分析比较了新旧工艺两者的工期、成本及其经济性。
结果表明:采用新工艺可节约工程成本30%,缩短工期25%;且在保证施工人员安全的同时,解决了混合水下落的污染问题。
【总页数】4页(P96-99)
【作者】罗阳;李明;廖万辉;许红胜
【作者单位】长沙理工大学;贵州省公路工程集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.22
【相关文献】
1.钢管混凝土劲性骨架钢筋混凝土拱桥拱肋施工稳定分析
2.大跨度钢筋混凝土拱桥钢管混凝土劲性骨架施工阶段稳定性分析
3.宜万铁路落步溪大桥提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工工艺研究
4.钢管混凝土劲性骨架拱桥混凝土外包过程非线性屈曲分析
5.大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥地震易损性分析
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钢管混凝土拱桥动力特性分析
钢管混凝土拱桥动力特性分析作者：孔祥利来源：《价值工程》2018年第29期摘要：钢管混凝土拱桥力学模型有多种简化模拟方式，但每种模拟方式是否都能比较接近地反应出拱桥的真实动力特性及其对动力特性影响有多大，还尚未研究。
本文将建立三种不同的有限元力学模型，分析其不同的模拟方式对拱桥动力特性的模拟是否相近。
Abstract： The model of concrete-filled steel tube arch bridge have some simplify simulation ways， but it has not studied yet that whether each simulation way can reflect the true dynamic characteristic of the arch bridge and how serious to influence the dynamic characteristic. This article will set up three kinds of different finite element models and analyze whether the different finite element models can simulation the dynamic characteristic of the concrete-filled steel tube arch bridge similarly.关键词：钢管混凝土拱桥；双单元法；换算截面法；脊梁式；严密的板桥模型；动力特性Key words： concrete-filled steel tube arch bridge；double element；convert the sectional method；backbone method；tight board- bridge method；dynamic characteristic中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0136-04分析钢管混凝土拱桥真实动力特性的必备条件是建立一个合适的桥梁动力模型，因此建立符合受力原理的桥梁空间模型是动力分析的关键之处。
钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力研究的开题报告
钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力研究的开题报告一、选题背景钢管混凝土劲性骨架肋拱桥是一种结构优秀的桥梁类型，广泛应用于大跨径、复杂地形和海洋等环境下的桥梁建设中。
随着桥梁设计技术水平的提高，钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的应用越来越广泛，因此对其承载力的研究显得尤为重要。
二、研究目的本研究旨在探究钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的承载力，分析不同形态和尺寸的肋拱对承载力的影响，为钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的设计提供科学依据。
三、研究内容（1）钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的概述（2）桥梁承载力的基本理论与公式（3）不同形态和尺寸的肋拱对钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的影响（4）结构的静力分析、动力分析和有限元分析（5）参数分析和优化设计四、研究方法采用文献资料法和实验法相结合的方式，通过收集和分析文献资料，了解钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的设计理论和承载力计算公式；同时通过建立实验模型，进行结构的静力分析、动力分析和有限元分析，探究肋拱形态和尺寸对桥梁承载力的影响。
五、研究预期成果（1）对钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的影响因素进行研究分析，明确承载力计算公式及其应用条件。
（2）分析不同形态和尺寸的肋拱对钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的影响，为桥梁设计提供科学依据。
（3）通过有限元分析和参数分析，优化肋拱形态和尺寸，提高钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的承载力。
六、研究难点（1）结构的动力分析和有限元分析（2）参数分析方法的确立七、研究计划（1）阅读文献资料，进行文献综述，明确研究范围和方向。
（2个月）（2）建立实验模型，进行静力分析、动力分析和有限元分析，确定影响钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的因素。
（4个月）（3）通过参数分析和优化设计，提高桥梁承载力。
（3个月）（4）撰写毕业论文并进行答辩。
（2个月）。
钢管混凝土拱桥动力性能研究的开题报告
钢管混凝土拱桥动力性能研究的开题报告一、选题背景和意义随着城市交通运输的不断发展，钢管混凝土拱桥越来越被广泛应用于桥梁建设中。
然而目前对于钢管混凝土拱桥的动力性能研究还比较缺乏，这在确保桥梁结构在风、地震和车辆荷载等复杂载荷作用下安全稳定运行中扮演着重要的角色。
本研究旨在对钢管混凝土拱桥的动力性能进行深入探究，以期为钢管混凝土拱桥的设计、施工与维护提供科学依据。
二、研究内容和方案本研究将重点探究以下几个方面：1. 钢管混凝土拱桥的结构特性，包括其几何形态、材料力学特性与构造工艺等。
2. 钢管混凝土拱桥的地震反应特性，包括其根据烈度参数的地震反应分析、地震波输入假定和地震荷载的传递规律等。
3. 钢管混凝土拱桥的风荷载特性，包括风力荷载传递的机理、不同风速下的结构响应和风荷载与地震荷载的相互影响等。
4. 钢管混凝土拱桥的车辆荷载特性，包括车辆荷载对桥梁结构的影响与振动响应规律等。
五、研究计划1. 对现有的钢管混凝土拱桥相关文献进行梳理、分析和总结。
2. 基于ANSYS等有限元软件进行模型分析，模拟桥梁在不同荷载作用下的结构响应情况。
3. 通过地震试验台模拟实验，验证模拟分析结果的准确性和可靠性。
4. 通过风洞实验和现场振动测试，对钢管混凝土拱桥的风荷载特性和车辆荷载特性进行研究和分析。
5. 结合实验和数值计算结果，深入探究钢管混凝土拱桥的动力特性，总结规律，并提出相应处理建议。
六、预期成果1. 针对钢管混凝土拱桥的结构特性进行分析总结，并结合实际工程案例提出设计、施工及维护建议。
2. 基于理论分析和实验研究，总结钢管混凝土拱桥的动力特性规律，为桥梁动力特性的分析和应用提供有益参考。
3. 发表相关学术论文若干，同时撰写钢管混凝土拱桥动力性能研究的学位论文，为研究生毕业提供有力支持。
七、研究难点和挑战1. 钢管混凝土拱桥是一种复杂结构，其动态响应及对复杂载荷环境的适应性研究是一个难度较大的问题。
2. 由于钢管混凝土拱桥构造比较复杂，测试难度大，需要设计相应的实验装置以及进行大量的现场测试工作。
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。
钢管混凝土拱桥动力特性分析研究
钢管混凝土拱桥动力特性分析研究
李鹏
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2009(035)028
【摘要】通过对祁家黄河混凝土拱桥动力特性的分析研究,阐述了现代拱桥随着跨度的不断增大和结构形式的复杂化,在材料轻质高强新型化的基础上,如何保证桥梁结构在动力荷载作用下能安全正常的完成整个设计运营状态,确保桥梁的安全性和可靠性的研究方法.
【总页数】3页(P293-295)
【作者】李鹏
【作者单位】中铁七局第三工程有限公司,陕西,咸阳,712000
【正文语种】中文
【中图分类】U448.22
【相关文献】
1.大跨径钢管混凝土拱桥动力特性分析研究 [J], 刘邵平;黄海军
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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钢管混凝土劲性骨架拱桥弹性稳定性分析
钢管混凝土劲性骨架拱桥弹性稳定性分析张朦朦;张谢东;杨笑天【摘要】为探究大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的弹性稳定性,以及不同工况组合、提篮拱形及横撑、非保向力系和矢跨比因素对稳定性的影响,以某大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥为实例,应用Midas/Civil有限元分析软件,建立多组模型进行分析比较,得到稳定性变化规律.结果表明,钢管混凝土劲性骨架拱桥在内注混凝土施工阶段处于最不稳定状态,需采取安全措施增强稳定性;选择合适的矢跨比、拱形,以及横撑能大幅提高拱桥的空间稳定性,而非保向力系对上承式拱桥的稳定性影响可忽略不计.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2016(040)004【总页数】5页(P736-740)【关键词】桥梁工程;弹性稳定性;有限元分析;钢管混凝土拱桥;稳定性影响因素【作者】张朦朦;张谢东;杨笑天【作者单位】武汉理工大学交通学院武汉430063;武汉理工大学交通学院武汉430063;中国市政工程中南设计研究总院有限公司第四设计院武汉430010【正文语种】中文【中图分类】U448.22钢管混凝土(concrete filled steel tube)是一种主要以承受压力为主的钢-混组合结构，钢管的约束作用使得核心混凝土处于三向受压状态，从而提高其抗压强度和抗变形能力提高2～3倍以上[1]，使得钢管混凝土桥自重大幅度减轻，跨度得以增大.钢管混凝土材料除了具有塑性好、重量轻、强度高、耐冲击、耐疲劳等多种优点之外[2]，钢管作为劲性骨架为自架设体系，可在工厂制造，在工地分段吊装架设，施工方便且费用低廉[3]，因此钢管混凝土桥近年来发展迅速.但是随着跨度的增大，稳定性问题成为制约其发展的主要因素之一，对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥进行稳定性分析是十分必要的.国外学者较早开始了对拱桥面内和侧倾屈曲的研究，Sakimoto等[4-5]在考虑截面残余应力的基础上提出了较为实用的拱桥稳定性计算公式.我国从20世纪50年代开始钢管混凝土结构的研究工作，文献[3]对钢管混凝土拱桥的第一类和第二类空间稳定性进行了分析，表明几何非线性对稳定性的影响很小，并且分析了原因；周元元[6]对钢管混凝土桥稳定性因素进行了研究，表明横撑、矢跨比和拱肋刚度对结构稳定性均有较大影响.拱桥的稳定性问题在空间失稳形态上分为面内失稳和面外失稳两类；从失稳的受力性质可分为第一类分支点失稳和第二类极值点失稳.桥梁实际工程中的稳定问题一般都表现为第二类失稳，但是由于第一类稳定问题是特征值问题，力学情况单纯明确，求解方便，在许多情况下两类问题的临界值又相差不大，因此研究第一类稳定问题无论在理论分析中还是在工程应用上都占有重要地位[7].根据稳定与平衡的关系可以建立求解第一类稳定问题的控制方程.U.L.列式下，结构的平衡方程可以写为式中：K为结构的弹性刚度矩阵；Kσ为结构的几何刚度矩阵；Δu为位移增量；ΔR为荷载增量.当结构处于临界状态时，即使ΔR→0，Δu也有非零解，按线性代数理论，必有因此，若某种荷载P对应的结构几何刚度矩阵为σ，临界荷载为式中：λ为临界荷载系数.那么在临界荷载作用下结构的几何刚度矩阵为于是式(2)可写成式(5)就是第一类稳定问题的控制方程.稳定问题便转化为求方程的最小特征值问题，求得式(5)中的λ便是结构在荷载P作用下的稳定安全系数，相应的特征向量就是失稳模态.某钢管混凝土劲性骨架拱桥主桥计算跨径370 m，竖直平面内矢高83.5 m，矢跨比为1/4.43，拱轴线采用m=3.5的悬链线.主拱圈平面呈X形(提篮形)，从拱脚到拱圈分叉处由两肢单箱单室拱肋组成，拱顶合并为单箱双室截面.拱圈由钢管混凝土劲性骨架外包C55混凝土构成，拱肋劲性骨架材质采用Q390C钢材，管内灌注自密实无收缩C60混凝土.拱上桥面系采用跨径组成为4×38 m+3×38m+4×38 m的3联箱型钢-混连续结合梁，梁高为等高3.4 m.桥上线路为铁路双线，线间距为5.0 m，设计车速为200 km/h.总体布置见图1.采用结构有限元软件Midas/Civil建立大桥全桥空间结构计算模型，分析不同工况下的稳定安全系数和失稳模态，并探讨提篮拱形及横撑、非保向力和矢跨比因素对空间稳定性的影响.为比较不同工况和各种因素影响下的空间稳定性，建立了多组有限元模型，但都以设计成桥状态作为基本模型进行修正.钢管混凝土劲性骨架、钢混结合梁和拱上立柱均采用梁单元模拟，外包混凝土采用板单元模拟，全桥共1 947个节点，4 911个单元，其中梁单元4 000个，板单元911个.钢筋混凝土截面采用组合截面形式，在Midas/Civil中，计算钢-混截面刚度时，将混凝土截面换算为等效钢材截面.有限元模型中，拱脚采用固结，拱上立柱与主拱圈采用刚性连接，拱上立柱与桥面系之间采用刚性连接但按实际情况释放部分约束.模型见图2.大桥稳定性分析分为以下6种主要工况组合.工况一劲性骨架合拢，内注混凝土浇筑完毕但仅计重力.工况二劲性骨架合拢，内注混凝土参与结构受力.工况三外包混凝土浇筑完毕且参与结构受力.工况四成桥自重.工况五成桥自重+二期恒载.工况六成桥自重+二期恒载+全桥满布列车荷载.使用多组有限元模型进行计算分析，得到前15阶失稳模态，并将每种失稳模态首次出现时所在的阶次和稳定安全系数进行整理分析，见表1.分析表中数据可以看出：1) 工况一处于最不稳定状态，此时劲性骨架合拢，内注混凝土浇筑但未达到龄期，混凝土重量为412 032 kN，仅作为外荷载作用在钢管骨架上，还未形成钢管混凝土结构，所以此时稳定性较低，一阶稳定安全系数仅有2.979，低于λ≥4的要求.在内注混凝土施工阶段，施工方为保证结构安全选择不拆除架设钢管骨架的扣索和背索，但在表1中可以看出，第1阶失稳模态为面外失稳，因此此措施对于提高施工安全并没有太大效果.2) 工况二为内注混凝土达到龄期，开始于钢管共同受力形成了钢管混凝土结构，因此其稳定性大幅增高，1阶稳定安全系数达到22.21.工况三为最稳定状态，此时外包混凝土达到龄期开始参与结构受力，钢管混凝土劲性骨架箱型截面拱已经成型且具有了较大的承重能力.作为整座桥的主要承力结构，主拱圈不仅要承受自身重力，还要承受拱上结构和活载，因此，在拱上结构尚未施工时，裸拱处于最稳定状态.3) 工况四与工况三相比，面内失稳模态的稳定安全系数降低了6%，说明拱上结构对桥梁整体稳定性的正面作用小于负面作用，并且出现拱上立柱失稳模态.但是面外失稳模态的稳定安全系数不但没减小，反而略有增加，分析原因可知拱上立柱和钢混结合梁都具有较大的横向抗弯惯矩(拱上立柱为605.3 m4，钢混结合梁为41.03 m4)，远大于其纵向上的抗弯惯矩(拱上立柱为76.5 m4，钢混结合梁为1.876 m4)，因此在一定程度上提高了全桥面外稳定性.工况五和工况六与工况四相比，各失稳模态稳定安全系数依次减小，二期恒载和列车荷载作为附加荷载使结构稳定性降低.表1中各失稳模态的稳定安全系数除工况一外均远大于λ≥4的要求，究其原因一方面是桥梁在设计时采用了较大的安全系数，另一方面是第一类稳定问题所求得的临界荷载近似的代表第二类稳定问题的上限，所得到的安全系数要大于其实际的安全系数.在实际中，成桥之后很少出现全桥满布列车荷载的情况，因此以工况五作为各因素对稳定性的影响分析的基本模型.在拱桥的稳定性分析中，低阶失稳模态几乎都是面外弯扭侧倾失稳，通常面外失稳出现在高阶.文献[1]中分析的某钢管混凝土拱桥，直至第9阶才开始出现面内失稳；文献[2]中所分析的某钢管混凝土拱桥，面内失稳在第8阶才开始出现.从表1中数据可知，成桥后出现面内失稳的最低阶次为第1阶，面外失稳到第5阶才开始出现，因此针对研究提篮拱形及横撑对桥梁稳定性的影响，对模型进行修改，其他因素不变，建立以下4种模型进行分析比较.模型一主拱圈为平行拱，没有横撑.模型二主拱圈为平行拱，横撑位置与设计相同.模型三主拱圈为平行拱，两拱肋之间全部横撑相连.模型四主拱圈为标准设计提篮拱.分析结果见表2.分析表2中数据可知，从模型一到模型二面外失稳稳定系数增加了54.3%，表明横撑可以大幅增加结构的面外稳定性；而从模型二到模型三面外失稳稳定系数增加了7%，表明增加横撑的数量可以在一定程度上提高结构的面外稳定性，但提升效果有限，而且增加横撑也增加了结构的自重；从模型二到模型四面外失稳稳定系数增加了70.7%，提篮拱形对结构的面外稳定性有显著的提高.横撑和拱形对面内稳定性的影响很小，可忽略不计.王元清等[8]指出，拱桥在发生平面内失稳时，拱上立柱倾斜产生非保向力将会加速失稳的趋势；平面外失稳时，拱上立柱倾斜产生对桥面的拉力，这种非保向力也有加速拱肋倾斜的作用.为了探究非保向力系对结构稳定性的影响，将模型的拱上结构等效成集中力作用在拱肋上，进行分析计算，结果见表3.表3数据结果与文献[10]中所叙述的并不符合，非保向力系对面内稳定性的影响很小，而对面外稳定性有一定提高作用.经过对模型的研究可以发现原因：首先桥面系和拱上立柱的重量相对较小，分别为42 380 kN和156 600 kN，仅占全桥重量(1 340 000 kN)的3.2%和11.7%，且拱上立柱的重量主要集中在靠近拱脚的立柱上，所以拱上结构对面内稳定性的影响较小.而针对于面外稳定性，拱上立柱的横向抗弯惯矩(605.3 m4)远大于钢混结合梁的横向抗弯惯矩(41.03 m4)，因此在发生面外失稳时，桥面会随着拱上立柱产生横向位移，并不能使拱上立柱产生侧倾；其次，将拱上结构等效为集中力作用在拱上，忽略了拱上立柱和钢混结合梁的刚度，文献[8]中指出“拱上建筑多以连续梁为主，梁的刚度增加了拱的稳定性”，如表3所示，拱上结构可以提高拱的面外稳定性.主拱圈的矢跨比(h/l)的大小与拱桥的水平推力密切相关，也在一定程度上影响了结构的整体稳定性.通过控制参数不变，改变矢跨比，分析矢跨比对结构稳定性的影响(大桥矢跨比为1/4.43).结果见表4.分析表4数据可知，随着矢跨比的减小拱上立柱的稳定性增加，面内和面外稳定性减小.矢跨比减小时，拱上立柱的高度也减小，因此拱上立柱的稳定性增加，增加幅度分别为92%，60.6%，45.7%，36.6%，总共提高了513.5%.面内稳定性降低幅度为0.3%，9.9%，9.2%，9.3%，总共降低26.1%.面外稳定性降低幅度为0.9%，5.6%，6.7%，6.7%，总共降低18.5%.不同失稳模态稳定安全系数变化曲线见图3.由图3可以看出，矢跨比过大和过小都不利于桥梁整体结构的稳定性，大桥的矢跨比1/4.34比较合理，接近于最优矢跨比，而且可以得到最大的1阶稳定安全系数.1) 该桥在内注混凝土未达到龄期时处于最不稳定状态，一阶稳定安全系数仅有2.979，小于λ≥4的要求；主拱圈成型和成桥之后工况稳定安全系数均较大，稳定性较好.2) 增加横撑可以最高将面外稳定性提高64.9%，而采用提篮拱形可以在横撑基础上对面外稳定性提高70.7%.采用提篮拱形与增加横撑相比，对增加面外稳定性的程度要大，且可以避免过多横撑所附加的结构自重.3) 对于上承式拱桥，非保向力系可以降低结构的面内稳定性，降低程度与拱上建筑重量占全桥的比重密切相关.由于拱上结构的横向刚度较大，较少出现横向倾斜，因此非保向力系不一定会降低结构面外稳定性，相反，结构面外稳定性会由于拱上结构的横向刚度而增大.4) 拱上立柱高度随着矢跨比的减小而降低，稳定性增大；面内稳定性和面外稳定性会随着矢跨比的减小而减小.因此要根据结构稳定性趋势选择最优矢跨比，此桥矢跨比1/4.34接近最优矢跨比.综上所述，钢管混凝土劲性骨架拱桥在不同工况、拱形及横撑、非保向力、矢跨比影响下稳定性均有所差异.其中施工阶段尤其内注混凝土阶段为最不稳定状态，要加强施工过程安全措施；选择合适的矢跨比、拱形及横撑能大幅提高拱桥的空间稳定性，而非保向力对上承式拱桥的稳定性影响较小，可忽略不计.。
钢管混凝土劲性骨架拱桥转体施工应力应变检测研究
钢管混凝土劲性骨架拱桥转体施工应力应变检测研究桥梁转体施工是将桥体在偏离桥位轴线一定角度处制作,形成整体或半整体结构后脱架,再利用转动机构使桥体转体后与设计轴线相吻合的一种新技术。
转体法施工在桥梁工程施工中已较为广泛,尤其是在主跨上部结构施工条件受限,但边跨具有相对较好的施工条件的情况下。
以下研究选取黄陵洞大桥作为研究对象,研究转体施工应力应变的检测。
标签：转体施工;应力应变;拱桥0 前言大跨度混凝土桥梁由于受混凝土材料的非均匀性和不稳定性,设计参数的选取(如材料特性、密度、截面特性等参数)、施工状况(施工荷载、混凝土收缩徐变、温度、湿度、时间等参数)和结构分析模型等诸多因素的影响,桥梁结构的实际应力与设计应力很难完全吻合,即计算应力不可能完全真实反映结构的实际应力状态。
因此为了较准确地掌握结构的真实应力状态,对可能的关键部位的应力进行观侧,可以使得结构在施工过程中一旦出现异常行为时能够及时加以分析和判断处理,保证结构的安全和施工的顺利进行。
本文以下研究选取黄陵洞大桥作为研究对象。
1 传感器选择从目前国内外实验应力分析技术动态看,应变测量的方法日益增加。
仅就适用于现场实物测量的混凝土应变的传感器而言,适用于内埋的有应变片式传感器、钢弦式传感器、压电晶体传感器、内埋光纤维等等。
此外,对于钢筋混凝土结构,还可通过测量钢筋的应变来反映混凝土应变。
基于黄陵洞大桥布点多、工期长、工作量大(测量频繁且需多点同时读数)、现场测试环境差(边施工,边测量),密封、绝缘要求高,温度变化难于预测,因撞击、振捣损坏传感器器件的情况也可能发生,另外,还必须设法排除混凝土干缩徐变对测试结果的影响。
在整个监测监控期间,为了达到较好的效果且不影响桥梁现场施工进度,拟选用内埋式钢弦应变传感器。
目前,工程界普遍认为,钢弦式内埋应变传感器量程大、精度高、非线性范围大、零漂、温漂范围微小且对测量精度基本无影响,且自身防护破损的能力好,便于长期观测,是混凝土应变测量较理想的传感元件。
中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥数值模拟分析的开题报告
中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥数值模拟分析的开题报告一、研究背景及意义随着我国经济的快速发展，城市化进程不断加快，交通运输网络建设日益扩大，桥梁的使用频率和工程复杂度也在逐步增加。
其中，中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥作为一种新型的桥梁结构，具有结构简单、施工方便、经济性高等优点，受到了广泛的关注。
然而，由于这种桥梁结构与传统桥梁结构存在巨大差异，在设计和施工过程中存在一系列问题。
例如，如何准确评估其结构稳定性和荷载承载能力、如何优化设计方案以实现更好的经济效益等。
因此，深入研究中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥结构力学行为和性能，开展数值模拟分析，有助于提高其设计和施工的可靠性和经济性，促进桥梁结构的发展与进步。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是对中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥的力学行为和性能进行数值模拟分析。
具体研究内容包括：1. 桥梁结构的建模：利用有限元方法对中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥进行建模，包括建立结构几何形态、材料力学参数和荷载情况等方面的参数。
2. 结构力学行为分析：采用数值模拟的方法，对中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥的静力荷载和动力荷载进行模拟分析，研究桥梁结构的应力、应变、变形等力学行为。
3. 参数优化：在对桥梁进行数值模拟的基础上，对其结构参数和材料参数进行优化设计，以提高其结构稳定性和荷载承载能力。
4. 结果分析和结论：对数值模拟得到的结果进行分析和总结，得出中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥的力学性能特点和设计优化建议。
本研究所采用的主要方法包括基于ANSYS有限元软件的数值模拟方法，以及参数优化方法。
同时，还将参考相关文献、实测数据和实际工程经验，实现数值模拟结果的可信度和科学性。
三、预期成果和意义通过本研究的数值模拟分析，预期可以得到以下成果：1. 对中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥的设计、施工和维护提供科学的参考依据和技术支持，提高其可靠性和经济性。
2. 系统性地研究中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥在不同荷载作用下的力学行为和性能，为桥梁结构设计和优化提供参考。
桥梁结构动力响应分析方案与实施
桥梁结构动力响应分析方案与实施桥梁是现代交通建设中不可或缺的重要构件，它承载着人们的出行，扮演着连接城市的纽带角色。
然而，桥梁一直以来都面临着动力响应问题，即桥梁在受到外部荷载或地震等动力影响时的变形和振动。
为了确保桥梁的安全和可靠性，对桥梁结构的动力响应进行分析和实施是至关重要的。
一、动力响应分析方案1. 收集数据：首先，需要收集桥梁结构的基本信息，包括桥梁的几何形状、材料属性、支座类型等。
此外，还要收集桥梁在不同荷载条件下的受力情况、历史地震数据等。
2. 模型建立：在得到足够的数据基础上，可以建立桥梁结构的动力响应数值模型。
可以使用有限元分析方法，将桥梁离散为多个小单元，通过求解各个单元之间的力学关系，得到桥梁结构在动力荷载下的变形和振动情况。
3. 动力加载：为了进行动力响应分析，需要确定有效的动力加载。
可以根据历史地震数据选择适当的地震波进行加载，也可以模拟实际交通荷载条件下的动力加载。
4. 监测与调试：在分析过程中，需要对桥梁结构进行监测与调试。
可以通过安装传感器在桥梁的关键部位获取数据，并与数值模型进行对比，进一步验证模型的准确性。
二、实施与监督措施1. 材料选择与施工：在桥梁结构的设计与施工过程中，需要确保采用高质量的材料，并严格按照设计图纸执行施工过程。
同时，需要加强对施工现场的监督，确保施工质量符合规范要求。
2. 定期检查与维护：桥梁结构动力响应的实施不仅仅是一次性的工作，而是一个长期的过程。
需要制定定期的监测计划，对桥梁进行定期检查与维护，及时发现并修复结构中的缺陷和损伤，保证桥梁的长期安全运行。
3. 增加防护措施：为了提高桥梁结构的抗震能力和抗风能力，可以在设计和施工中增加一些防护措施。
例如，在桥梁的关键部位加装防震装置、加固桥墩和桥面等。
结论通过对桥梁结构动力响应的分析方案与实施，可以全面了解桥梁在动态荷载下的变形和振动情况，为确保桥梁的安全可靠性提供科学的依据。
同时，及时的监测与维护也是保证桥梁长期安全运行的关键。
劲性骨架拱桥C60外包混凝土制备与性能研究
劲性骨架拱桥C60外包混凝土制备与性能研究作者：***来源：《西部交通科技》2023年第11期摘要：为提升劲性骨架拱桥外包混凝土的抗裂性、耐久性，文章通过添加抗裂剂、PVA 纤维进行了C60外包混凝土优化设计，并通过多项试验分析了混凝土的工作性能、力学性能以及变形性能，结合工程需要进行方案优选。
结果表明：掺入PVA纤维会对外包混凝土工作性能产生一定的负面效果，影响混凝土的可泵送性；复合掺入抗裂剂、PVA纤维有利于改善外包混凝土的劈裂抗拉强度、收缩变形、开裂变形，提高外包混凝土的抗裂性能、耐久性能。
关键词：劲性骨架拱桥；高性能混凝土；力学性能；抗裂性能0引言钢管混凝土劲性骨架拱桥由于具有施工工序简单、承载能力大、耐久性好等优点［1］，目前已被广泛应用，并且不断突破着拱桥的最大跨径纪录［2］。
钢管混凝土劲性骨架拱桥以钢管拱肋为支撑，并在管内填充灌注自密实高强度混凝土［3］，从而提升钢管拱桁的稳定性和刚度。
此外，钢管外包一层混凝土，形成钢管混凝土加劲混合结构，从而提高桥梁结构的抗震性、抗冻性、耐久性等［4］。
然而，外包混凝土在不均匀日照、风蚀等自然环境作用下，易发生开裂现象，同时外包混凝土常采用高压远程泵送且施工方量大［5］。
因此，需通过掺入矿物掺合料、纤维等手段优化配合比［6］，并加强施工振捣以及后期养护，提高外包混凝土的施工和易性、力学性能以及耐久性能，提升桥梁的耐久性。
综上，本文以某钢管混凝土劲性骨架拱桥为背景，进行C60外包混凝土配合比设计并进行性能研究，根据现场施工条件选择较优的配合比设计方案，同时为同类型桥梁提供参考。
1 工程概况某钢管混凝土劲性骨架拱桥全长2 488.55 m，主桥为上承式单跨600 m，位于某水库库区，年平均降雨量为1 370.6 mm，年平均日照时数为1 281.9 h，最大风速达18 m/s。
拱肋外包混凝土采用C60混凝土，共约27 944 m3，采用“分环分段”的方法，按先底板环、再腹板环、后顶板环的顺序依次浇筑，且两岸对称同步进行。
劲性骨架钢管混凝土拱桥动力响应分析
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依据。移动荷 载通过桥面 的动力响应 分析如下 。
［ 收稿 日期］２０ ０ ２ ０ ６— ６— ９ ［ 作者简介 ］杨光 强，研 究生 ，助理 工程 师；邓 晓红，
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桥跨 结构 的动 力响应分析 角度 而言 ，冲击 系数源 于三个 方 面 ：理想 的移动荷 载作用 桥面 引起桥跨结 构 的振动 ，引 起 动力放大；车辆 自身的振动使 其加 载在桥 面上 的力 也有 一
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桥 面 方 法 如 下 ： 采 用
钢管混凝土劲性骨架中承式拱桥 ，净跨径 １０ ｍ，矢跨 比为 ６
１３ ５ ／ ． 的圆弧线 ，拱轴半径 ９ ． ０ ４６ ７ｍ，计算跨径 １３０ ５ｍ， ６ ． １ 计算矢高 ４， １ ５ ７４ｍ，桁高 ３５ ．ｍ，桥梁全 长 １ １２ｍ。拱 肋 ７ ． 为钢管混凝土劲性 骨架组成 的桁架结 构 ，全桥共 分 ３片拱 肋 。中间拱肋为上下各三根 ４ ５ ×８ ， １ ，内灌 Ｃ ０和外包 Ｃ ０ ３ ４ ５ 混凝土的钢管混凝 土弦杆 ，边拱 肋为上下 各两根 ４ ５ ， １×８ ３ ， 内灌 Ｃ ０和外包 Ｃ ０混凝 土的钢管混 凝土弦杆 。吊杆 （ ４ ５ 立 柱 ）间距 为 １ ０ｍ和 １． ０２ｍ，布置为 ３×１． ０２ ｍ＋１ １×１ ０ｍ
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。
铁路钢管混凝土系杆拱桥动力特性及地震响应分析
铁路钢管混凝土系杆拱桥动力特性及地震响应分析
张乃明
【期刊名称】《国防交通工程与技术》
【年(卷),期】2014(012)003
【摘要】以某铁路钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS 建立了其空间杆系有限元模型,其中拱肋与系梁采用空间梁单元模拟,吊杆采用空间杆单元模拟,对其动力特性进行了分析;在此基础上运用时程分析方法分别计算了该桥在竖向和纵向地震力组合以及竖向和横向地震力组合两种工况下的地震响应,得到了主拱控制截面在两种荷载工况下的最大内力和最大位移响应,对其抗震性能进行了分析评价.结果表明:该铁路系杆拱桥动力特性总体体现为刚性拱桥的动力特征,横桥向刚度相对较弱,竖向地震力作用下的响应较大,应引起设计注意.研究可为同类型的铁路刚性拱桥抗震设计提供理论依据.
【总页数】4页(P53-56)
【作者】张乃明
【作者单位】北京铁路局,北京100001
【正文语种】中文
【中图分类】U442.55;U448.225
【相关文献】
1.考虑桩-土作用下的大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性研究 [J], 王新泽
2.三拱肋钢管混凝土系杆拱桥——江海大桥动力特性分析 [J], 申哲会
3.钢管混凝土系杆拱桥地震响应分析 [J], 熊红霞;刘志宏
4.考虑桩-土作用下的大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性研究 [J], 王新泽;
5.下承式系杆拱桥动力特性及地震响应分析 [J], 周兴林; 宁晓骏; 张清旭; 韩朝辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
劲性骨架拱桥施工过程拱圈力学行为分析
劲性骨架拱桥施工过程拱圈力学行为分析摘要：钢管混凝土拱桥是钢管和混凝土组合形成的一种结构桥梁，其主要是将混凝土灌注入钢管中，一方面充分利用混凝土灌注入钢管，提高薄壁钢管在受压荷载作用下钢管的稳定性作用，另一方面通过钢管对混凝土的围箍作用，使混凝土形成三向应力作用，提升混凝土受压承载能力，充分发挥了混凝土和钢材的抗压和延性性能。
关键词：桥梁工程; 劲性骨架拱桥; 数值分析; 外包混凝土引言目前国内外针对快速施工桥梁的研究集中在预制构件组装和连接、桥梁上部结构的型式和材料、下部结构的相关研究三个方面。
除小箱梁、Ｔ梁及钢梁等常规预制桥梁外，大部分的桥梁快速施工桩基、承台采用现浇施工；墩柱、盖梁、主梁采用分段预制，采用体外预应力、设置后浇带、机械式钢筋连接等方式实现预制构件间的可靠连接。
近来加拿大和美国的相关学者在新型高性能材料预制构件、构件连接方面取得了新的进展。
上述桥梁快速化施工多聚焦于常规的梁式结构，对混凝土拱桥较少涉及。
1钢管砼拱桥成拱过程控制重要性钢管砼拱桥分为多种类型，一般根据承载形式分为上中下三种类型，拱肋的主要施工过程包括架设空心钢管桁架、钢管内灌注混凝土、进行桥面系施工三个主要工序。
在每个施工工序根据桥梁类型的不同、兼顾施工过程的安全可靠和经济性综合选择最优的施工方案。
钢管砼拱在施工作业中要重点关注材料参数、拱肋线形、结构应力、结构温度等各个参数，确保在过程中各个参数的选取和识别有效，并保证实时监测数据反馈到施工过程中去，及时调整施工控制参数、为拱肋的顺利安装合拢提供有力的数据支撑。
2施工方案确定确定通过钢管混凝土进行拱桥的施工以后，相关的技术人员就应根据现实的施工环境以及水文地质情况制定具体的施工方案。
就本文所引述的案例来说，其共制定了两套方案。
其一：通过连续抛落的混凝土进行浇筑施工，这样的处理无须振捣，相对来说比较方便，但是后续的施工难度较大，且很难保证施工质量的达标。
其二：通过压注顶升法进行。
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1 / 2跨上弦弯矩时程曲线一
力的 峰 值 位 置 一 般 出现在 1/4 跨、 1 /2 跨 位 置 附 近, 在 表 中以 置 荷载作用位 标 识, 表 示 动
波 动 的 反 应 比 较 灵 敏。 总体而 言 当车 辆以 一定
力放 大 系 数 是 从 该 位置 附 近 有 限 范 围
图 8 1 / 2跨上弦弯矩时程曲线二
图 4 1 /4 跨挠度时程曲线二 图 3 1 /4 跨挠度时程曲线一 图 2 1 /2 跨挠度时程曲线二
集中力 作 用于 桥面 板中 间 并 以 不 同 的 速 度 10 m /s 、 20 m / s 从 左 向 右 移动。同 时计 算 一工 况 关闭动 态 积分 效 应 , 作 一多荷 载 步的 静态 分析 作为影 响 线分 析 , 用 来 与动态 分 析作 比 较。考 虑到加 单 位荷 载 时 , 在 积分计 算 中精 度会 受到 损失的 问 题 , 因 此取 集 中 力为 500 kN, 即为一 辆重车 的 重量 加 载。在 不同荷 载 移动 速度 通过 桥面时 的 动态 时程 反应 以及与 影 响线 的比 较分 析见 图 1 ~ 图 12。因 图 中将不 同 速度 的时 程曲 线放到同一图中 , 因此
图 5 1 / 2跨上弦轴力时程曲线一 节点 位置 1 /4 跨 1 /2 跨 荷载作用 位 置 1 / 4跨 1 / 2跨
程
结
构
时,
1 /2 跨、 1 /4 跨位置处的挠度时间历程曲线在影 响线位
置附近有明显波 动。说明 当车 辆以一 定的 速度 过桥时 动力 效应还是比较明显的 , 且速度越 大动力效应也越大。
【 中图分类号 】 TU 311 3 州河大桥为 连接 重庆和 达州 的高速 公路 桥梁 , 设 计为 钢管混凝土劲性骨架 中承式拱桥 , 净跨径 160 m, 矢跨比为 1 /3 5 的圆弧线 , 拱轴半径 94 607 m, 计算跨径 163 015 m, 计算矢高 45 714 m, 桁高 3 5m, 桥 梁全长 171 2 m。拱肋 为钢管混凝土劲 性骨 架组成 的桁 架结构 , 全桥 共分 3 片拱 肋。中间拱肋为上下各三根 351 8, 内灌 C40 和外包 C50 混凝土的钢管混凝土弦杆 , 边拱肋 为上下各 两根 351 8, 内灌 C40 和外包 C50 混凝 土的钢 管混凝 土弦杆。吊 杆 ( 立 柱 ) 间距为 10 m 和 10 2 m, 布置为 3 + 3 10 2 m。 10 2 m + 11 10 m
工
程
结
构
劲性骨架钢管混凝土拱桥动力响应分析
杨光强, 邓晓红
( 贵州省交通规划勘察设计研究院, 贵州贵阳 550000)
【 摘 要 】 以州河大桥为背景 , 对劲性骨架钢 管混凝 土拱桥 在汽车 荷载作 用下的动 力响应 作了较 为深 入的研 究 , 为今后劲性骨架钢管混凝土拱桥的设计提供了一 定的理论依据 。 【 关键词 】 劲性骨架 ; 钢管混凝土 ; 拱桥 ; 动力响应 【 文献标识码 】 A
125 四川建筑 第 27 卷 1 期 2007 02
表 2 跨中上弦杆动力放大系数 节点 位置 轴力 剪力 弯距 荷载作用 位 置 1 / 4跨 1 / 2跨 1 /2跨左 1 / 4跨 1 / 2跨 1 0005 0010 0006 0031 9972 荷载移动速度 ( m / s) 5 10 15 1 0183 1 0341 0 9974 1 0055 1 0281 1 0439 1 0165 1 0209 1 0135 1 0053 1 0115 0 9965 0 9986 1 0169 0 9994 20 9950 0360 9610 9473 9759
内填型圆钢管混 凝土随 着轴力 N 的 增大 , 混凝土 的泊 松比 c 迅速超过钢管的泊松比 s, 使得 混凝土的 径向变形 受到钢管的约束而处 于三向受力状态 , 其承 载力大大 提高。 同时钢管的套箍 作用 大大提 高了 混凝土 的塑 性性 能 , 使得 混凝土的 弱 点得 到 克服 , 另 一 方面 , 混 凝土 填 于钢 管 内 , 增强了管壁 稳定性 , 刚度大 于钢 结构 , 使 其整体 稳定 性有 了极大的提高。 桥跨结构的动 力响应 分析 的内容 是在 特定 的动荷 载下 结构的变形、受 力时 间历程 反应 , 并 在此 基础上 分析 动荷 载对于特定结构的 动力 效应等 [ 2] 。本 文分 析其 在移动 荷载 通过桥面时、以及 冲击荷 载作 用下的 时程 反应 和动力 效应 系数。 桥跨结构主 要承受 的动 荷载是 车辆 荷载 , 在 现行 的设 计规范中是按照车 辆的重 量乘 以冲击 系数 后作 为静载 施加 到桥跨结构 上。为简 便 , 在设 计中往 往采 用在桥 梁动 载试 验的基础上引入 冲击 系数的 近似 计算公 式。规 范中的 冲击 系数常用的形式为 : 1+ , 为按照结构基频由规范 求得。 钢管混凝土拱桥 的冲 击系数 是参 照其他 桥梁 而取 值的。从 桥跨结构的动力 响应 分析角 度而 言 , 冲击 系数 源于三 个方 面 : 理想的移动 荷载 作用桥 面引 起桥跨 结构 的振 动 , 引起 动力放大 ; 车辆自 身的振 动使 其加载 在桥 面上 的力也 有一 定的波动 ; 实际的桥面不平整 引起车辆跳动 引起冲击 作用。 对于公路桥 梁 , 车辆 的质量 远小 于桥跨 结构 的质 量 , 因此 车辆的质量对车 桥耦 合振动 的影 响较小 , 可忽 略其影 响从 而使动力分析大为 简化 [ 3] 。通 过对劲 性骨 架钢 管混凝 土拱 桥进行动力响应 分析 , 可 为以 后设计 工作 提供 一定的 理论 依据。移动荷载通过桥面的动 力响应分析如下。
2 匀速移动荷载 过桥 的动 力放 大 效应分析
为了 进 一 步 讨 论其 动 力 放 大 的 具
图 6 1 / 2跨上弦轴力时程曲线二
1 1 1 1 0
0 1 0 0 0
( 2) 截面 内力 动力 效应 : 从图 5~ 图 12 中可见, 当 荷载的速度在 10 m / s 以 上 时, 1 /2 跨及拱 脚位置 处的内 力 时间 历程 曲线 在影响 线 位置 附近 有明 显波动 , 轴力时程曲线在 极值处 的 振动 要比 其他 峰值处要稍小; 而从弯矩 的时程 图 中可 见即 使荷 载的移 动 速度 很小 也会 引起明显的振动 , 这也是 由于弯矩的量值较小 , 对
1 匀速移动荷 载过 桥的瞬态动力响应 分析
模 拟移动 荷载 通过 桥 面 方 法 如 下: 采 用 AN SY S 提供的瞬 态动力
图 1 1 /2 跨挠度时程曲线一
分析功 能 , 其 原 理即 通 过对随 时 间变 化的 荷载 采用纽 马 克逐 次积 分的 方法分 析 整个 桥跨 结构 的动力响应 时间历 程 [ 2] 。桥跨 结构 模 型为 自振特 性 分析 中的 基本 模型 , 移 动荷 载 采用 一
参 考文 献
内 取 值 的。 因 为 在 小量 值 附 近 作 比 较 是 没 有 意 义 的, 也 避免 出 现 因 影 响 线 的 量 值 趋 近 零, 而 动力 时 程 曲 线 上 的 量 值 因 波 动、 滞 后 导致 动 力 放 大 系 数 达到 几 十 甚 至 上 百 的 不 正 确 结 果。动 力放大 系 数见 表 1、 表 2 。
[ 收稿日期 ] 2006- 06- 29 [ 作者简介 ] 杨光强 , 研 究生 , 助 理工 程师 ; 邓晓 红 , 研究生 , 助理工程师 。
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工
用与 时 间 对 应 的 荷 载所 在 桥 面 位 置 来 代替时间。 在匀速移 动荷 载作 用 下 , 挠 度 时 程曲线见图 1~ 图 4。
的速度过桥时拱圈构件的内力 动力效 应还是 比较明显 的 , 且 基本呈现为速度越大动力效应也越大。 ( 3) 挠度动力放大系 数 : 从表 1 中 可见 , 1 /2 跨处 结构的 挠度在极值位置附近的最 大动力 放大系 数为 1 0223, 在 1 /4 跨处的最大动力 放大系 数分 别为 1 0707。可 以看出 1 /2 跨 处的挠度动 力放大系数小于 1 /4 跨 处的动力放大系数 , 同时 随着荷载移动速度的提 高动力系数呈放大的趋势。 ( 4) 内力动力放大系 数 : 从表 2 中可以看出 , 跨中 内力动 力放大 系数在 0 8807~ 1 2028 之间。其 中轴力放大 系数最 为显著 , 最大达到 1 2028 , 而剪 力和弯 矩最 大动 力放大 系数 分别为 1 066 和 1 0536。剪力在局部有缩小 的状况 , 主要由 于剪力的相对量值较小 的原因。随着移动荷 载速度的变 化 , 跨中内力动力放大系数 呈先放大后缩小的趋势。
图 12 左拱脚弯矩时程曲线二
体 情 况, 分 别 将 不 同速 度 下 的 挠 度 和 桁片 内 力பைடு நூலகம்和 挠 度 在 各峰 值 位 置 附 近 一 定范 围 内 的 值 与 影 响 线 作 对 比, 分 析 动力 放 大 的 具 体 量 值。挠 度 和 桁 片 内
图 11 左拱脚弯矩时程曲线一
图 7
表 1 挠度动力放大系数 荷载移动速度 ( m / s) 1 0 9951 0 9992 5 1 0073 0 9967 10 1 0121 1 0185 15 0 9954 1 0223 20 1 0707 1 0118
荷载以 不同速 度匀 速 通 过 桥 面 的 部分 内 力 时 程 曲 线 见图 5~ 图 12 。
图 9 左拱脚轴力时程曲线一
3 结
论
[ 1] [ 2] [ 3]
( 1) 挠 度 的 动 力效应 : 从图 1~ 图 4 中可见 , 当荷载以
图 10 左拱脚轴力时程曲线二
速度在 10 m /s 以上
陈宝春. 钢 管混凝 土拱桥 设计与 施工 [ M ] . 人 民交通 出版社 , 1999 . 美 国 AN SY S 公司北京 办事处 . AN SY S 动 力学分析指 南 [ M ] . 1998 . 施洲 . 钢管 混凝土 拱桥动 力特性 分析 [ D ] . 成 都 : 西 南交 通大 学 , 2003 .