槽型梁-拱组合桥梁拱结合部局部应力分析
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图见 图 １ 。
本桥分析计算主要材料按表 １ 采用 。
表 １ 结 构材 料 及 力 学 性 能
分析较为精确的数值 结果 ， 应采用两步分析法 。因为结 构规 模较大时 ， 全桥模型采用板壳 、 块体单元进行 分析非常 困难 ， 甚至无法实现。全桥模 型采用杆系单元 ， 但其分析结果 无法 反映 出局部受力状况 ， 因此采用板壳单 元建立局部结构 的有
拱桥 结构受力关键部位之一 ， 为确保此类桥梁的安全性 ， 有必要对拱 脚空间应 力分布特征及 其传力安全性作 深入的分析研 究。文章 以武汉轨道交通跨 江岸货场槽型 梁拱组合桥为背景 ， 介绍 了拱脚局部 构造 细节 ， 并建
立 了梁拱 结合 部 局 部 应 力分 析 有 限 元模 型 ， 其 局 部 应 力进 行 了分析 。 对
分析的杆件 内力 ， 再根 据圣维南原理将各 杆件 内力静力 等效 地加在 局部模型 的截断处 ， 在局部模 型上再加上相应 的位移 约束条件 ， 计算可反映局部受力 的应力分布情况 。 根据圣维南原理 ， 拱脚 的局部应力分 布只与邻近 区域 的
应 力 状 态 有 关 ， 离 拱 脚 区 域 的 应 力 状 态 ， 拱 脚 处 的 应 力 远 对
分 布的影 响很小 ， 以忽 略其对 拱脚处 应力 分布 的影 响 ， 可 因
武汉轨道交通下 穿长 江二桥受 桥下道 路通行净 空及 轻 轨净空的限制 ， 同时本段线路受平 面、 纵断面线形控 制 ， 且 而
本桥在施Biblioteka Baidu及运 营期 间均不能影响货场的正常运营。
经 过 比选 研 究 ， 桥 采 用 （０＋ｌ５＋５ ）ｍ 的槽 形 连 续 本 ５ Ｏ ０
２ 有 限元分析模 型
２ １ 计 算 方 法 ．
采用有 限元 软件 Ａ Ｓ Ｓ 用板壳单元建立局部结构 的有 ＮＹ ， 限元模 型进行分 析。局部模 型受 力 以及 约束状 态受到 全桥
图 １ 东新赣 江 大桥 节 点 连接 形 式 示意
模型结果的影响 ， 在进 行局部 分析 时， 须先得 到全桥 整体 必
２ １ ．４ ０１１ ３３
工 ｌ 龋 拇 ｆ ｉ 稷 ｌ
７ 凝土 材 料 采 用 块 体 单 元 来 模 拟 ， 择 单 元 类 型有 昆 选 Ｓ ＬＤ ５和 Ｓ ＬＤ ５， 管采用 壳体 单元 Ｓ Ｅ Ｌ ８模拟 ， Ｏ Ｉ４ Ｏ Ｉ９ 钢 ＨＬ１ 纵 向预应力钢筋采用 ｌ ｋ ｉ ８单元 来模 拟 ， ｎ 预应 力采 用降 温方法
限元 模 型 进 行分 析 。 局 部 模 型 受 力 以 及 约 束 状 态 受 到 全 桥 模型结果的影响 ， 进 行局部 分析时 ， 须 先得到 全桥整体 在 必
容重 弹性 构件 材料 （ Ｎ ｋ／ 模量 ｍ） （ ＭＰ ａ ）
主梁 Ｃ５ ５
线膨胀 抗压容 抗拉容 许应力 许应力 系 数 （ ａ （ ａ ＭＰ ） ＭＰ ）
【 关键词】 梁拱组合桥 ； 拱脚 ； 局部应力
【 中图分类号】 Ｕ４ ． ４１ ５
拱梁结合部是 拱 的推力 、 梁的 内力 和支 承反 力 汇交 之 处， 其局部应力分布相 当复杂。拱脚处是拱桥结构 受力 关键 部位之一 ， 为确保该桥 的安 全性 ， 有必要对 该桥 拱脚空 间应
Ｉ 魏 黼 鸺≥ 器 曩臻
槽型梁 一 拱组合桥梁拱结合部局部应力分析
王 传 素
（． １ 中铁 第 四勘 察设计 院集 团有 限公 司 ， 湖北 武汉 ４ ０ ６ ； ３ ０ ３
２西 南交 通大学 土木工 程学 院 ， ． 四川 成都 ６０ ３ ） １０ １
【 摘 要】 拱梁结合部是拱的推力、 梁的内力和支承反力汇交之处， 拱脚处局部应力分布相 当复杂， 是
钢 管 Ｑ ４ ７ ．０ ３５ ８５ 横 撑 Ｑ ４ ７ ．０ ３５ ８５ 吊杆 平行钢丝 ７ ．０ ８５ 预应 力 钢 索 钢 绞线 ７ ．０ ８５ ２ １ ｏ １２ Ｅ一 ５ ． ×ｌ ． ０ ０ ２ １ Ｏ １２ Ｅ— ５ 注 ： 上 值 为 ． ×ｌ ． Ｏ Ｏ ５ 以 １９ ． ５×ｌ １２ Ｅ— ５ Ｏ ． ０ Ｏ 主力作 用下的 ５ 混凝 土 拉 压 允 １９ Ｏ ． Ｏ ０ 许应 力 ．５ｘｌ １２ Ｅ一 ５ ５
此， 纵桥向取 出拱梁结合部前后各 １． ｍ 共计 ３ ｍ长的节 ５５ ， １
段， 横桥 向取桥宽 的一半 。 ２２ 模 型的建立及计算参数 ．
梁钢管混凝土拱桥 。槽形 连续 梁采用 一般 的悬 灌法施 工合
［ 收稿 日期 ］００—０ — ７ ２１ １ ０
ｌ８ ６
四川建 筑
第３ ０卷 ２期
２９ ．７ １８ ．３
２ ．５ ３ ６ ６２ ．０×１ １Ｏ Ｅ— ５ １． ０ ．Ｏ Ｏ ８ ５ ２ ２ ６ ５
．
管 内填 Ｃ ０ ５ 混凝 土
３． ５×１ １ ｏ Ｅ— ５ ５ ０４ ｏ Ｏ
．
ｌ． ６８
分析的杆件内力 ， 再根据圣维 南原理将 各杆件 内力静力等效 地加在局部模 型的截断处 ， 在局部模 型上再 加上相应 的位移 约束条件 ， 计算可反映局部受力的应力分布情况 。
ｌ 工 程概 况
武汉市轨道交通一号 线二 期工程拟 建东段 由黄浦 路车
站 向东 延 伸 ， 穿 长 江 二 桥 ， 接 着 又 跨 越 京 汉 铁 路 货 场 ， 下 紧 再
转入解放大道 向堤 角延伸 。由于受地 物 、 形的 限制 ， 货 地 跨 场处线路与下穿长江二桥及解放大道 的连接 ， 均采用 了较 小 的 曲线半径 ， 桥址平面条件较差。
力 分 布 特 征 及 其 传力 安全 性 作 深 入 的分 析 研 究 。 连 续 梁 拱 组 合 桥 为 多 次 超 静 定 结 构 。 要 获 得 局 部 受 力
【 文献标识码 】 Ｂ
龙， 再在货场两侧 的梁底设 ２个 临时支 墩 ， 中跨梁 顶搭设 在
支架 施 工 主拱 。
武汉轨道交通槽 型连续 梁钢管混 凝土拱 桥的全桥 布置
本桥分析计算主要材料按表 １ 采用 。
表 １ 结 构材 料 及 力 学 性 能
分析较为精确的数值 结果 ， 应采用两步分析法 。因为结 构规 模较大时 ， 全桥模型采用板壳 、 块体单元进行 分析非常 困难 ， 甚至无法实现。全桥模 型采用杆系单元 ， 但其分析结果 无法 反映 出局部受力状况 ， 因此采用板壳单 元建立局部结构 的有
拱桥 结构受力关键部位之一 ， 为确保此类桥梁的安全性 ， 有必要对拱 脚空间应 力分布特征及 其传力安全性作 深入的分析研 究。文章 以武汉轨道交通跨 江岸货场槽型 梁拱组合桥为背景 ， 介绍 了拱脚局部 构造 细节 ， 并建
立 了梁拱 结合 部 局 部 应 力分 析 有 限 元模 型 ， 其 局 部 应 力进 行 了分析 。 对
分析的杆件 内力 ， 再根 据圣维南原理将各 杆件 内力静力 等效 地加在 局部模型 的截断处 ， 在局部模 型上再加上相应 的位移 约束条件 ， 计算可反映局部受力 的应力分布情况 。 根据圣维南原理 ， 拱脚 的局部应力分 布只与邻近 区域 的
应 力 状 态 有 关 ， 离 拱 脚 区 域 的 应 力 状 态 ， 拱 脚 处 的 应 力 远 对
分 布的影 响很小 ， 以忽 略其对 拱脚处 应力 分布 的影 响 ， 可 因
武汉轨道交通下 穿长 江二桥受 桥下道 路通行净 空及 轻 轨净空的限制 ， 同时本段线路受平 面、 纵断面线形控 制 ， 且 而
本桥在施Biblioteka Baidu及运 营期 间均不能影响货场的正常运营。
经 过 比选 研 究 ， 桥 采 用 （０＋ｌ５＋５ ）ｍ 的槽 形 连 续 本 ５ Ｏ ０
２ 有 限元分析模 型
２ １ 计 算 方 法 ．
采用有 限元 软件 Ａ Ｓ Ｓ 用板壳单元建立局部结构 的有 ＮＹ ， 限元模 型进行分 析。局部模 型受 力 以及 约束状 态受到 全桥
图 １ 东新赣 江 大桥 节 点 连接 形 式 示意
模型结果的影响 ， 在进 行局部 分析 时， 须先得 到全桥 整体 必
２ １ ．４ ０１１ ３３
工 ｌ 龋 拇 ｆ ｉ 稷 ｌ
７ 凝土 材 料 采 用 块 体 单 元 来 模 拟 ， 择 单 元 类 型有 昆 选 Ｓ ＬＤ ５和 Ｓ ＬＤ ５， 管采用 壳体 单元 Ｓ Ｅ Ｌ ８模拟 ， Ｏ Ｉ４ Ｏ Ｉ９ 钢 ＨＬ１ 纵 向预应力钢筋采用 ｌ ｋ ｉ ８单元 来模 拟 ， ｎ 预应 力采 用降 温方法
限元 模 型 进 行分 析 。 局 部 模 型 受 力 以 及 约 束 状 态 受 到 全 桥 模型结果的影响 ， 进 行局部 分析时 ， 须 先得到 全桥整体 在 必
容重 弹性 构件 材料 （ Ｎ ｋ／ 模量 ｍ） （ ＭＰ ａ ）
主梁 Ｃ５ ５
线膨胀 抗压容 抗拉容 许应力 许应力 系 数 （ ａ （ ａ ＭＰ ） ＭＰ ）
【 关键词】 梁拱组合桥 ； 拱脚 ； 局部应力
【 中图分类号】 Ｕ４ ． ４１ ５
拱梁结合部是 拱 的推力 、 梁的 内力 和支 承反 力 汇交 之 处， 其局部应力分布相 当复杂。拱脚处是拱桥结构 受力 关键 部位之一 ， 为确保该桥 的安 全性 ， 有必要对 该桥 拱脚空 间应
Ｉ 魏 黼 鸺≥ 器 曩臻
槽型梁 一 拱组合桥梁拱结合部局部应力分析
王 传 素
（． １ 中铁 第 四勘 察设计 院集 团有 限公 司 ， 湖北 武汉 ４ ０ ６ ； ３ ０ ３
２西 南交 通大学 土木工 程学 院 ， ． 四川 成都 ６０ ３ ） １０ １
【 摘 要】 拱梁结合部是拱的推力、 梁的内力和支承反力汇交之处， 拱脚处局部应力分布相 当复杂， 是
钢 管 Ｑ ４ ７ ．０ ３５ ８５ 横 撑 Ｑ ４ ７ ．０ ３５ ８５ 吊杆 平行钢丝 ７ ．０ ８５ 预应 力 钢 索 钢 绞线 ７ ．０ ８５ ２ １ ｏ １２ Ｅ一 ５ ． ×ｌ ． ０ ０ ２ １ Ｏ １２ Ｅ— ５ 注 ： 上 值 为 ． ×ｌ ． Ｏ Ｏ ５ 以 １９ ． ５×ｌ １２ Ｅ— ５ Ｏ ． ０ Ｏ 主力作 用下的 ５ 混凝 土 拉 压 允 １９ Ｏ ． Ｏ ０ 许应 力 ．５ｘｌ １２ Ｅ一 ５ ５
此， 纵桥向取 出拱梁结合部前后各 １． ｍ 共计 ３ ｍ长的节 ５５ ， １
段， 横桥 向取桥宽 的一半 。 ２２ 模 型的建立及计算参数 ．
梁钢管混凝土拱桥 。槽形 连续 梁采用 一般 的悬 灌法施 工合
［ 收稿 日期 ］００—０ — ７ ２１ １ ０
ｌ８ ６
四川建 筑
第３ ０卷 ２期
２９ ．７ １８ ．３
２ ．５ ３ ６ ６２ ．０×１ １Ｏ Ｅ— ５ １． ０ ．Ｏ Ｏ ８ ５ ２ ２ ６ ５
．
管 内填 Ｃ ０ ５ 混凝 土
３． ５×１ １ ｏ Ｅ— ５ ５ ０４ ｏ Ｏ
．
ｌ． ６８
分析的杆件内力 ， 再根据圣维 南原理将 各杆件 内力静力等效 地加在局部模 型的截断处 ， 在局部模 型上再 加上相应 的位移 约束条件 ， 计算可反映局部受力的应力分布情况 。
ｌ 工 程概 况
武汉市轨道交通一号 线二 期工程拟 建东段 由黄浦 路车
站 向东 延 伸 ， 穿 长 江 二 桥 ， 接 着 又 跨 越 京 汉 铁 路 货 场 ， 下 紧 再
转入解放大道 向堤 角延伸 。由于受地 物 、 形的 限制 ， 货 地 跨 场处线路与下穿长江二桥及解放大道 的连接 ， 均采用 了较 小 的 曲线半径 ， 桥址平面条件较差。
力 分 布 特 征 及 其 传力 安全 性 作 深 入 的分 析 研 究 。 连 续 梁 拱 组 合 桥 为 多 次 超 静 定 结 构 。 要 获 得 局 部 受 力
【 文献标识码 】 Ｂ
龙， 再在货场两侧 的梁底设 ２个 临时支 墩 ， 中跨梁 顶搭设 在
支架 施 工 主拱 。
武汉轨道交通槽 型连续 梁钢管混 凝土拱 桥的全桥 布置