系杆拱桥横梁内力分析
钢箱系杆拱桥端横梁局部受力分析
钢箱系杆拱桥端横梁局部受力分析
在实际工程中,相关人员针对局部构件的研究主要集中在拱桥拱脚或者吊杆端部等位置,而对于系杆拱桥端横梁的细部分析文章涉及较少。
端横梁作为该类型桥的关键局部构件,拱脚、主梁、支座均与端横梁进行交汇,其受力复杂,同时端横梁本身的构造也是十分复杂,因此对端横梁进行局部受力分析是十分必要的。
本文以贵州省遵义市湘江河大桥为工程背景,使用有限元软件Midas/civil
建立全桥整体模型,进行施工阶段分析,确定了典型施工阶段荷载工况,结合笔者现场施工监控,采集主梁位移、控制截面应变、索力等数据,比较实测值与理论值,验证了整体模型可靠性,为端横梁局部受力分析可靠性奠定了基础。
在整体模型基础上提取截断面边界内力值,采用大型通用有限元软件Midas/FEA建立了端横梁局部模型。
对端横梁进行典型施工阶段及考虑移动荷载作用下的细部分析,明确了端横梁各构件应力分布情况。
通过第四强度理论,考察了端横梁各构件材料强度性能,发现端横梁各构件基本满足强度要求,仅有个别拱脚处横隔板应力值超过容许拉应力。
为了改善拱脚下个别横隔板应力值超过容许拉应力的情形,文章从拱脚下横隔板厚度、横隔板布置数量以及横隔板几何形状三个方面进行了局部区域设计方案的探讨,提出了针对性的改善措施。
本文研究结果可为该类型桥梁的设计、施工提供一定参考依据。
同时,可为该桥在后续结构检测、保养及日常维护中给予相关理论支撑。
斜系杆拱桥内力分析
斜系杆拱桥内力分析斜系杆拱桥是一种采用斜杆作为支撑单元的桥梁结构，结构稳定性好，适用于跨度大，荷载反复变化的情况。
在斜系杆拱桥中，内力分析是拱桥设计中重要的一个环节，主要用于确定桥梁各个部位的荷载分布和应力情况。
本文将从斜系杆拱桥的内力分析入手，详细探讨内力分析的基本原理和方法，并结合实际案例进行分析。
一、斜系杆拱桥内力分析的基本原理斜系杆拱桥内力分析的基本原理是基于静力学和弹性力学原理。
在斜系杆拱桥中，内力主要包括桥梁受力的弯矩、剪力和轴力等。
其中，弯矩是桥梁在荷载作用下沿梁轴方向的弯曲产生的力矩，剪力是梁体在支点处的水平力，轴力则是沿梁轴方向的拉伸或压缩力。
内力分析涉及到结构的负载分析和支撑体系的分析。
支撑体系主要包括拱杆、斜杆和基础。
负载分析则是对自荷载、活荷载以及温度变化等因素的考虑，具体涉及到桥梁的载荷、重量和惯性力等问题。
在实际分析中，内力的计算可以利用网格法、有限元法、应变能法等方法进行模型计算，或者采用理论方法进行简化计算。
二、斜系杆拱桥内力分析的方法1.荷载分析荷载分析是内力分析的第一步，主要是确定桥梁所受的各种荷载情况。
常见的荷载包括自重、车辆荷载、人行荷载、风荷载和地震作用等。
其中，车辆荷载是最具挑战性的，因为车辆荷载的大小、速度和方向都不确定，需要通过统计学方法进行分析。
2.静力分析静力分析是内力分析的第二步，主要是通过静平衡条件和桥墩的反力来确定桥梁内力。
在静力分析中，需要注意的是，在计算支撑系数时，不应贪图简便而忽略了支撑杆的长度、梁体的弯曲弹性和支撑杆的形态弹性等因素。
另外，应当根据实际情况考虑支撑体系的完整性。
3.弹性分析弹性分析是内力分析的第三步，主要是针对计算支撑系数时的偏差和不确定性，采用一些弹性理论方法进行调整。
弹性分析包括采用杆系理论、梁理论、板理论和壳理论等方法进行模拟计算，并综合考虑材料的弹性和形变等指标。
弹性分析的结果可以用来优化设计。
三、实例分析：金沙江跨江大桥的内力分析金沙江跨江大桥是一座跨越金沙江的斜系杆拱桥，跨度达到了1018米，是世界上跨度最大的斜系杆拱桥之一。
拱桥施工阶段内力分析及稳定性计算
拱桥施工阶段内力分析及稳定性计算拱桥在施工阶段内力分析及稳定性计算是非常重要的，它可以帮助工程师们确定结构的各个部分是否能够承受施工荷载，并确保施工过程中的稳定性。
以下是拱桥施工阶段内力分析及稳定性计算的相关内容。
一、拱桥施工阶段内力分析在拱桥的施工阶段，会有一些特殊的荷载作用于拱体结构上，如临时支架的荷载、预应力张拉荷载、混凝土浇筑荷载等。
为了确保拱体结构在施工过程中的稳定性和可靠性，需要进行内力分析。
1.临时支架荷载：在拱桥施工过程中，为了支撑拱体结构和保证其稳定性，需要设置临时支架。
临时支架荷载包括支架的自重及对拱体的水平力和垂直力的传递。
通过对临时支架的结构分析，可以确定支架荷载的大小和作用点位置，从而计算出对拱体的力的大小和方向。
2.预应力张拉荷载：对于预应力拱桥，在施工阶段需要进行预应力张拉，这会对拱体结构产生额外的荷载。
预应力张拉荷载的大小和作用点位置需要通过对预应力张拉过程的分析和计算得出。
3.混凝土浇筑荷载：在拱桥施工过程中，需要进行混凝土浇筑，浇筑的过程中会对拱体产生荷载。
这些荷载的大小和作用点位置需要通过对混凝土浇筑过程的分析和计算得出。
通过对上述荷载的分析和计算，可以得到拱体结构在施工阶段的内力情况，包括受力情况、受力大小和作用点位置等。
拱桥在施工阶段的稳定性计算是为了确保拱体结构在施工过程中的稳定性。
稳定性计算主要包括以下几个方面。
1.施工阶段的整体稳定性：在拱桥的施工过程中，需要对整个结构的稳定性进行计算。
主要包括拱体的整体受力情况、结构的整体平衡情况等。
通过计算和分析，确定施工阶段的整体稳定性。
2.临时支架的稳定性：临时支架在施工过程中起到支撑和稳定拱体结构的作用，需要进行稳定性计算。
主要包括支架的稳定性分析、支架的轴力和弯矩计算等。
通过计算和分析，确定临时支架的稳定性。
3.拱体受力部分的稳定性：拱体受力部分是拱桥中最重要的部分，需要进行稳定性计算。
主要包括拱体的受力分析、拱体的轴力和弯矩计算等。
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 qq =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=5qq 4384qq 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 1q2在A 点列桥拱右部分力矩平衡q q ∗q qqq +∫q 1qqqq 2⁄0=q ∗q /2解得 q q =48q 1qq5qq 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 )10q 2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 25qq3三、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。
斜系杆拱桥内力分析
斜系杆拱桥内力分析
斜系杆拱桥是一种结构，在建筑、土木、矿山等领域被广泛应用。
在设计斜系杆拱桥时，需要分析桥梁内力情况，以保证桥梁的健康和安全。
斜系杆拱桥的内力主要有弯矩、剪力和轴力。
下面将分别介绍这三种内力的分析方法。
弯矩分析
弯矩是物体在受到力的作用下发生的弯曲变形时产生的一种力矩。
斜系杆拱桥由于自身的结构特点，在受到荷载时会产生弯矩。
在分析弯矩之前，需要先计算出有效荷载以及荷载集中位置。
之后，可以采用《钢结构设计规范》中的计算公式，确定弯矩的大小。
剪力分析
剪力是物体在受到垂直于物体长度方向的力的作用下，沿物体割裂面上产生的切应力。
在斜系杆拱桥中，荷载作用于桥墩上，由于墩柱的刚度限制，会产生剪力。
为了计算剪力，需要先找到荷载集中的位置和反力。
之后，可以采用法曼原理进行计算，或使用三角形法、割线法等方法，推算出各个截面上的剪力值。
轴力分析
轴力是物体在受到同向、相反的拉/压力的作用下，产生的拉/压力。
在斜系杆拱桥中，由于斜系杆的存在，会产生轴向压力。
计算轴压力应采用解杆法或力平衡法等方法，以确定每根斜杆受力的情况。
总结
斜系杆拱桥是一种结构复杂的桥梁，其内力分析需要考虑多个因素。
在进行内力计算时，需要了解各种计算方法，合理选用不同方法进行计算，从而保证桥梁的结构安全和可靠。
系杆拱桥静载试验实例及分析
检
坝
、
矩， 布载如 图 ４所示 ； ④ 第 四工况 为计 算北侧 拱肋和北 侧系梁 １ ／ 面最大正 ４截 弯矩 ， 布载如图 ５ 所示 ；
Ｂ＝Ｓ ／ ｓ ｅＳ
杆， 由吊杆传递到拱肋 。 在主梁分析时 ， 每片主梁分配到 的内力
大小随活荷 载作用位置 以及大小的不同而不同 ， 对于一般的桥
ｓ—试验荷载作用下实际量测 的应力（ ｅ 或挠度 ） 值 ｓ一试验荷载作用下 的理论计算 应力 （ ｓ 或挠度 ） 值
梁结构可 以采用 近似理论来计算 ，通 常引入荷载横 向分配系 数， 将复杂的空间问题用简单 的平 面问题来求解 。 目前常用 的
个重要指标 。一般要求 卵 ， ≤１ 值越小 ，结构 的安全储备越 大 。试验 桥跨 在对 称荷 载 和偏 载 条件 下 ，应力 校 验系 数在 ０７ ． ２～０８ ， ．６ 挠度校验 系数 为 ０８ Ｏ９ ， 明满足正常使用 的 ． ２一 ．５说 预应力桥梁强度要求 。
４１试 验 荷载 的确 定 ．
以试验荷载作用下拱 肋与主梁跨 中以及 吊杆控 制截面为 例 ，对该桥试验原始数据与有限元 软件 Ｍ Ｄ Ｓ理论计算值进 ＩＡ 行对 比， 分析得出各测点应力与挠度校验系数 ， 如表 １ 所示 。 ４． ．３数据分析与评定 ４
４ 静载试 验
一
①校验 系数 钉是评定结构工作状况 、 确定桥梁承 载能力 的
系梁 拱 肋
３４ ／ Ｌ １４ ／Ｌ ｌ２ ，Ｌ ３４ ／Ｌ
测点
ｌ４ ／Ｌ １２ ，Ｌ
大跨径钢箱系杆拱桥拱梁结合段局部受力分析
第1期（总第214期）2021年2月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGＮｏ．１ （Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２１４）Ｆｅｂ． ２０２１大跨径钢箱系杆拱桥拱梁结合段局部受力分析周 云 岗，洪 慧 卿，鄢 余 文[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092]系杆拱桥是由拱肋、系梁、系杆、吊杆相互联结而成的外部静定结构。
拱梁结合段为拱肋、系梁、横梁和水平系杆交汇点，受力复杂，需进行精细化局部分析，以获得准确的结构受力状态[1]。
拱梁结合段局部分析方法主要有2种：一是基于圣维南原理[2-6]，截取局部结构进行分析；二是建立混合模型[7-8]，拱梁结合段采用板壳或实体单元，其余构件采用梁单元，进行整体分析。
混合模型较为复杂、费时且效率较低。
工程实践中，普遍采用截取局部结构建立有限元模型进行分析[9]。
拱梁结合段局部分析关键点是根据结构的特点，选择合适的边界条件和加载方式，分析获得符合实际受力情况的计算结果。
基于上海市浦星公路跨航道主桥拱梁结合段进行局部分析，对上述关键问题进行探讨。
1 工程概况浦星公路跨航道主桥为下承式钢箱系杆拱桥，桥梁理论跨径230 m，总长237 m，桥宽43.4 m。
拱肋和系梁采用钢结构，桥面系采用钢-混组合结构。
主桥拱肋平面内倾12°，拱肋轴线中心距在拱梁结合段为31.5 m，拱顶处为12.372 m。
拱肋为二次抛物线，平面内矢高46.0 m，矢跨比1:5。
系梁收稿日期：2020-11-03第一作者简介：周云岗（1980—），男，高级工程师，工学博士，主要从事大跨度桥梁设计理论工作。
摘要：基于上海市浦星公路跨航道主桥拱梁结合段工程，针对钢箱系杆拱桥拱梁结合段的受力特点，建立拱梁结合段板壳有限元分析模型，对比研究边界条件的模拟方式，分析拱梁结合段拱梁整体腹板、支座加劲板和系杆锚箱等关键区域的应力分布情况。
研究表明，拱梁结合段最不利受力板件为拱梁整体腹板、支座横隔板及系杆锚箱，应力集中点主要位于整体腹板与支座加劲板顶部相交处，拱梁整体腹板最大应力分布在拱肋和系梁交接线处，不宜在该节段设置分段线进行现场连接施工。
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％