高速铁路下承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析
第５期
周 德，等：高速铁路卜．承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析
１４５９
载进行补载。其主要原因是：在自重作用下，为保证 模型和实桥应力一致，模型材料容重应为实桥的８倍，
和６以及两侧腹板中点ｃ和巩在这４个测点中，上、 下翼缘中点口和６的应力之差反映怪向弯曲，而两侧
这实际上不可能做到，因此，采取了补载措施【９】。 ２．２加载方法
ｈｉｎｇｅ ｊｏｉｎｔｓ ｄ嘶ｎｇ ｉｎ－ｐｌａ鹏ｂｅＩｌｄｉ】唱ｍｏｍｅｎｔ．Ａｄｏｐｔｉｎｇ ｂ似ｂｅａｎｌｓ姐ｄ ｌａｒｇ既ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｍｍｓｉｏ璐，ｔｈｅ
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ＺＨＯＵ Ｄｅ，ＹＥ Ｍｅｉ·ｘｉＩｌ，ＬＵＯ Ｒｕ—ｄｅｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｉｖｉｌ ａｎｄ Ａｒｃｈ沁ｃｔｌｌｒａｌ Ｅｎ百ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｃｎｔｒａｌ Ｓｏｕｍ ＵｎｉＶｅｒｓｉ劬Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）
ｏｎ‰一Ｇ啪ｇｚｈｏｕ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔ０蚰幽－ｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｆ．ｏＩ．ｃｅ·ｂｅ撕ｎｇ ｃｈａｆａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｒｏｕ曲ｔｉｅｄ—ａｒｃｈ ｃｏｍｐｏｓｉ钯晰ｄｇｅ，ａ ｌ：８ ｓｃａｌｅ ｍｏｄｅｌ ｗ够
本文作者根据武广客运专线某１４０ ｍ下承式钢箱系杆
拱结合桥，设计制作了１个比例尺为１：８的全桥缩尺
模型，对其进行静力试验研究，并结合有限元分析对
结构的受力特性进行分析。
１ 下承式系杆拱结合桥试验模型
试验模型跨度为１７．５ ｍ，矢跨比为ｌ／４．６７，拱肋 中心距为２ ｍ，拱轴线型采用二次抛物线；拱肋结构 采用双肋平行变截面钢箱，钢箱截面宽为０．２５ ｍ，拱 脚处高为０．５６２ ５ ｍ，拱项处高为０．３７５ ｍ，中间截面 高按内线直插；系梁也为钢箱截面，高为０．４３７ ５ ｍ， 宽为０．２５ ｍ；全桥设１８个节间，长度布置为（２× Ｏ．８７５＋１４×１．０＋２×０．８７５）ｍ；桥面系采用混凝土板与 纵横梁全结合体系，不与系梁结合；设４片“Ｉ”字型 纵梁，每线设２片，外纵梁间距为１．Ｏ ｍ，内纵梁间距 为Ｏ．２５ ｍ；横梁采用箱型梁，高均为Ｏ．２５ ｍ，端横梁
实桥所受荷载为均布荷载。试验加载时，按荷载 等效原则，选择在纵梁上方混凝土板施加等效集中荷 载来替代。模型每节间４根纵梁，每根纵梁上方设２ 个加载点（２个加载点之间的距离为节间长度的０．４２
腹板中点ｃ和ｄ的应力之差则反映面外弯曲，由这４
个测点的应力经换算可得到截面上任意点的应力：对
于“Ｉ”形截面钢构件（包括纵梁和吊杆），应变片只布
试验时，位移采用百分表测量，应力则通过测量 应变经换算得到。采用电测对应变进行测量，即在结 构上贴应变片，由ＤＨ３８１８和ＤＨ３８１６应变采集仪采 集应变数据，并直接输入计算机中进行转换。应变片 的布置如图３所示，对于箱形截面钢构件（包括拱肋、 系梁、横梁和横撑），应变片布置在上、下翼缘中点口
３．１计算软件及分析模型的建立 根据试验模型结构尺寸，采用通用有限元软件包
关键词：高速铁路；下承式系杆拱桥；桥面；有限元；模型试验
中图分类号：Ｕ４４８．２２
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—７２０７（２００９）０５一１４５７－０８
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｆ ｔｈｒＯｕｇｈ ｔｉｅｄ—ａｒｃｈ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｒｉｄｇｅ ０ｎ
ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ
摘要：为了了解下承式系杆拱结合桥的受力性能，根据武广客运专线某１４０ ｍ下承式钢箱系杆拱结合桥，设计
制作１个比例尺为１：８的全桥试验模型，并对桥梁在全桥均布、半桥均布、全桥偏载、半桥偏载和超载共５种工
况进行加载试验和分析。研究结果表明：在均布荷载作用下，半桥加载方式引起的竖向挠度约为全桥加载时的２
倍；在偏载作用时，重载侧与轻载侧竖向挠度之比小于它们的荷载之比；在受力上，拱肋、系梁和纵梁的半桥均
置在上、下翼缘中点ｄ和６；混凝土应变片则主要布
置在顶板。对工况５进行超载试验时，采用数字显微
镜观测混凝土裂缝宽度。
：
倍），每节间共８个加载点并共用１个千斤顶加载。千
斤顶置于分配梁上，另一端顶住反力梁，反力梁通过 钢绞线锚固在地锚梁上，地锚梁通过锚杆锚在地槽中。
千斤项下的桥面荷载分配装置采用３层分配梁，千斤 顶所施加的荷载通过分配梁传递到纵梁上方的加载
其中，一期恒载补载３２．１蝌／ｍ，二期恒载为２３．１
ｋＮ／ｍ，１．５倍双线全桥满布ＺＫ活载为２９．５５ ｋＮ／ｍ。 对于工况５，为了模拟实桥受力状态，在一期恒
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万方数据
Ｆｉｇ．１
单位：ｍ 图１下承式系杆拱结合桥试验模型 Ｔｃｓｔ ｎＩｏｄｃｌ ｏｆ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｉｅｄ—ａｒｃｈ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｒｉｄｇｅ
２试验荷载的施加和测试方法
２．１加载工况 为研究桥梁在不同荷载作用下的受力特性，同时
检验结构在运营阶段能否满足高速铁路桥梁的功能要 求，在考虑加载能力与试验条件等因素后，确定５种 试验工况：
ａ．工况ｌ：全桥均布，按５０ｋＮ／ｍ加载。 ｂ．工况２：半桥均布，按５０ｋＮ／ｍ加载。 ｃ．工况３：全桥偏载，按５０ ｋＮ／ｍ加载。其中： 纵梁１和２按３０．４５ ｋＮ／ｍ加载，纵梁３和４按１９．５５ ｋＮ／ｍ加载。 ｄ．工况４：半桥偏载，按５０Ｉ洲／ｍ加载，加载方 式与工况３的相同，但只在左半桥加载。 ｅ．工况５：全桥均布，超载，按８４．７５ｋＮ／ｍ加载，
ｗｅ化锄ｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ化ｓｕｌｔｓ ｂｉａｓ ｌｏａｄ，ｌｌａｌＢｂｒｉｄｇｅ ｂｉ嬲ｌ∞ｄ锄ｄ ｏｖｅｒｌｏａｄ＇ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅＩＩｌ蚰ｔｓ ａｎｄ ｓｎ℃ｓｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ
ｓｈｏｗ ｍａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌ∽啪伽ｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｄ电ｅ ｕｎｄｅｒ ｌｌａｌｆ晰ｄｇｅ ｌｌｌｌｉｆｏ】∞ｌｏａｄ ｉｓ ｄｂ０眦锕ｉｃｅ鹤ｍｕｃｈ豁ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｄｇｅ
宽为０．２５ ｍ，辅助横梁（即横梁２）宽为０．１８７ ５ ｍ，其 他中间横梁宽都为０．１ ｍ，共计１９根：混凝土板宽为 １．６７５ ｍ，厚为４ ｃｍ，板边与系梁之间相隔０．０３７ ５ ｍ； 板中采用高配筋，纵向钢筋布置间距为８ ｃｍ。采用直 径为１２ ｍｍ的带肋螺纹钢，共计２０根，配筋率约为 ３．４％；栓钉直径为１３ ｍｍ，长为４ ｃｍ，按要求布置在 纵横梁上翼缘；全桥设２×１５根“Ｉ”字型刚性吊杆， ５道箱型粱横撑。模型材料钢构件均采用１６Ｍｎｑ钢， 混凝土标号为Ｃ５０。图１所示为试验模型。
收稿日期：２００８∞９－２９；修回日期：２００９一ｏｌ—０９
基 通金 信项作目者：：铁周道德部（１科９８技０一研）究，开男发，计江划西项萍目乡（人２０，０５博ｋ０上０２研·究ｃ－２生），从事桥梁结构分析理论与极限承载力研究：电话：０７３１．８５“１９５７；Ｂｍｉｌ：ｊｏｄ”蜘．锄
万方数据
１４５８
ＡＮＳＹＳ建立空间力学模型，如图４所示。模型中，拱
肋采用３节点空间曲梁单元ｂｅ锄１８９，系梁、纵、横 粱、横撑和吊杆则采用空间直梁单元ｂｅ锄４４，混凝土
ｄｃｓｉ驴ｅｄ柚ｄ删山∽ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａ １４０ ｍ咖ｅｌ ｂｏｘ ｔｉｃｄ－ａｒｃｈ ｃｏｍｐｏｓ沁ｂｒｉｄｇｅ
ｐ弱ｓ锄ｇｃｒ ｓｐｃｃｉａｌ
ｍｉ№Ｉｙ．１协ｕｇｌｌ ｍｃ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓபைடு நூலகம் ｏｆ ５ ｌｏａｄ ｃａｓｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉＩｌｇ ｆＩｌｌｌ－ｂｒｉｄｇｅ砌ｆｏｍ ｌｏａｄ，ｈａｌ仙哪ｇｅ ｌｌＩｌｉｆ０珊ｌｏ越ｍｌｌ－ｂｒｉｄｇｅ
第４０卷第５期 ２００９年ｌＯ月
中南大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＣｅｎｔｒａＩ Ｓｏｕｔｈ ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ７ｒｅｃｈｎｏＩｏｇｙ）
、，０１．４０ Ｎｏ．５ Ｏｄ．２００９
高速铁路下承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析
周德，叶梅新，罗如登
（中南大学土木建筑学院，湖南长沙，４１００７５）
岫ｄ盯ｔｈｅ ｆｈｌｌ一嘶ｄｇｅ ｕＩｌｉｆ０咖ｌｏａｄ．Ｉｎ协ｅ ｃ猫ｅ ｏｆ ｔｌｌｅ ｂｉ勰ｌｏ砜ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍ钮ｔ ｍＩｉｏ ｏｆ ｔｌｌｅ ｈｅａｖｙ ｌｏａｄ ｓｉｄｅ ｔｏ ｎｌｅ ｌｉ曲ｔ
ｌｏａｄ ｓｉｄｅ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｆ∞ｓｐｏｎｄｉｎｇ ｌｏａｄｓ．Ｔｈｅ ｍｅｃｌｌａＩｌｉｃａｌ ｂｅｋＩｖｉｏｒ ｏｆ ｍｅ ａｒｃｈ ｄｂｓ，ｔｉｅｄ．ｋ铷ｃｎｓ锄ｄ ｔｈｅ
ｇｒｃ撇ｂ朋ｄｉｎｇ ｂ∞ｄｉｎｇ ｍｏｍ即瞳ｓ．ｏｗｉｌ培ｔｏ ｉｔｓ
ｍｏｍｅｎｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ、】ｌｒｉｍ ｄｎｌｅｒ ｌｌａ岫ｇｅ峨ｓｐｅｃｉａｌ ｍｅ勰ｕｒｅｓ ｉｎ ｄｃｓｉｇｎ ａｍ
Ｖ硎ｃａｌ 鹏ｅｄｅｄ ｆ．ｏｒ ｍｅ ｆｉｒｓｔ ｈａｎｇ％Ｔｈｅ ｃ∞ｃｒｅｔｃ ｓｈｂ ｍａｉｎｌｙ ｗ汕鲍ｍｄｓ觚ｉａｌ ｔ∞ｓｉｌｅ ｆｏｒ∞柚ｄ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔｓ ｕｎｄｅｒ
中南大学学报（自然科学版）
第４０卷
：
下承式系杆拱桥造型优美，跨越能力大，采用钢
：与混凝土结合桥面后，与混凝土梁桥相比，具有建筑
高速铁路下承式钢桁结合梁桥在偏载作用下的受力特性分析
下承 式钢桁 结， 包括 上承式 和下 承式 ２种结 构 形 式 。其 中 ， 承式 钢 桁结 合 梁 的受 力特 性 ， 上 已
有较多 学者进行 了研 究 』而 对于下 承式 钢桁 结 ，
（ 向） 曲 ， 竖 弯 又有 面外 （ 桥 向 ） 曲 ， 梁 、 梁 顺 弯 纵 横 在 上翼 缘上 布 置 了剪力 连 接 件 （ 剪力 钉 ） 与 混 凝 ， 土板 连成一 体 ， 于双 向弯 曲的结合梁 。横梁 与主 属 桁 以及横 梁 与 纵 梁 的 交 接 处 ， 点 存 在 一 定 的刚 结
ｓ ｅ ｄ ｒ ｉ ｙ ｗｉ ｉ ｌ ｕ ｐ ｒｉｎ ｕ ｄ ｒｄｅ ｅ ｔ ｎ ｌａ ｓ， ｏ ｅ ｓ ａ ｓ６ ｎ，ｗａ ｔ ｄ ｅ ｔ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔ ｐ ｅ ａｌ ｔ ｓｍｐ ｅ ｓ ｐ ｏ ｔｏ ｎ ｅ ｆ ｃｉ ｏ ｄ ｗｈ ｓ ｐ ｎ ｉ ４ ｉ ｗａ ｈ ｌ ｏ ｓｓｕ ｉｄ ｗｉｈ ｆｎｔ ｅｅ ｎ ｅ
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浅谈下承式系杆拱桥的设计
９ 。设计 标高 １．８ｍ， 桥上部 结构为 １ ０ ０， ６ １９ 该 —２ｍ预 应 力箱梁 ＋１— ０ ５ ｍ下承 式 系杆拱 ＋１ ２ ｍ预 应 力 —０
箱梁； 下部结构采用柱式桥墩 、 肋板式桥 台， 墩台下 接承台， 等 级 为公 路 一 Ⅱ级 标 准 。该 桥 桥 １５ 汽 型布置 如 图 １所示 。
尤其大跨径桥梁更是如此。在初步设计阶段我们拟 总造 价 为 ６４ ８万 元 （ 引 道 ） 其 中跨 线 桥 造 价 ４． 含 ， 定 了两 个方案 ： ３ ３９万 元 。本 方 案 的 的优 点 是 ： 一 跨 上跨 沧黄 ０． ①
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・
７ ２・
北 方 交 通
横梁） 中调 整 ， 底 水 平 ， 面板 及 桥 面 铺 装 等 厚 ； 梁 桥 箱 梁部分 桥 面横坡及 纵坡 由箱 梁结构 和盖梁顶 面调 整 ， 曲线在 防水 混凝 土铺装 层调整 ， 竖 沥青 混凝土桥 面铺装 层等 厚 。
４ 施工要 点
高速 ， 桥下 净空 大 ， 野 开 阔 ， 视 为将 来 沧 黄 高速 改 建
支 架现 浇施 工 方法 。
４ １ 上 部施 工顺序 应严格按 照设 计规 定执行 ．
主要是 ： 建筑高度较高 ， 填土高度高 ， 总造价高。 经综合考虑 ， 我们 推 荐 方 案 一 。 即 按 １—２ ｍ ０
预应力 箱梁 ＋１— ０ ５ ｍ下 承式 系杆拱 ＋１ ０ 预应 —２ｍ 力箱 梁进 行施工 图设计 。
跨 越 能力和 简支 梁桥 对地 基适 应能 力强 的两 大特点 ， 当桥 面 高程 受到 限制 而桥 下 又要 求保证
较 大的净 空 （ 下净跨 和 净 高） ， 桥 时 无推 力 的拱 式组 合体 系桥 梁是较 优 越 的桥 型。从 设计 方 案 选择 、 结构 设计 与施 工等 方 面对沧黄 高速跨 线 大桥 进行 了介 绍 。
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆张拉力确定分析
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆张拉力确定分析【摘要】钢管混凝土系杆拱桥属于空间内部超静定结构，由于吊杆的存在使得设计、施工控制变得比较复杂。
本文利用有限元分析程序Midas/Civil 2010，采用影响矩阵法和倒装法相结合的方法来确定合理的吊杆施工张拉力，通过算例证明，该方法计算方便，所得结果满足设计要求。
【关键词】系杆拱桥；影响矩阵；倒装法；吊杆张拉力The Deterministic Analysis on Suspender Tensile Force of Tied Arch Bridge of the Concrete Filled Steel Tube under the DeckHuo Ming-gang1Yan Juan2Li Ruo-ming3Xu Bin4School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou Gansu 730070, ChinaAbstract: Concrete filled steel tube tied arch bridge belongs to the hypostatic structure in the space. Because of the presence of suspenders, the control of design and construction has become more complex. In this paper, the way combined the influence matrix method and the inversion method is used to determine the tensile force of the reasonable suspender construction by finite element analysis program Midas/Civil 2010 , a numerical example proved that the method is convenient to calculate and the results meet the design requirements.Keywords：Tied arch bridge; the influence matrix; the inversion method; suspender tensile force引言钢管混凝土拱桥在我国应用和发展很快，该桥型主要由拱肋、系梁、吊杆三部分组成，主梁弹性支撑于吊杆上，并通过吊杆传递给主拱肋，主拱肋主要承压，产生水平推力，此推力可通过系梁内预应力平衡，是一种自平衡体系。
下承式钢管混凝土系杆拱桥拱肋力学分析
。
对 成 桥
阶段 的拱肋 进 行 受 力分析 计 算 ，并 与 实际检 测数 据进 行对 比，相 关性 良好
比较 结 果表 明 ，采 用此模 型 可
．
Байду номын сангаас
以基 本 上模 拟 钢 管混凝 土拱 桥 的 实际 受力状 态 ，并 可 为施 工监 控 提供 理论 支持
关 键 词 ： 钢 管 混 凝 土 拱 桥 ； 拱 桥 空 间 模 型 ；拱 肋 受 力 特 性 中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ ． ８ Ｕ ４ ４ ８ ３； ４ １ 文献 标识 码 ：Ａ
Ｗ Ｎ ｈ — ｅ Ａ Ｇ Ｓ ｕｍ ｉ Ｑ Ａ Ｚ ｅ — ｏ ｇ Ｉ Ｎ ｈ ｎｄ ｎ
Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｆ Ｉ ｔ ｌ ｉ ｅ ｔ ｒ ｎ ｐ ｒ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ， ｎ ｔ ｔ ｔ ｏ ｎ ｅ １ ｇ ｎ Ｔ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
Ｓ ｕ ｈ ａ ｔ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ ， Ｎ ｎ ｉ ｇ ２１ ０ ６ Ｃ ｉ ａ ｏ ｔ ｅ ｓ ｎ ｖ ｒ ｉ ｙ ａ ｊｎ ０ ９ ， ｈ ｎ
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奎 量 三 垦 釜 ． 耋 塑 ！ 生 ！ ！ 里 ｉ ｒ ｄ ｆｍｉ 。 ｌＤ ．０ 堡 兰 ！ —兰 童 三 ！ 旦 ！ ！ ！！ ｎ ｊａ ０ 。 ．０４ ２６ ！ ： ！竺 ｅｎ ｎＩ ｒ Ｎ４ ０ ｅｇ ｖ
柱 式桥 墩 ， 矢 高 为 １ ２ｍ，矢 跨 比为 １５４ ７ 主 桥 拱 ／．１ ， 轴 线 为 二 次 抛 物 线 ＝４ｘ Ｌ—ｘＬ 。 ｆ（ ） 拱 肋 采 用 单 肋 圆 型 钢 管 ， 全 桥 为 等 截 面 ， 内填 ５ 号 微 胀 混 凝 土 ， 两 拱 间 设 有 “ ”字 型 横 撑 ：系 ０ 一 梁 为 预 应 力 混 凝 土 工 字 型 截 面 ；刚性 吊杆 沿 纵 桥 向每 ５米 设 置 一 根 ， 共 ２ ４根 ， 外 部 用 钢 管 套 防 护 。 行车道 板为 ２ ５厘 米 厚 的预 制 实 心 板 ，其 顶 面 浇 筑 １ ０厘 米 整 体 化 钢 筋 混 凝 土 面 层 ，该 桥 立 面 图 如 图
下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工阶段力学研究与稳定性分析
下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工阶段力学探究与稳定性分析专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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下承式钢管混凝土系杆拱桥结构设计探讨
１ １ 刚 架 系杆 拱 ． 作 为 本 桥 推 荐 并 实施 的 系 杆 拱 体 系 ， 拱 墩 刚 结 ， 用 预 其 采 应 力 体 外 束 柔性 系杆 ， 少 了 大部 分 拱 脚 推 力 ， 减 系杆 独 立 于 桥 面 ， 面 系 仅 作 为 局 部 受 力 构 件 。 此 为 少 推 力 拱 ， 采 用 无 支 桥 可
设 计 允 许 应 力 取 ０５ Ｒ 采 用 可 调 索 式 钢 绞 线 系 杆 ， 杆 锚 具 采 ． ， ２ 系 用 Ｏ Ｍ× Ｔ ５ ３ Ｖ Ｇ・ １ — １可换 索式 锚 固 Ｅ或 Ｆ型 。 其 中墩 拱 脚 锚 具 的 布 置 形 式 推荐 方 案 简 洁 、 孔相 通 、 工 方 便 、 省 ， 两 施 节 比较 方 案
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专 版 Ｉ
下承 式钢 管 混凝 土 系杆 拱桥 结构 设计 探讨
口 邓 勇 诚
摘 要 ： 文 分别 从 桥 梁 结 构 主 体 受 力 体 系 ， 面 以 及 连 接 体 系 等 方面 详 细 阐述 了 下 承 式 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 本 桥 结构设计要点。
性 及 耐 疲 劳 性 能 ，并 且 施 工 方 便 等 因 素 ，锚 头 采 用 ＯＶ ＭＤ （ ） ＳＫ ７ １ ９冷 铸 墩 头 锚 （ 横 梁 采 用 Ｏ —０ 边 ＶＭＤ （ ） — ２ Ｓ Ｋ ７ １ ７镦 头 锚 ） 吊 ，
杆 极 限承 载 力 为 ７ ０ （１ ２ｋ 。 吊杆 及 冷 铸 锚 头 锚 具 在 厂 家 加 ０ ５８ ６ ）Ｎ
１ ２ 梁 拱 组 合体 系 系杆 拱 ． 利 用 纵 梁 作 拉 杆 ， 梁 在 拱 脚 处 刚结 ， 可 细 化 为刚 拱 刚 拱 又 梁 、 拱 柔 梁 和 柔 拱 刚 梁 。 梁 拱 共 同 承 载 ， 部 简 支 ， 力 明 刚 外 受
下承式钢箱网状吊杆系杆拱桥结构设计分析——以引江济淮兆河Ⅰ级航道姥山桥为例
DOI:10.16330/ki.1007-7359.2022.06.065
1
工程概况
引江济淮自南向北划分为引江济
巢、江淮沟通、江水北送三大工程段落。
本项目位于引江济淮兆河段，兆西河通
江Ⅰ级航道是贯彻落实交通强国战略的
重要项目，引江济淮兆河Ⅰ级航道桥梁
通 航 净 高 不 小 于 22m，航 道 底 宽 为
板设置需要，主纵梁为平行四边形布置，
腹板与底板夹角为 83.5°。纵梁腹板间
距 1.5m，梁高 2.0m。
横梁间距 3.6m，每 7.2m 设置一组
斜 向 的 吊 杆 ，吊 杆 与 水 平 线 夹 角 均 为
66°。横向两道主纵梁间布置 1 道小纵
梁，小纵梁顶宽 0.65m，底宽 0.44m，梁
高 0.8m。 主 梁 端 横 梁 高 2.064～
18.5m。 拱 圈 及 主 纵 梁 均 采 用 钢 箱 结
构；桥面系采用组合式桥面板，沥青混凝
土桥面铺装；下部结构采用承台+群桩
基础。
图1
148
姥山桥主桥桥型布置图（单位：cm）
图2
姥山桥效果图
2
结构设计
2.1拱肋设计
主拱为两片钢箱拱，单片拱肋整体
倾斜布置，内倾角度为 6.5°（与铅垂面夹
角）。拱肋中心跨径为 187.2m，立面矢
肋 四 分 点 位 置 附 近 ；最 大 拉 应 力 为
138.1MPa，发生在系梁四分点位置。主
拱 肋 及 系 梁 受 力 较 为 均 匀 ，均 小 于
Q345qD 钢材的设计应力 270MPa。
本文重点介绍了引江济淮兆河Ⅰ级
航道姥山桥设计和施工方案。该桥结构
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化随着城市化进程的加快，交通网络的扩展和改善变得尤为重要。
作为城市交通的重要组成部分，桥梁在其中发挥着至关重要的作用。
而下承式钢管混凝土系杆拱桥作为一种高效、经济、美观的桥梁形式，在城市交通建设中越来越受到青睐。
然而，由于桥梁的复杂荷载体系和结构特点，该类型桥梁的吊杆索力优化问题一直是研究的热点和难点。
下承式钢管混凝土系杆拱桥是一种将钢管混凝土柱作为主桥体的桥梁形式，通过系杆进行支撑和加固。
在施工过程中，吊杆起到了关键的作用，它能够承受桥梁的荷载并将其传递到桥墩上。
吊杆索力的合理优化不仅可以有效减小桥梁荷载对桥墩的影响，还可以提高桥梁的整体性能，延长其使用寿命。
吊杆索力的优化需要考虑两个方面的因素：结构约束和荷载约束。
结构约束主要是指桥梁吊杆系统的力学平衡关系，包括平衡方程的建立和各个受力点的力学关系分析。
荷载约束则是指桥梁所受荷载的限制条件，包括正常交通荷载、临时荷载和抗震荷载等。
通过综合考虑这两个方面的因素，可以得到吊杆索力的最优解。
在优化过程中，可以使用计算机辅助设计软件进行模拟计算和仿真分析。
通过建立桥梁模型和输入相应的荷载条件，可以得到吊杆索力的分布情况和大小。
通过对吊杆索力的分析，可以确定吊杆的截面形状和尺寸，以及吊杆与桥墩之间的连接方式。
此外，还可以借鉴其他相关工程领域的经验和方法，例如结构优化理论和材料力学理论等。
结构优化理论可以用于确定吊杆的最佳架构形式和材料使用方式，以满足荷载约束条件。
材料力学理论可以用于分析吊杆的受力情况，以确定吊杆的强度和刚度。
总之，下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化是一项复杂而重要的任务。
它涉及到桥梁结构的力学平衡和荷载约束等多个方面，需要综合考虑各种因素，通过科学的方法和工具进行分析和计算。
通过优化吊杆索力，可以提高桥梁的整体性能和使用寿命，为城市交通建设做出更大的贡献针对下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化的任务，结构约束和荷载约束是两个关键因素。
下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析
下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析叶梅新,李一可(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘 要:采用大型通用有限元软件ANS YS ,运用有限元两步分析法,针对正在设计中的客运专线下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部结构的局部应力分布特征及其传力特性,对该拱脚的结构构造及其细节的合理性做出了对比分析和综合评价。
关键词:下承式钢箱系杆拱;拱脚;有限元;应力中图分类号:U441 文献标识码:A 文章编号:1004—5716(2007)07—0165—051 概述本文所述设计中客运专线下承式钢箱系杆拱桥,矢跨比为1/4.67,拱肋中心距16m ,拱轴线型采用二次抛物线;拱肋结构采用双肋平行变截面钢箱,钢箱截面宽为2m ,高拱脚处为4.5m ,拱顶处3m ,中间截面高按内线直插;桥面系采用纵横梁与混凝土板半结合结构体系。
混凝土板宽13.4m ,厚30cm ,全桥共设4片纵梁,19根横梁,2×15根吊杆,5根横撑。
全桥轮廓尺寸见图1。
图1 全桥轮廓图 ②钢丝直径不均、偏小。
(3)回缩:①夹片应力不足。
②夹片纹路纹理过浅。
③夹片外壁及锚环内壁光洁度不足,摩擦力过大,导致挤压力不足。
5 影响因素影响钢绞线与锚具锚固效果的因素有以下几种:(1)锥面倾角α。
在一定的范围内,α越小,挤压力越大。
(2)摩擦系数f 。
锚环与夹片之间的摩擦力对锚环起反作用,保持接触面光滑可提高锚固性能。
(3)钢绞线与夹片的硬度。
合理确定两者的相对硬度是维持咬合力的基础。
(4)夹片内螺纹。
合理设计夹片内螺纹的几何尺寸,并在生产中保持其均匀性,有利于提高锚固性能,在充分考虑锚环与夹片强度的前提下,控制与调整以上因素对设计和施工都具有十分重要的意义。
6 预防措施(1)保持预应力管道的顺畅,减少摩阻力。
(2)选用质量合格的锚具,使用前检查并剔除不合格的锚具和夹片。
(3)若锚环与夹片接触面较粗糙,涂抹黄油。
7 结束语通过对预应力施工过程中出现断丝、滑丝、回缩等故障原因的分析,及时地采取了相应的处理措施,为优质、高效地完成江溪塔大桥的施工提供保障。
高速铁路新开河立交138m钢箱叠拱桥拱脚受力分析
４ 主 要计 算 工况
拱 脚 局部 模 型对 以下工 况进 行 了有 限元 分 析 ： （ ） 载 （ 期 恒 载 ＋ 期 恒 载 ） １恒 一 二 。
（ ）Ｋ ２ Ｚ 活载最不利加 载Ｌ 使得 以下各个量值 （ 最 不 利 时 的 活 载 布 置 ） ： ａ． 使 上拱肋轴向压力最大 ； ｂ使下拱肋轴 向压力最 大 ； ． ｃ使 上拱 肋 竖 向 弯 矩 最 大 ； ． ｄ使 下 拱 肋 竖 向弯 矩 最 大 ； ． ｅ． 使 系梁轴向拉力最大 ； 为 一 个 荷 载 工 况 ，在 １４ｍ×１ ． ． ｍ的支 座 范 围 内 ４ ｆ 系梁竖向弯矩最大 ； ． 使 加上合力大小相等的面荷载 ，这样在拱脚局部 模 ｇ使 系 梁轴 向剪 力 最 大 ； ． 型 中既模拟 了支座的面支撑 ，又放松 了支座对 转 ｈ使 系 梁 跨 中竖 向挠 度 最 大 。 ． 动的约束 ， 符合支 座处 的实 际受力情况 。 局部模 型 （ ） 荷 载 Ｆ ３风 ： 边界条件为 ： 系梁 端 部 为 固定 支 座 ， 横 梁 处 为 竖 端 ａ 车风荷载 ； ． 无 向和 纵 向约束 ， 系梁 处 为竖 向和 横 向约 束 ， 脚 处 拱 ｂ有 车 风 荷 载 。 。 为 竖 向约束 。 （ ） 度 荷 载 Ｔ ４温 ： 主要计 算参数 ： 全部钢材 采用Ｑ ７ｑ 级钢 ， ３ ０Ｅ 弹性 ａ整 体 升 温 ２ ． ８℃ ； 模 量Ｅ ２１ ０ Ｍ ａ泊松 比 ＝ ．。基 本容 许应 力 ： ＝ ．×１ Ｐ ， ０３ ｂ 体降温４ ． ． 整 ６５℃。 轴 向 应 力 【 】２ ０Ｍ ａ 弯 曲应 力 【 ＝ ２ ａ剪 ＝ １ Ｐ ， 盯】２０ＭＰ ， （ 长 钢 轨 纵 向水 平 力 ： ５） ａ． 切 应 力［ ＝ ２ ａ 端 部 承压 ３ ５ＭＰ 。 服 强 度 ： Ｔ】１ ５ＭＰ ， １ ａ 屈 伸缩力 ； 盯 ＝ ７ ａ 同 时 根 据 板 厚 进 行 允 许 应 力 的 调 ３０ＭＰ ， ｂ挠 曲力 。 ． 整 。桥 面 板 混 凝 土 采 用 Ｃ ０ 收 缩 混 凝 土 ， 性 模 ５少 弹 （ ） 向摇 摆 力 。 ６横 量 Ｅ Ｉ４ ＝． ２×１４ ａ 泊 松 比 ＝ ．。 ０ ＭＰ ， ０ ２ （ ） 不利脱轨荷载 。 ７最 采 用 大 型 通 用 有 限元 软 件 ＭＩ Ａ 对 拱 脚 局 部 Ｄ Ｓ 主要 荷 载 组合 ： 进 行 受 力 特 性 分 析 ：局 部 空 间 有 限元 模 型全 部 采 荷 载组合 １ 载 ＋Ｚ 活载最 不利加 载＋ ： 恒 Ｋ 混凝 用板单元 模拟实桥 拱脚 的各 个板件 ， 包括 ： 板 ， 土 收缩 徐 变 ＋ 向 摇 摆力 ； 顶 横 荷 载 组 合 ２荷 载 组 合 ｌ 有 车 风荷 载 ： ： ＋ 底 板 ， 板 ， 隔板 和加 劲 肋 以及 支 座 垫 板 。板 单 腹 横 荷 载 组 合 ３荷 载 组 合 １ 有 车 风 荷 载 ＋ 体 升 ： 十 整 元 具 有 ４ 节 点 ， 个 结 点 具 有 ６ 自 由度 、个 线 个 每 个 ３ 温２ ８℃ ； 位 移 与３ 角 位 移 。 脚 局 部分 析 有 限 元模 型 如 图 个 拱 荷 载组合４荷 载组合 ｌ 有 车风荷 载＋ 体降 ： ＋ 整 ４ 示。 所