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 ．
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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