开敞下承式系杆拱桥稳定性分析
35m下承式钢板桥稳定性分析
35m下承式钢板桥稳定性分析摘要：为了研究下承式钢板桥肱板对主梁稳定性的影响，采用有限元软件midas分别建立带肱板、不带肱板钢板桥的空间有限元模型并分析其稳定性。
结果表明：下承式钢板桥失稳定特征主要为弯扭失稳，受压翼缘板是板桥稳定的薄弱部位，带肱板下承式钢板桥稳定性明显高于无肱板下承式钢板桥，但肱板板厚的增加对板桥稳定性提高不明显。
关键词：下承式钢板桥，肱板，稳定，弯扭失稳Abstract：In order to study the influence of brachial board of plate giders with below supports on the main beam stability, using the finite element software midas to establish Steel bridge with brachial board and Steel bridge with no brachial board finite element model and analyze its stability. The results show that the loss of stability of plate giders with below supports characteristics mainly for flexural-torsional buckling , compression flange slab is the weak part of Steel bridge stable, stability of brachial board of plate giders with below supports is clearly higher than that of no brachial board of plate giders with below supports, but the increase the thickness of brachial board to improve the stability of Steel bridge is not obvious.Keywords：plate giders with below supports，brachial board，stability，flexural-torsional buckling1、工程概况下承式钢板桥由于具有较小的建筑高度，而采用在铁路及公路上，但无法设置上平纵联，故在横梁与主梁之间，加设肱板，对主梁上翼缘起支撑作用，保证其稳定。
永修特大刚架系杆拱桥刚架拱稳定性和极限承载力分析
加 固 前 加 固 后
１０ ．１ １２ ．２
Ｏ １６ ．５１ Ｏ １０ ． １０
０ ９ ．４ １２ ．８
Ｏ １３ ．７ ４ ０ ０ ９ ．９ ９
ＰＥ Ｎ Ｔ法
１ ３ Ｐｆ
条 件 概 率 法
Ｐ ｆ
【 考文 献】 参
ｌ Ｔ ｏ ｔ Ｃ ｒ ｔ ｎ ｅ ， Ｍ ｒ ｔ ｕ ． ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｏ Ｓ ｒ ｃ ｌ ｈ ｆ —ｈ ｉ ｅ ｓ ｎ Ｐ Ｊ ｓ ｕ ｏ ｓ Ｙ Ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｔ ｕ — ｒ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ Ｒ ｌ ａ ｉ ｉ ｙ ｈ ｏ ｙ ［ ］ Ｂ ｒ ｉ ， Ｈ ｉ ｅ 一 ｕ ａ Ｓ ｓ ｅ ｓ ｅ ｉ ｂ ｌ ｔ Ｔ ｅ ｒ Ｍ ． ｅ ｌ ｎ ｅ ｄ １
２工程 概 况
永 修 特 大 桥 主 桥 为 跨 修 水 而 设 ， 采 用 ３ ． ５ １８ ３ ． ５ １ ７ ＋ ２ ＋ １ ７ ｍ的刚 架系 杆拱 桥 ， 整体 立 面 图如 图 １ 所 示 。该桥 主 拱肋 为等 截面 钢箱 双肋 平 行 拱结 构 ， 拱肋
首座 下 承式 刚架 系 杆拱 桥 ＿ 】 ］ 。此 后 ， 随着 系杆 拱 桥在 我 计 的刚架 系杆 拱桥 ， 且跨 度 由最初 的几十 米 到现 在 的几 百米 ； 拱肋 材料 由以前 的钢 筋 混凝 土 到现 在 的钢 管混 凝
加固前 后衬 砌体 系 的失效模 式 ， 失效模 式 经过 组合 ， 并 系 。
考虑对 称性 ， 固前有 ６种 组合 ， 固后 有 １ 组 合 。 加 加 Ｏ种
浅述系杆拱桥
文章编号:100926825(2007)0720285202浅述系杆拱桥冒 琴摘 要:介绍了系杆拱桥的发展历程,并对该体系的分类、结构形式、施工和结构受力方面做了较详细的论述,有助于同行加深对该桥型的认识,为设计此类桥梁提供了有利的参考。
关键词:系杆拱桥,稳定性,吊杆索力中图分类号:U448.225文献标识码:A引言从力学上看,桥梁结构大致可以分为梁、拱、吊以及它们之间的组合体系,系杆拱就属于梁和拱的组合体系,它集拱和梁的优点于一体。
系杆拱桥起源于19世纪末的欧洲,奥地利人兰格尔在1858年就申报了刚性梁柔性拱的系杆拱桥专利,随后在1929年尼尔森用斜吊杆代替了兰格尔拱中的竖吊杆提高了结构的刚度。
二战后,德、日、美等国对这些桥型进行了大量的研究和实践。
其中著名的桥梁有:1962年德国建成的费马恩松德桥(世界上第一座提篮形拱肋的尼尔森桥),主跨248.4m,矢高43m; 1991年日本建成的新滨寺桥,跨度达到了254m(世界上最大跨度的尼尔森桥)。
相比之下,尼尔森体系系杆拱桥在国内的应用则比较少,我国第一座尼尔森体系的系杆拱是1996年建成的安徽省巢湖市西坝路桥,主跨40m,矢高8m。
而竖吊杆的系杆拱在国内则修建了多座:如天津开发区彩虹大桥(3×160m)、四川绵阳涪江三桥(202m)、广州丫髻沙大桥(76m+360m+76m)以及南昌的生米大桥(75m+2×228m+75m)见图1。
另外, 1955年挪威爱吉尔学院的Per Tveit教授申请了网络拱桥的专利,即采用网状斜吊杆布置形式的系杆拱桥,国内也修建了这种桥型。
1 系杆拱体系的分类系杆拱按照是否有支座可以分为有支座的拱梁组合体系和无支座的刚架系杆拱,有支座的拱梁组合结构是拱与梁在拱脚处刚结,支承在墩台支座上,属于无推力结构,它的拉杆与行车道梁合二为一为拉弯构件,这种结构将拱和梁的优点充分利用,结构外部既可以是简支的也可以是连续的,例如江苏无锡新安北桥(160m)、浙江义乌宾王桥(80m)以及福建宁德某桥;刚架系杆拱是将拱与桥墩固结,不设支座,采用不参与桥面系受力、独立于桥面系之外的预应力钢绞线作为拉杆来平衡拱的推力,它的结构形式主要是单跨下承式和飞燕中承式(三跨),典型的有广东南海三山西大桥(200m)、广州市丫髻沙大桥(76m+360m+76m)、上海的卢浦大桥(100m+550m+100m)。
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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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
墩供固结体系连续系杆拱桥空间稳定性分析
墩供固结体系连续系杆拱桥空间稳定性分析
墩供固结体系连续系杆拱桥是一种常见的桥梁结构，其主要由梁体和墩台组成，用系
杆连接起来，形成连续的桥梁。
在桥梁设计中，空间稳定性是一个非常重要的问题，对于
确保桥梁结构的安全性和稳定性具有重要意义。
本文将对墩供固结体系连续系杆拱桥的空
间稳定性进行分析。
我们需要了解墩供固结体系连续系杆拱桥的基本原理和结构特点。
墩供固结体系是指
桥墩和供型梁通过系杆相互固定，形成一个整体结构。
连续系杆拱桥是指桥面载荷通过系
杆传递到桥墩上，由拱形的系杆承担桥梁结构的荷载。
在分析空间稳定性时，首先需要考虑桥梁的受力平衡问题。
在桥梁的工作状态下，墩
供固结体系需要保持平衡，即桥墩和供型梁之间的力的平衡。
连续系杆拱桥的系杆也要保
持受力平衡，即系杆承受的荷载要平衡。
这是保证桥梁结构稳定的基本要求。
需要考虑桥梁结构的几何特征对空间稳定性的影响。
墩供固结体系连续系杆拱桥的系
杆一般采用拱形结构，这种结构的特点是可以提供较好的受力传递路径，并且具有很好的
抗弯刚度。
系杆的几何形状也会影响桥梁的空间稳定性，一般要求系杆的长度和间距要合理，以充分发挥其受力性能。
墩供固结体系连续系杆拱桥的空间稳定性分析主要包括受力平衡、几何特征和材料性
能等方面的考虑。
通过合理地选择材料和设计结构，可以确保桥梁结构的安全性和稳定性。
但需要注意的是，空间稳定性分析是一个复杂的问题，需要综合考虑各种因素，最终得出
合理的设计方案，确保桥梁结构的稳定运行。
浅谈下承式系杆拱结构设计及计算分析
城市道桥与防洪2019年5月第5期摘要：下承式系杆拱的桥型美观大方，施工工艺成熟，应用广泛。
以某航道大桥为例，采用三维有限元分析软件进行结构分析，介绍了下承式系杆拱总体布置、主要构件结构设计、静力计算及成桥稳定分析等内容。
结果表明：桥梁各主要构件的结构尺寸选取合理，应力及稳定状况理想，是一次下承式系杆拱桥的成功应用和实践。
关键词：下承式系杆拱；结构设计；稳定分析中图分类号：U442文献标志码：B文章编号：1009-7716（2019）05-0127-03浅谈下承式系杆拱结构设计及计算分析收稿日期：2018-12-27作者简介：蔡敏（1980—），男，学士，市政桥梁室主任，工程师，从事道路桥梁设计及设计管理工作。
0引言下承式系杆拱是一种无推力的拱式组合体系桥梁，兼具拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的特点，在工程实践中运用较为广泛。
下承式系杆拱主要由吊杆、拱肋以及系杆组成，这种桥型能够充分发挥各组件的受力特点，让拱肋承压为主、系杆受弯为主，以最合理的方式来承受荷载，从而达到造型轻巧、经济美观的设计效果。
有通航要求的河道普遍对跨河桥梁的通航净空有较高要求，且一般情况下河道的地质条件相对较差。
下承式系杆拱通过对系杆施加预应力，抵消拱肋产生的水平推力，使下部结构无须承受水平推力，从而降低对地质条件的要求。
因此对于跨航道桥而言，下承式系杆拱是很优越的桥型，且美观大方，施工工艺成熟，应用十分广泛。
本文将以笔者设计的某航道大桥为例，对下承式系杆拱的设计过程及要点进行阐述。
1主要技术标准（1）桥梁设计基准期：100a 。
（2）汽车荷载：公路-Ⅱ级，人群3.5kN/m 2。
（3）设计车速：30km/h 。
（4）地震动峰值加速度为0.05g ，对应地震基本烈度为Ⅵ度。
（5）通航标准：Ⅳ级航道，通航净宽55m ，通航净高7.0m 。
（6）桥梁宽度：宽10.0m ，横向布置为0.5m 防撞护栏+9.0m 行车道+0.5m 防撞护栏。
尼尔森体系系杆拱桥稳定性分析.
4 结论
通过对尼尔森体系系杆拱桥的屈曲分析, 主 要有以下几点结论: ( 1) 横撑的布置形式及其刚度的变化对结构 整体稳定性均有很大影响, 相对来说布置形式的 影响更为明显, 另外横撑在拱顶及拱顶附近区域 对稳定性的影响效果更为显著。 ( 2) 增加横梁的数量可以增强结构的整体稳 定性, 横梁尺寸变化对稳定性影响不大; ( 3) 采用刚性吊杆对结构的整体稳定更有利; ( 4) 拱肋的 刚度对 结构 的整 体稳 定影响 明 显 , 这也于该体系桥梁拱肋的受力特点有关。
图 1 模型桥梁总体布置 F ig . 1 T he arrange m en t of the bridge model
3 稳定性分析
系杆拱桥的拱肋属压弯结构 , 需要考虑这类 桥型的第 2 类稳定问题。但在实际拱桥设计中, 按第 2 类稳定问题分析拱的稳定性相当复杂, 而 第 1 类稳定问题在力学上比较单纯明确, 在数学 上作为特征值问题也比较好处理。同时第 1 类稳 定的临界荷载又近似的代表相应的第 2类稳定的 上限, 加之第 1类稳定问题具有突然性, 因此对拱 桥的稳定性验算采用第 1类稳定理论仍具有可行 性。下面根据制作的试验模型 , 对其用有限元程 序建立空间模型 , 按第 1 类稳定理论对结构进行 屈曲分析, 来分析研究该体系各构件对结构整体 稳定性的影响。主要影响因素有以下几个。 3 . 1 横撑的影响 横撑对结构整体稳定性的影响可以从横撑的 布置形式和横撑的刚度两方面考虑。首先看横撑 布置形式的影响 , 本例计算过程中, 分别考虑以下 3 种形式的横撑布置 , 如图 2所示。
3 . 3 吊杆的影响 对吊杆的分析, 在建模过程中分别对吊杆采 用二力杆单元、 梁单元模拟 , 算出结构的第 1 类稳 定系数分别为 7 . 89 、 10 . 13 , 表明吊杆刚度加大对 稳定性系数的增加有明显效果。从增强稳定性的 角度考虑, 采用刚性吊杆较好。 参考文献:
某高速公路大跨度系杆拱桥施工过程和成桥稳定性分析
某高速公路大跨度系杆拱桥施工过程和成桥稳定性分析作者：***来源：《西部交通科技》2024年第03期作者簡介：赵开运（1988—），工程师，主要从事路桥安全管理工作。
文章依托Midas Civil有限元软件，对采用先梁后拱施工方式的165 m跨径钢箱系杆拱桥施工过程和成桥状态稳定性进行了计算。
结果表明：大跨度钢箱系杆拱桥稳定性主要受成桥状态控制，计算时应考虑结构恒载、活载和运营风荷载的不利组合，屈曲模态主要表现为拱肋的面外扭转变形。
高速公路；大跨度系杆拱桥；先梁后拱；稳定性U448.22+5A3713220引言在进行桥型比选时，大跨度系杆拱桥具有自身独特的优势。
当桥面不高且桥位地质条件较差时，相比于连续刚构和斜拉桥而言，系杆拱桥将拱肋布置在桥面以上而形成上承式系杆拱桥，既能够满足净空需求，还能使承载能力较高的系杆顺桥向抵抗拱脚向外的推力，同时，系杆拱桥兼具结构轻盈、造型优美等优点，近年来，随着桥梁建设技术的不断发展，大跨度系杆拱桥的研究和应用也取得了显著的进展［1-2］。
拱桥应用早期主要以石料和钢筋混凝土拱肋为主，跨径通常＜100 m，主要用于人行和农用，桥面系杆通常与拱肋相连，拱上填料根据行洪需求做成实腹式或空腹式。
随着钢结构在工程领域的不断实践与应用，拱肋逐渐由施工速度慢、跨越能力小的混凝土结构向施工速度更快，跨越能力更强的钢结构转变，目前钢箱系杆拱桥和钢管混凝土拱桥在大跨度拱桥中应用较为广泛。
近十年来，相关科研机构和设计院对钢管混凝土材料力学性能及在拱桥上的应用进行了深入而系统的探索研究，并形成了相关规范，如《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（JTG/T D65-06-2015）［3］，规范中对构造设计、承载能力及稳定性进行了详细说明。
对于大跨度钢箱系杆拱桥而言，研究方向较为分散且未形成行业指导性文件。
许汉铮等通过正装迭代法对钢箱系杆拱桥索力计算方法进行了研究［4］；赵君委系统阐述了钢箱系杆拱桥整体顶推施工工艺及关键施工过程控制技术［5］；周祥树介绍了无锡市某100 m跨下承式系杆钢箱拱设计要点与施工方案［6］；李艳凤等利用反应谱分析方法对大跨度系杆钢箱拱动力特性进行了计算分析［7］。