空腹式刚架拱桥受力特性分析

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1、空腹式刚架拱桥受力特性分析摘要空腹式刚架拱桥是刚架拱桥在我国应用中的一个新发展，它在受力方面兼有拱和梁式刚架的特点，且充分利用和发挥了二者在力学性能上的各自特点和优势。而且，结构的整体性好、刚度大、外型简洁美观，因此是一种值得推广的新桥型。本文采用有限元方法对影响空腹式刚架拱桥受力性能的主要参数:拱轴线型、矢跨比及跨径比进行了比较分析，总结了这种桥型的结构受力特点以及拱轴线型等参数的合理范围，为这种新桥型的工程设计提供参考，并通过有机玻璃模型试验验证了有限元分析的正文得出的结论如下:(t)空腹式刚架拱力兼具梁和拱的特点。结构各部位的受力特性如下:斜腿为压弯作用:空腹段梁体为拉弯作用:中跨实腹段

2、梁体为压弯作用或拉弯作用，但轴向力较小，受力更接近纯弯构件。(2)空腹式刚架拱桥的拱轴线一般可取圆弧线、抛物线或悬链线。拱轴线的选取应根据跨径、矢跨比等具体参数而定。当矢跨比较大时，圆弧线拱桥的各控制截面内力相对较小，采用圆弧线较为合理:当矢跨比较小时，采用三种拱轴线互有利弊，应综合衡量后再行选取。t3)空腹式刚架拱桥的矢跨比一般为1/6-1/12，随着矢跨比的减小，除了空腹段加劲梁的弯矩值线性减小外，其余截面的内力值均为线性增大。相对而言，矢跨比的变化对结构弯矩值的影响要比轴力值的影响大。C4)三跨连续空腹式刚架拱桥的边中跨径比一般为0.5^-0.7.跨径比的变化对结构受力情况影响较大，随着

3、跨径比的增大，结构各控制截面的轴力、弯矩值线性减小。对于圆弧线拱桥，当跨径比为0.67时，各截面内力值相对最小;而对于抛物线拱桥，当跨径比为。7时，各截面的内力值相对最小。(5)对于采用分阶段节段施工的桥案，由于存在体系变化，徐变不仅对结构的变形有影响，而且还将产生徐变次内力。对于采用先分别现浇左、右半桥，再于跨中合拢的空腹式刚架拱桥，徐变对空腹刚架部分的内力分布影响不大，但对于实腹段部分，内力变化较大，最终内力值趋近于按一次落架图式计算的内力值。(6)通过有机玻璃模型试验考察了福州市尤溪洲闽江大桥的全桥受力性能，并通过与有限元模型分析结果的比较，验证了本文所采用有限元模型的但节点处的应力是复

4、杂应力状态，建议采用板壳单元做三维有限元分析。r性。关键词:刚架漏，有限el,飞力44N,!r,参教，模A}M31外MECHANICALPERFORMANCEANALYSISOFOPENSPANDRELRIGID-FRAMEDARCH日RIDGEABSTRACTOpenspandrelrigid-framedarchbridgeisthedevelopmentoftraditionalrigid-framedarchbridgeduringitsapplicationinChina.Itutilizesanddevelopsthemechanicalperformancesandadvanta

5、gesofarchandrigid-frame.Throughthefiniteelementmethod,thispapercomparessomevariableparameterssuchasthearchaxis,therise-spanratioandtheratioofspans,whichinfluencethemechanicalperformancesofopenspandrelrigid-framedarchbridge.Thenitsummarizesthemechanicalpropertiesofthisbridgetypeandtheoptimalrangeofth

6、eseparameters.Theplexiglassmodeltestvalidatesthecorrectnessofthefiniteelementmethodusedinthispaper.Thestudywillprovidereferenceforthedesignofthisnewbridgetype.Theconclusionsarelistasfollows:(1)Themechanicalpropertiesofdifferentpartsofthebridgeareasfollows:archisunderthecombinedactionofcompressionand

7、bend;openspandrelbeamisunderthecombinedactionoftensionandbend;closespandrelbeamisunderthecombinedactionofcompression(ortension)andbend，buttheaxisforceissmall.(2)Thecommonusedarchaxesarecirculararch,pa