基于抗震性能的拱辅梁桥设计参数优化

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1、2第一章绪论单跨的刚架桥一般要产生较大的水平反力。这种水平反力通过支柱传至基础，为了抵抗水平反力，不得采取其他有效措施，对于跨度较大且现场条件受限的情况下，在支柱底端之间设拉杆，显然不能符合实际情况，此时单跨拱辅刚架桥能极好地改善这种不足。但这种体系运用在悬臂刚构桥上(如图1．1．2中a～c)图)受力较为复杂，结构内部受外界环境影响较大，日常实例中不多见。甜砥舅。胍a)b)厕砥，'M，'。砌爪c)图1．1．2拱辅悬臂梁桥Fig1．1．2Arch—auxiliarycantilevergirderbridge由以上可以总结，拱辅梁桥为由梁、拱肋及吊杆组成的以梁受力为

2、主、拱受力为辅的梁桥体系。1．2拱辅粱桥基本静力力学特性下承式拱辅梁桥受力机理源于一般单筋梁受力特性。单筋梁在荷载作用下梁下部混凝土首先出现裂缝，下部混凝土拉力退出工作，下部钢筋承受拉力，上部混凝土随着荷载的增大形成越来越小的压应力区，形成“梳形拱"传递应力于承受拉力的钢筋，如图1．2．1所示。

3、F(x)一迸匈衄母眦∞一图1．2．1一般单筋梁梳形拱Fig1．2．1Normalsinglesteelbarbeamcombarch拱辅梁桥受力特性形同此无吊杆梳形拱，拱肋主要承受压力与弯矩，梁主要承受弯矩、剪力及拉力。恒载作用情况下，整体分析时，可将拱梁组合梁段视为一根

4、刚度增大的普通第一章绪论梁，这时拱辅梁桥均可简化为图1．2．2弯矩图式。莲续粱拱组A辑垣蓑弯艇图1．2．2拱辅梁桥恒载弯矩图式Fig1．2．2Bendingmomentdraftofarch-auxiliarygirderbridgeunderdeadload若暂不考虑中跨支点的负弯矩对中跨跨中正弯矩的贡献，按简支梁拱组合体系分析如图1．2．3根据力的平衡，对拱梁组合桥梁有如下表达式(金成棣网，2000)：M!=M：+HGxYx；M：=M：+M：；M：=疋M≥M芝=《M：式中：川为与梁拱组合桥等跨径的等代简支梁X截面弯矩；肋X截面的弯矩和；彬、磁分别为拱肋、主梁X

5、截面弯矩：刀、梁x截面的弯矩分配系数；吃为主梁轴力；只为x截面的矢高。(1．2．1)嵋为主梁、拱砰分别为拱、图1．2．3梁拱组合体系x截面内力图Fig1．2．3Internalforcesketchofxsectioninarch&girdercombinedsystem由(1．2．1)式可知，恒定荷载作用下拱的贡献使梁承受的弯矩减小；对于拱辅连续梁桥，其梁中跨跨中的弯矩减小得益于边跨对梁中跨跨中正弯矩的影响和中跨拱肋承担一部分内力的贡献。同时由于吊杆协同工作，梁的横向刚度增大，对整体横向稳定性起到加强作用。细部分析时，不妨采用分离体法求解梁拱弯矩。拱肋按拱肋自重

6、及吊杆拉力作用下的梁端固支无铰拱计算，连续梁在材料和几何线性条件下可按弯矩叠加法计算，一部分由连续梁自重及外界荷载作用下的弯矩图组成，另一部分由吊杆拉力对连续梁作用下的弯矩图组成(如图1．2．4所示)。但求解内部多次超静定的拱、梁各自的内力，手算并不简单，特别是吊杆为刚性吊杆时，内部超静定的次数增加，实际工程中大部分求解需要通过计算机来完成。4第一章绪论^上^q盎盎M㈣盎蕊：G，盟赫，伍，图1．2．4拱辅梁桥分离弯矩图式Fig1．2．4Dividedbendingmomentdraftofarch·auxiliarygirderbridge1．3拱辅粱桥在铁路上的

7、应用情况随着中国经济的日益强大，人们日益增长的物质文化需求亦逐渐增大，人们认识外部世界的需求亦旺盛，人们越来越意识到“要想富先修路”的重要性，在这座经济三大马车之一——内需的驱动下，公路桥梁建设因耗资较铁路小走在了桥梁发展的前列，铁路桥梁发展滞后于公路桥梁，因关系到国计民生，作用在桥梁上的列车荷载远大于公路，较之公路桥梁，铁路桥梁发展需要更为稳健的步伐。从几乎每年节假日国人出行拥挤不堪的现状可以看出，在出行方式单一且经济性要求的前提下，铁路的作用显得尤为重要，而铁路的现状仍然是制约瓶颈，繁忙且有限的铁路路线资源，极大地不能满足人们需求。而国际上许多国家铁路发展取得

8、了长足发展，对国内铁路提出了更高的要求。在“发展是硬道理”理念的正确指引下，国内对于铁路的建设一直没松弛过，铁路的发展在关系国计民生中取得了长足的发展。令人欣慰的是，根据2004年的《中长期铁路网规划》及其调整方案，2020年全国铁路营业里程规划目标将提高至12万公里以上，其中客运专线增至1．6万公里，主要繁忙干线实现客货分线，基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅的铁路网络，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。20世纪90年世界桥梁发展获得了最为辉煌的时期。中国的桥梁技术在这次浪潮中也不断创新，各种新桥型如同“百花齐放

9、”，各种突