三跨自锚式钢管混凝土系杆拱桥拱脚空间应力分析

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1、三跨自锚式钢管混凝土系杆拱桥拱脚空间应力分析胡凯强(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009)口摘要：以实际工程为背景，通过Midas／Fea有限元软件建立了该桥拱口脚的空间实体模型，定量地得出了拱脚的应力分布情况，找到了拱脚的受1工程概况力薄弱区域，验证了设计的安全性和合理性。研究结果可为类似工程提供置参考。某新建桥梁是一座全长125m的三跨自锚式钢管关键词：钢管混凝土；拱脚；有限单元法；应力分析中图分类号：U443．23文献标识码：A混凝土系杆拱桥，跨径布置为20m+85m+20m，全桥文章编号：1007—7359(2016)03—0153—04宽37

2、．5m。中跨拱肋拱轴线为二次抛物线，计算跨径；DOI：10．1633o／j．cnki．1007-7359．2016．03．056为85m，失高为21．25m，矢跨比为1／4，采用钢管混凝土哑铃型截面。边跨拱肋拱轴线为二次抛物线的一0前言半，跨径为20m，失高为5m，矢跨比为l，7，采用钢筋混凝土矩形变截面。全桥通过锚固在边跨两端的柔三跨自锚式钢管混凝土系杆拱桥为中承式钢架性系杆将三跨连接为一个有机整体，系杆降低了主拱系杆拱桥，其拱肋与桥墩固结，拱脚受力非常复杂而对拱脚及桥墩的水平推力从而保证了整个结构体系且不具普遍性，不同桥的拱脚节点的构造和受力都不的安全。全桥总体布

3、置如图1所示。该桥的拱脚主要尽相同Ⅲ。一般对于拱桥的计算都是以杆系单元来处承受主拱肋、边拱肋和立柱传来力的作用，拱脚具有理，显然杆系单元模型不能对拱脚节点进行局部应力受力复杂、构造复杂以及几何形状的不规则的特性。分析。本文拱脚立面图如图2所示。目前对拱桥拱脚节点的分析方法主要有有限元法和模型试验法。郑振飞口等人采用8节点等参单元对某大桥拱脚节点进行建模，并结合三维光弹性实。。。⋯一f验，分析了拱脚节点的空间应力分布规律。马坤全口．等人根据静力和几何相似准则，建立拱脚模型进行试8验，将实测值与有限元结果进行对比，验证了拱脚受图1全桥总体布置图力的合理性，同时对模型进行超

4、载试验，结果表明该桥具有较好的承受超载能力。文献将圣维南原理运用在钢管混凝土拱桥的局部分析中，详细介绍了拱脚有限元模型的简化，边界条件的模拟以及荷载的施加ljI1方式，解决了求解钢管混凝土拱桥拱脚局部复杂受力和变形情况的问题。本文以某新建大桥为列，运用有限元软件％IIIIiMidas／Fea建立拱桥拱脚实体模型，对拱桥成桥状态下拱脚节点空间应力进行分析，研究结果可为今后同图2拱脚立面图类桥梁的设计和施工提供参考依据。2分析模型的建立研翥究方向：结构工程。昭’安徽绩溪人’翎巴工业大学在读硕士’f。-．1模I夭型邕^I：1^~1建】l鼍j立上_圆程度可得到一定缓解；如没有

5、拉伸施工的条件，建议专人看守，待轨温降至接近锁定轨温时，再整正线路在设计锁定轨温范围内取较高温度进行施工。和恢复常速。②在铺设无缝线路时，要准确丈量轨长，准确合拢，按设计规定锁定线路，及时埋设位移观测桩并做4结论出观测记录。本文阐述了朔黄铁路换铺无缝线路施工技术，通·．．-③保持无缝线路设备状态良好，保证线路有足够过长钢轨拖卸、单元轨条焊接机位移观测桩埋设、单口的抵抗轨道弯曲变形的能力和稳定性。横向道床阻力元轨条换铺、应力放散及锁定、轨道整理剂旧轨切割旺：是保持无缝线路稳定最重要的有效因素，道床断面的回收以及线路防胀预防，保证了在“天窗”点内的施：几何尺寸应符合设计标

6、准，并使道床保持丰满、密实。．工顺利进行，安全质量可控。通过对朔黄铁路换铺无誉；!混凝土枕扣件应齐全，并经常保持状态良好，使之达缝线路工程的施工过程总结，也为以后类似既有线路j{到紧、密、靠、正、润的要求。换铺无缝线路施工积累了一定的指导性的经验和方：④根据季节特点、线路状态和锁定轨温合理安排。一I法。。无缝线路维修计划，高温季节不要进行影响线路稳定性的作业，冬季作业要注意钢轨长度的变化引起锁定参考文献轨温下降。【1]李炜．无缝线路换铺法线路锁定施工技术【J】．铁道建筑技术，2004⑤无缝线路的养护维修严格遵守《铁路线路修理(S1)：119—121+6．规则》有关作业

7、轨温条件的规定。【2】黄波．普通无缝线路改造成区间无缝线路的施工技术[J】．铁道建筑，⑥在气温到达35℃及以上或维修作业期间和作2005(10)：60—62．业之后数天内，应加强巡道次数，认真监视线路方向[3】周东伟，刘彬．普通无缝线路改造为区间无缝线路的施工方法及锁定变化，以便迅速采取措施。轨温控制Ⅱ】．铁道建筑，2003(12)：40-41．养护维修作业中，若发现轨向、高低不良，起道、[4]杨巍彬，钱振地，张宁南，薛红喜，要旭．新线铁路一次铺设跨区间拨道省力，枕端道碴离缝，必须停止作业。这些现象无缝线路综合施工技术[J]．铁道工程学报，2002(