钢筋混凝土肋型斜拱桥的力学性能分析

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1、第9期广东土木与建筑N0．92008年9月GUANGD0NGARCHITECTURECIVILENGINEERINGSEP2008钢筋混凝土肋型斜拱桥的力学性能分析吴卫星1何扬春2(1、驻马店市市政工程勘测设计处河南驻马店463000；2、广州大学土木工程学院广州510006)摘要：斜拱桥的力学特点与正交拱桥有很大区别，文中主要介绍斜拱桥的计算方法，通过钢筋混凝土斜肋拱桥的空间有限元分析，讨论斜度、横向联系刚度及支承刚度对斜拱桥受力性能的影响，并据此提出相关工程设计建议。关键词：斜拱桥；有限元；

2、受力性能加固后的设计荷载为汽一2O．挂一100．其立面及平面1前言如图1所示。由于现代道路快速交通的需要．斜桥大量地出3计算结果及分析现．对其受力性能和设计计算方法的研究相当活跃对斜板桥．斜梁桥和斜箱桥等结构．应用模型试验和3．1斜度对斜拱桥静力性能的影响电算分析手段进行了大量研究．对其受力性能有了利用MIDAS／CIVIL软件分别建立了斜度(指规律性的了解．并提了一些简化计算方法斜桥中轴线垂线与的形式除常见的斜板桥、斜梁桥和斜箱桥外．在桥梁支承线的夹角)建筑高度和地形条件受限制时．如城市跨线桥

3、，拱桥为0。、25o、45。的由于具有较大的通行空间也具有相当大的优势拱3种空间梁格有桥是我国公路中常见的一种桥梁形式．以拱肋为桥限元模型．主要身主要承重结构．与梁桥相比．在竖向荷载作用下拱分析斜度、横向脚处除有竖向反力外．还有水平推力的作用．使得拱联系和支承条内弯矩大大减小(部分拱桥拱肋只承受轴向压力)。件对斜拱桥受有效地提高了拱桥的经济性能．扩大了其使用范围．力性能的影响．(b)25。斜拱桥而且斜拱桥在我国公路上并不常见．故相应的研究它们均考虑了较少．本文就斜拱桥中的受力状况进行分析。横隔板

4、和桥面板的作用该拱2工程概况桥为两铰拱结(c)0o正拱桥构．支座采用弹图2拱桥有限元模型克山跨铁路桥旧桥为单跨混凝土肋拱桥，拱肋性支承．有限元模型如图2所示。截面宽450mm、高600mm，净跨径为39m，桥面宽为了分析该桥的受力性能．对3种有限元模型施30m．由11片钢筋混凝土拱肋组成，斜交角为25o，加3种工况的汽车荷载(每车400kN)，即①工况1：矢跨比约为1：7．5．混凝土强度等级为C30。该桥旧在桥跨中附近加载2辆汽车；②工况2：与工况1加桥在2000年曾进行过加固维修．在桥两侧各加

5、设了载车平行处再2片钢管混凝土拱肋，外径400ram、壁厚8ram。该桥加载l辆汽车：③工况3：与工况2平行处．再加载1辆汽车各加载工况如图1跨铁路旧桥立面及平面图图3所示此时3421108年9月第9期吴卫星等：钢筋混凝土肋型斜拱桥的力学性能分析SEP2Oo8No．9表1不同斜度时斜拱桥在工况l荷载作用下的计算值工况1工况2工况3斜卅菱丽跨中拱脚轴力(kN)跨中拱脚轴力(kN)跨中拱脚轴力(kN)弯矩挠度弯矩挠度弯矩挠度121212(kN·m)(mm)(kN·m)(mm)(kN·m)(mm)11

6、7．9—6．04-236—16721．9-7．24-261-20321．9—8．59—283—263263．8—7．91—41O一17177．7—1O．19—528—2177．66-12．34-598-29l45323．2—5．85—355—12297．0—9．40—591—17187．4—12．37-707-255411．1—3_3O-207-74634．3—6．10—439—11435．1—8．95-571—184121．O一5．82-246—15723．2—6．74—260—18823．5

7、—8．01-279-245263．5—8．07-463—17177．7-10．23-586-21479．4-12．40—664-28325330．7—6．03—376—12198．0—9．76-650—17089．8—12．9O-789-250412-3—2．85—155-72439．4—5．60—383—11142．3—8．37—520—178134．4—7．93—352—16943．8—9．84—426—20748．3—12．14—490—276272．9—8．20—389—16193．5一

8、l0．83—536—20394．7—13．56—626—277O331．4—6．28-290—12611．O一9．85-507—17098．5—12．92-611—247415．1—4．05—173-92350-3—6．99-360—13245．8-9．69-457—200斜拱桥受力性能的影响模型中支座均采用弹性支承．在桥跨中附近加载4辆400kN汽车各片拱肋的跨中弯矩、挠度以及拱脚处的支反力见表3，可见考虑桥面板参与作用或者设置四分点横梁后．结构整体横向刚度增大．而跨中弯矩和跨中挠度就越小．图