中承式钢箱拱桥拱肋的稳定性分析

《中承式钢箱拱桥拱肋的稳定性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、·桥梁·中承式钢箱拱桥拱肋的稳定性分析王立中(铁道第三勘察设计院桥梁处天津300142)摘要:以中承式钢箱拱桥为例,介绍拱桥拱肋稳定性分析的理论及计算方法。关键词:中承式钢箱拱桥;拱肋;稳定性分析+中图分类号:U4481222文献标识码:B文章编号:10042954(2004)04004202多,亦属世界之最。正在设计的跨度为32m+108m1概述+32m中承式钢箱系杆双线铁路拱桥(图1),是首座在众多桥型中拱桥最为优美,自古至今,其数量之中承式钢箱系杆拱在铁路桥梁中的应用。多,千姿百态,为各种桥型之冠,现代拱桥桥型变化

2、之图1中承式钢箱拱桥立面(单位:cm)该拱桥的拱轴线采用桥梁结构中常见的二次抛物拱的面内屈曲有两种不同形式,第一种形式是在屈线拱轴形式,主拱矢跨比为1/4,边拱矢跨比为1/5。主曲临界荷载前后,拱的挠曲线发生急剧变化,可看作这拱拱肋中心距为1610m,净距为1414m,拱肋采用变高是具有分支点问题的形式,桥梁结构中使用的拱,在体度钢箱截面,拱肋和桥面交接处设加强横梁,加强横梁系和构造上多是对称的,当荷载对称地满布于桥上时,采用钢箱截面。拱肋的横向连接系为在桥面以下设X如果拱轴线和压力线是吻合的,则在失稳前的平衡状型横撑,

3、桥面以上设K型横撑,横撑采用钢箱截面。态,只有压缩而没有弯曲变形。当荷载逐渐增加至临界桥面系采用钢纵横梁上设厚25cm的钢筋混凝土值时,平衡就出现弯曲变形的分支,拱开始发生屈曲。桥面板的形式,纵梁包括2根主纵梁和2根小纵梁,两第二种屈曲形式在非对称荷载作用下,拱在发生竖向变主纵梁与拱肋固结,两端固结于边拱肋端部,主纵梁为位的同时也产生水平变位,随着荷载的增加,两个方向钢箱截面,高214m,宽116m;小纵梁位于线路中心处,的变位在变形形式没有急剧变化的情况下继续增加,当纵梁间均布横梁,间距215m,小纵梁和横梁均采用工荷

4、载达到了极大值,即临界荷载之后,变位将迅速增加,字型截面,高118m。这类失稳称极值点失稳,也称第二类失稳。本桥具有外形优美,整体刚度大,视觉效果好等特拱的面外屈曲,也称为拱的侧倾或侧曲。如果拱的点。本文对该桥拱肋的稳定问题进行详细的讨论。侧向刚度相对较小,当荷载达到一定临界值,拱可能先离开其受载的平面向空间弯扭的平衡状态过渡。2拱肋稳定理论3计算方法及计算结果拱肋是一种主要承受压力的平面曲杆体系。因此,当拱所承受的荷载达到一定的临界值时,整个拱就会失在设计中,为使双拱肋具有更好的稳定性,曾考虑去平衡的稳定性,或者在拱的

5、平面内发生纯弯屈曲,或将其拱肋向内侧倾斜成斜拱面空间结构的提篮拱,这样者倾出于平面之外发生弯扭侧倾。既可减少横撑根数,又可获得较大的横向稳定性。但由于受桥上要求净宽的限制,需加大拱脚处拱肋的中心距收稿日期:20031111作者简介:王立中(1970—),男,工程师,1994年毕业于西南交通大学桥及基础圬工量,同时加大了桥面宽度,和两侧引桥的桥梁专业,工学学士。面宽度相差较大,并不比竖直拱肋加横撑经济。42铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2004(4)·桥梁·本次设计按竖直拱肋加横撑方案考虑,由于拱肋

6、采(3)侧倾稳定计算用了变高度钢箱截面,在拱肋稳定的计算中,需采用拱计算面外稳定系数时,分别按:①保持拱肋截面不的换算等量截面惯性矩及相应的截面积进行检算。求变,增大横撑截面或增加横撑根数;②保持横撑截面和换算等量截面惯性矩时,采用《铁路桥涵设计基本规范》横撑根数不变,增大拱肋截面。此两种方法计算弹性(TB1000211-99)推荐的方法计算:将半个拱圈取为一稳定安全系数。简支梁,再取一跨度相同的等截面简支梁,在两者跨度按照《桥梁结构稳定及振动》推荐的方法计算面外中央作用一单位集中荷载p,当该点挠度彼此相等时,屈曲临界轴

7、力Ncr。当拱肋在外荷载作用下发生侧倾后者的截面惯性矩即视为该拱的换算等量截面惯性矩。失稳时,两根拱肋除发生了整体变形外,每根横撑将在(1)换算等量截面惯性矩计算切线平面内发生S形的弯曲变形,同时拱肋还发生了本桥拱肋的宽度不变,拱肋的高度在计算中按线性局部挠曲变形。不考虑吊杆的非保向力效应对侧倾稳变化考虑,利用梁挠曲线的近似微分方程定的提高系数,计算公式为2dyM(x)6EIby2=-(1)dxEIgbdNcr=+建立拱肋的截面惯性矩Ig随梁长x变化的方程1+Ibyd2Iyb式,代入上式后对该挠曲线近似微分方程进行二次积

8、24αα分,并利用两支点处的边界条件确定积分常数,可得到21+2(λ-1)+3EIy2π2π2π拱圈简化为简支梁后跨度中央的挠度值δ1。2αα2R1+3λ对于等截面简支梁的挠度值δ2较容易求出,为2π3EIplyδ2=刚度比λ=48EIGId令挠度值δ1=δ2可求出拱肋换算等量截面惯性矩I。式中E———拱肋(横撑)的