蝴蝶拱空间受力特点及承载能力研究

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1、2013年7月第7期城市道桥与防洪科技研究295蝴蝶拱空间受力特点及承载能力研究吴朴’，胡欣科，谢旭(1．浙江大学建筑设计研究院，浙江杭州310058；2．浙江大学，浙江杭州310058)摘要：该文以一座实际蝴蝶钢拱桥为对象，通过建立全桥三维有限元模型，应用弹塑性和几何非线性计算方法，分析了全桥的应力和变形，并通过对变形最大的小拱肋拱顶截面的变形分析，研究了异型拱肋的稳定特性。结果表明拱肋的局部失稳对结构整体极限承载能力不取控制作用。同时比较了大拱肋和吊杆的应力和变形随荷载系数的变化的特征，数据显示吊杆的刚度对结

2、构的承载能力有较大的影响。关键词：蝴蝶拱；计算方法；拱肋；吊杆；稳定；极限承载能力；应力；变形中图分类号：U44l．5文献标识码：A文章编号：l009—7716(2013)07—0295—04稳的影响，同时，受到计算模型的局限性，不能精O前言确模拟拱肋塑性扭转的影响。一般下承式拱桥，拱肋平行，桥面荷载通过横为了研究蝴蝶拱的空间受力特点和极限承载梁传递至系梁，系梁将部分荷载传递给吊杆，再由能力，本文以一座实际桥梁为对象，建立三维有限吊杆传递给主拱结构，最后由主拱圈将荷载传递元模型，通过弹塑性及几何非线性分析，对其极

3、限至拱脚支座，拱肋受力基本为面内偏心受压，拱脚承载能力进行了精细化的研究，为同类结构的桥处拱肋和系杆承受竖向力、水平推力及面内弯矩。梁设计提供参考。随着社会经济发展，常规下承式的拱桥已经1桥梁概况不能满足公众对桥梁美观性的要求，在此背景下，蝴蝶拱应运而生，这是一种的梁拱组合钢结构桥，浙江省丽水市鼎湖大桥位于缙云县，跨越好溪，结构内力由梁和拱联合分担，两片拱肋截面形状主桥采用一跨90m的蝴蝶钢拱钢梁组合体系桥，和几何参数各异，似蝴蝶向两侧非对称外倾，吊杆设计荷载城一A级，人群3．5kPa，设计车速60km／h，呈倾

4、斜空间布置，拱肋除了受到轴向力外，还受到双向4车道。主桥的横断面布置：6．75m一11．4m双轴的弯矩共同作用，主梁拱脚部位受力非常复(人行道+镂空吊索锚固处)+8．25m(机非混行车杂，其承载能力已经不能通过平面内或者平面外道)+2．5m(中央分隔带)+8．25m(机非混行车道)的失稳来评价。+8．25m12．9m(人行道+镂空吊索锚固处)，图迄今国内外学者对钢拱肋的稳定及承载能力1为全桥结构布置图。问题作了大量研究，Kuranishi[卜。]、YahukiI等人通主桥横桥向共设2片钢拱肋，其中大拱肋向外过大量

5、数值分析，建立了以压杆稳定理论为基础倾斜，倾斜角度为l6。，大拱肋拱轴线在其自身倾的两铰拱，以及无铰钢拱桥非弹性稳定强度计算斜面内为二次抛物线，矢高为28m，跨径为87m，式，为结构设计提供了强度验算方法，万鹏分析矢跨比为1／3．107。截面采用矩形，全拱为变截面，了刚拱肋初始缺陷、横向位移、横撑参数，以及梁由拱脚的2m变至拱顶的1．2m。拱横向刚度比的变化对钢拱的承载能力的影响。小拱肋向外倾斜，倾斜角度为20。，小拱肋拱程霄翔f81对异型钢管混凝土拱桥的稳定问题进行轴线在其自身倾斜面内为二次抛物线，矢高为18m

6、，了深入的研究，同时提出常用的空间系杆模型的跨径为87m，矢跨比为1／4．833。截面采用矩形，全失真，进而建立了基于响应面的模型修正技术，谢拱为等截面，截面高为1．5m。旭[9】通过对大跨度两铰钢拱桥的研究，比较了加载桥面系采用钢箱梁结构，顶板采用带u肋加方式对结构承载能力计算结果的影响，劲正交异性桥面板，底板采用L型肋加劲，车行道这些研究采用弹性和弹塑性的分析方法，基顶板钢板厚度为16mm，底板为14mm，人行道顶本基于杆系结构计算模型，不能考虑钢板局部失板钢板厚度为12mm，底板为12mm，在主吊杆锚固点附

7、近局部加厚，全桥纵向共设置纵梁7道，纵收稿日期：2013—05—03梁厚度20mm。顺桥向每4m设置一道横梁。作者简介：吴朴(1978一)，女，浙江杭州人，工程师，从事桥梁支座处的端横梁宽3m，为箱梁断面，顶板、底工程设计工作。2013年7月第7期城市道桥与防洪科技研究299钢结构稳定问题综述张永康，高晓明(无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡214072)摘要：总结了钢结构设计中稳定问题的特点和分类，介绍了轴心受压构件及受弯构件整体稳定的计算方法和规范规定，有关经验可供相关专业人员参考。关键词：钢结构；轴心受压

8、构件；受弯构件；整体稳定；局部稳定中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)07—0299—05的弯曲失稳，又可以有平面外的弯扭失稳；在桁架0前言结构中除了其中受压的杆件外，连接杆件的节点为了提高截面效率、充分发挥钢材的强度，钢板也存在失稳的问题；另外桁架和柱子组成的框结构一般做成薄壁结构，这使得钢结构在大跨方架也有可能失稳等等，这些都是