钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为.pdf

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1、第29卷第4期公路交通科技VoL29No．42012年4月JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentApr．2012doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2012．04．009钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为周列茅(温州市交通投资集团有限公司，浙江温州325003)摘要：为研究钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为，以某钢管混凝土系杆拱桥为工程背景，采用有限元方法对其全过程非线性受力行为进行深入分析。首先，建立钢管混凝土拱桥整体模型，对其整体受力行为进行分析，提取系杆拱桥关键

2、节点在设计荷裁工况下的最不利内力情况；然后以力边界条件形式施加给节点三维精细有限元模型，对拱脚节点和拱肋吊装节点在设计荷栽工况下进行应力分析，探讨2种节点在设计荷栽工况下的受力行为；最后，考虑材料非线性行为，采用弧长法对2类节点极限承栽力进行分析，探讨其承载非线性行为及安全储备。研究结果表明：这2种节点构造形式在设计荷栽工况下均安全可靠，且具有较大的安全储备；拱脚节点区拱肋钢管与系粱上翼缘板相交处存在明显的应力集中现象，该处构造复杂，焊缝多，设计时应重点关注；吊装节点区下弦钢管径向刚度小。采用环向加劲肋加强后，对钢管刚度及承栽力均有显著改善。关键词：桥梁工程；钢管

3、混凝土系杆拱桥；有限元分析；关键节点；承栽力中图分类号：U441；U448．34文献标识码：A文章编号：1002—0268(2012)04—0046一09MechanicalBehaviorsofKeyJointsofConcrete—FilledSteelTubeTiedArchBridgeZHOULiemao(WenzhouCommunicationsInvestmentGroupCo．，Ltd．，WenzhouZhoiang325003，China)Abstract：Inordertostudythemechanicalbeha、riorsofkeyjoin

4、tsofconcrete—fiHedsteeltube(CFST)tiedarchbridge，thewholeprocessofnonlinearmechanicalbehaviorsofthekeyjointswasanalyzedbyfiniteelementmethod．First．theFEMmodeloftheCFSTarchbridgew鹪establishedtoanalysistheglobalmechanicalbehaviors，andthemostunfavorableinternalforcesofkeyjointsofthetiedar

5、chbridgeunderdesignloadswereextracted．Second，theextractedinternalforceswereappliedtothespatialfinefiniteelementmodelofjoints，andthemechanicalbehaviorsofarchfootjointandarchribhoistingjointunderdesignloadswereanalysedtodiscussthemechanicalbehavio璐ofbothkindsofjointsunderdesignloads．Fin

6、ally，consideredthenonlinearperformanceofmaterial，theultimatebearingcapacitiesoftwokindsofjointwerecalculatedbyusingarc—lengthmethodtodiscussthenonlinearbearingbehavio鹅andsecurityreserves．Theresultsshowthat(1)Bothkindsofjointsaresafeandreliableunderdesignloadsandhaveagreatsecurityreser

7、ves．(2)Thereexistedobviousstressconcentrationinintersectbetweenarchribsteeltubeandtiedbeam’stopflangeinarchfootjoint．Thisfieldwascomplexconstructed，containsmorewelds，andshouldbepaidmoreattentioninthedesignprocess．(3)Theradialstiffnessofbottomchordisweakinhoistingjoint．Afterthebottomst

8、eeltu