车辆荷载作用下网式斜吊杆拱桥的稳定性分析-论文.pdf

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1、54世界桥梁2014，42(4)车辆荷载作用下网式斜吊杆拱桥的稳定性分析编译黄清(中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034)摘要：为了研究车辆荷载作用下网式斜吊杆拱桥的稳定性，以挪威布兰德昂格桑德桥为背景，采用s0FisTiK(2O1O)建立该桥的结构模型，其中主梁和桥墩采用壳单元模拟，拱肋和风撑采用梁单元模拟，吊杆采用索单元模拟。选用了多种类型的荷载对该桥主拱圈的整体失稳(整体模态)和一些构件的局部失稳(局部模态)进行分析。结果表明，在整体模态分析中，在半幅主梁上施加满布荷载，当加载到极限荷载水平的1O．4倍时，结构

2、失稳；在局部模态分析中，加载工况为将车道分别布置在主梁的左侧或右侧，在加载到两倍极限荷载水平(恒载系数=1．0，车辆荷载系数一2．7)时，吊杆松驰、结构失稳。相比整体模态，在车辆荷载水平相当低时就会出现结构局部失稳的局部模态，结构的缺陷会进一步降低网式斜吊杆拱桥屈曲抵抗能力。关键词：拱桥；网式斜吊杆；车辆荷载；稳定性；分析中图分类号：U448．225；U441．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)04—0054一O51引言曲前的位移会对屈曲行为产生重要的影响，在研究网式斜吊杆拱桥是一种吊杆布置方式独特的系网式

3、斜吊杆拱桥稳定性时应给予充分的考虑。杆拱桥，外形美观，经济性较好。在网式斜吊杆布置Schanack(2O09)的方法在分析时考虑大位移理论，体系中，每根倾斜布置的吊杆至少与其它2根倾斜加载量要缓慢地增加，直到结构丧失稳定性；通过查方向相反的吊杆交叉。找最终状态下的刚度矩阵特征值，采用最后一个加网式斜吊杆拱桥与竖直吊杆系杆拱桥最主要的载步的切线刚度和一个分叉模态的临界值，可以确区别是吊杆的布置方式。竖直吊杆系杆拱桥的主梁定结构发生屈曲前的位移。及拱肋本身承受的剪力和纵向弯矩相对较大；网式Schanack(2009)的方法主要考虑均

4、布荷载工况斜吊杆拱桥中吊杆网的作用相当于1个桁架，在均作用下拱桥的受力情况该方法假设在结构屈曲之布荷载作用下，拱肋和系杆主要承受轴向力。数目前，吊杆一直处于受拉状态。桥梁结构设计中应该众多的斜吊杆可以在拱圈发生面内屈曲的时候发挥考虑将大部分的恒载和瞬态荷载看做是顺桥向的合稳定结构的作用。吊杆的布置方式使网式斜吊杆拱理均布荷载，但是车辆荷载例外，因为车辆荷载可能桥的位移减小，动力行为与传统的系杆拱桥不同；局会集中出现在梁端或主梁的某个区域。当一辆车行部力矩的降低及屈曲安全性的提高为设计极度纤细驶在主梁的某个部位时，某一根吊杆的拉应

5、力降低，的系杆拱桥创造了条件，可减少材料用量，降低将这种交通车辆荷载小幅缓慢增加，直到达到一个成本。临界点，此时目标吊杆中的所有的拉应力均得到了网式斜吊杆拱桥与桁架的结构受力行为相似，补偿，吊杆变松弛，目标吊杆与拱肋屈曲之间的稳定即所有的吊杆在主梁恒载作用下均受拉。附加瞬态函数关系不存在。由于网式斜吊杆拱桥结构行为特荷载会使一些吊杆的索力减小，而使其它吊杆的索殊，使1根吊杆拉应力减小的荷载类型也可能会使力增大。但是，只要桥梁结构上绝大部分位置上的相邻吊杆的拉应力减小，如果荷载继续加大，相邻吊荷载分布均匀，吊杆索力的减小量通常会小

6、于其恒杆也会松弛，进而降低结构的稳定性。最后得到该载作用下的初始索力。类型荷载的分叉荷载值，采用最后一步加载得到的关于网式斜吊杆拱桥的稳定性已有许多学者进刚度可以粗略地计算出屈曲模态。由于吊杆在上述行过研究。Tveit(1966，1973)考虑了弹性屈曲对结加载顺序下的受力行为呈现非线性，分叉荷载作用构稳定性的影响；Schanack(2009)认为结构发生屈下的结构体系与恒载下的结构体系不同。收稿日期：2o13—1227编译者简介：黄清(1964)，男，高级工程师，1992年毕业于长沙铁道学院桥梁工程专业(E—mail：hq64

7、2003@163．com)。下网式斜吊杆拱桥的稳定性分析黄清55选布兰德昂格桑德(Brandangersund)海网式斜吊杆拱桥采用上述方法进行了．以下介绍该桥的稳定性分析结果。}格桑德桥昂格桑德海峡位于挪威西部，卑尔根市km处。海峡将桑多岛、姆约姆纳岛及与挪威大陆分开，3座岛上约有500人兰德昂格桑德桥通车之前，连接3座岛(a)主跨主梁习的只有渡轮。布兰德昂格桑德桥建成I．鱼璺一更了岛上鲑鱼的输出，促进了当地渔业．．l——l_——卜——旦———．{昂格桑德桥(见图1)于2010年建成。220m，两侧的边跨长分别为30m和35)

8、采用钢管拱，钢管拱的外直径为711～50mm。拱肋之间安装的风撑使拱凸耍的面外刚度。主梁为纤细的预应力混(b)边跨主梁单位：rⅡm『2)，总宽7．6m，行车道部分宽5m，车图2主梁横断面示意_亍驶。在挪威人口稀少的岛屿上建造仅(见图3)。主梁和桥墩采用壳单元模拟