既有桁式組合拱橋力學(xué)性能分析研究.pdf

1、本文以西部交通建設(shè)科技項目《桁式組合拱橋病害成因與加固方法研究》(項目編號2005-318-000-17)為背景，以劍河大橋為研究對象，建立了多個有限元模型，對桁式組合拱橋這一中國獨創(chuàng)橋型進行力學(xué)性能分析。并將理論分析結(jié)果與多座橋梁實橋試驗結(jié)果進行對比，展開深入而全面地分析。更加深刻地認(rèn)識了桁式組合拱橋的力學(xué)性能，同時能較好的解釋桁式組合拱橋主要病害的形成原因，對現(xiàn)有加固、后繼設(shè)計提供參考。 本文所做的主要工作有： 1、

2、建立平面模型，對桁式組合拱橋在各荷載工況作用下的受力性能進行分析，揭示出桁式組合拱橋原有的設(shè)計參數(shù)取值及計算分析方法存在著一定不足，限于當(dāng)時科技水平等條件限制，對溫度、混凝土收縮徐變等荷載及活載的橫向效應(yīng)考慮不足，對雙豎桿處下弦、虎口節(jié)點等部位實際應(yīng)力狀態(tài)缺乏足夠認(rèn)識； 2、建立空間板殼單元整體模型，將特定工況作用下的受力計算結(jié)果與平面模型理論分析結(jié)果及試驗結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)桁式組合拱橋的橫向效應(yīng)顯著，通過綜合分析得到桁式組合拱橋的

3、活載內(nèi)力增大系數(shù)約為1.35； 3、建立平面應(yīng)力、空間實體單元局部節(jié)點模型，對桁式組合拱橋的雙豎桿及虎口節(jié)點等主要受力節(jié)點進行了應(yīng)力層次的分析，揭示了節(jié)點應(yīng)力分布規(guī)律，并與橋梁實際病害分布情況相符，能很好的解釋節(jié)點部位的開裂情況； 4、進行了空間板殼單元模型的模態(tài)分析，得到桁式組合拱橋的模態(tài)分析結(jié)果，并與類似跨徑一般拱橋模態(tài)分析結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)桁式組合拱橋的面外剛度小于面內(nèi)剛度，是導(dǎo)致此類橋梁橫向振動顯著的原因，當(dāng)采用

4、桁式組合拱橋雙豎桿處上弦截面之間的連接改進構(gòu)造方案后，能顯著提高桁式組合拱橋的面外剛度，同時，桁式組合拱橋面內(nèi)、面外動力剛度均比一般拱橋要大； 5、建立平面桿系汽車移動荷載作用下的桁式組合拱橋動力響應(yīng)分析模型，通過分析，發(fā)現(xiàn)桁式組合拱橋同一截面在各車速作用下的動力響應(yīng)的幅值不度，但在低車速下(20km/h)的振動頻率比高車速(40km/h)作用時要高，同時發(fā)現(xiàn)在同車速作用下，雙豎桿下弦處是全橋振動頻率最高點； 6、引入了