钢箱提篮拱桥的静力特性及稳定性研究

大跨度下承式钢箱提篮拱桥设计摘要：下承式钢箱提篮拱桥兼具简支梁桥对地基的适应性及拱桥的跨越能力，又具有优美的线型及轻盈的外观，是目前大跨径城市桥梁中优先考虑的桥型方案。

本文结合韶关市金凤大桥的结构设计思路来探讨该类桥梁的设计要点及力学性能，为同类建设条件下的桥梁设计提供参考。

关键词：下承式钢箱提篮拱；应力验算；桥梁设计0 引言下承式钢箱提篮拱桥是由拱肋、吊杆、系杆、桥面系等组成的外部静定而内部超静定的桥梁结构[1]。

它保持了拱桥的力学特性及强大的跨越能力，同时拱圈的波浪造型又具有飘逸的美感，在现代城市桥梁中备受青睐。

与此同时，为了满足桥梁创新性发展需求，对钢箱提篮拱桥结构力学特性、抗震性能及创新改良方向的深入研究也成为当前重要的工程课题。

1 工程概况韶关市金凤大桥建设工程位于韶关市西河片区与十里亭片区交界处，路线呈南北走向，跨越武江连接省道S248，路线全长 1548米，为城市主干道，双向六车道。

桥位处武江桥面宽度达260m，为Ⅲ级航道，综合考虑桥位处路线走向与水流方向的夹角、通航净宽、桥墩紊流区[2]宽度等设计因素及经济性、景观性等客观因素，金凤大桥主跨采用下承式钢箱系杆拱桥方案，主跨跨径为185 m，设计速度50km/h，该处地震动峰值加速度为0.05g[3]。

2 主桥结构设计2.1 总体设计金凤大桥桥跨组合为2×30m+60m+185m+60m+3×30m，桥梁全长460m，主桥标准横断面为2.5m人行道+ 4m拱肋+3m非机动车道+11.5m机动车+ 0.5m防撞墙+11.5m机动车+ 4m拱肋+3m非机动车道+2.5m人行道=42.5m。

主桥为单跨185m 跨下承式钢箱提篮拱桥，引桥上部采用预应力混凝土现浇箱梁及简支钢箱梁，下部结构主墩采用门式墩，引桥采用方柱墩，桥台为柱式台、座板式台，桩基为钻孔灌注桩基础。

图1 主桥总体布置图（单位:cm）2.2 主桥上部结构设计主桥结构为提篮式钢箱拱，由矩形钢箱拱肋，分离式钢箱系梁，柔性吊杆与整体桥面系组成。

钢管混凝土提篮拱桥施工受力分析及稳定性研究的开题报告一、研究背景随着现代化建设的不断推进，桥梁工程已成为城市建设的重要组成部分。

钢管混凝土提篮拱桥具有结构简单、造价低廉、施工方便等优点，是近年来广泛应用的一种桥梁结构形式。

钢管混凝土提篮拱桥由于其独特的结构形式和机理特点，其受力分析和稳定性研究相对较为复杂，需要深入研究和探讨。

二、研究内容和目标本研究将以某钢管混凝土提篮拱桥为对象，以有限元分析和理论计算相结合的方法，对该桥梁的受力分析和稳定性进行深入研究，并对其施工和使用过程中出现的问题进行探讨和解决。

具体研究目标包括：1.对钢管混凝土提篮拱桥的工程背景、结构特点及机理进行详细介绍和分析；2.通过有限元分析，对钢管混凝土提篮拱桥的受力情况进行模拟计算，分析桥梁在不同工况下的受力特点和变化规律；3.基于理论计算的方法，对钢管混凝土提篮拱桥的稳定性进行分析和评估，探讨其稳定性问题和解决方案；4.通过实际施工和使用情况的数据分析和对比，验证研究成果的可行性和实用性，提出进一步优化和改进方案。

三、研究方法和技术路线本研究将采用有限元分析和理论计算相结合的方法，通过建立相应的计算模型和算法，对钢管混凝土提篮拱桥的受力特性和稳定性进行深入研究。

具体技术路线包括：1.确定研究对象和相关参数，并搜集相关文献资料，对研究领域进行综合分析和评价；2.建立钢管混凝土提篮拱桥的有限元模型，模拟计算不同工况下的受力和变形情况，并分析数据结果；3.基于理论计算方法，分析钢管混凝土提篮拱桥的稳定性问题，并提出相应的解决方案；4.通过实际施工和使用情况的数据分析和对比，验证研究成果的可行性和实用性，提出进一步优化和改进方案。

四、预期成果和意义本研究期望达到以下预期成果：1.对钢管混凝土提篮拱桥的结构特性、受力分析和稳定性进行深入研究，提供有关该桥梁建设和使用的理论依据和技术支持；2.基于有限元分析和理论计算的方法，提供钢管混凝土提篮拱桥施工和使用过程中的安全保障和科学管理；3.为钢管混凝土提篮拱桥在设计、施工和使用过程中的优化和改进提供理论和实践支持；4.加强桥梁工程领域的学术交流和研究合作，为提高我国桥梁工程技术的发展水平做出贡献。

Static and Dynamic Seismic Response Analysis of the Basket-Handle Arch of a Three-Span Steel Box
Girder
作者： 赵娟娟
作者机构： 天津铁道职业技术学院,天津300240
出版物刊名： 天津职业院校联合学报
页码： 103-108页
年卷期： 2018年 第7期
主题词： 钢箱梁拱提篮拱;静力分析;动力分析;反应谱
摘要：以某三跨钢箱梁提篮拱为研究对象,采用Midas Civil 2006V7.4.1桥梁结构专用有限元分析软件建立该桥模型,进行了总体静力计算及动力特性分析,并在不同组合工况下进行了E1和E2反应谱分析计算。

地震响应的结果表明,地震力特别是横桥向地震力对制动墩上的固定支座影响较大,同时对承台底水平内力及弯矩影响较大,在选取支座和进行桥墩设计时要尤其注意抗震设计。

钢拱肋提篮拱桥内倾角对横向稳定的影响摘要：以某三跨中承式钢拱肋拱桥为原型，采用有限元分析方法，研究了钢拱肋提篮拱桥的拱肋侧倾角对横向稳定的影响。

结果表明：随着内倾角的增大，横向稳定系数增大；并且存在一个合理内倾角，在满足稳定性要求的同时也有一定的经济性。

关键词：有限元；提篮拱；稳定系数；合理内倾角；0引言随着跨度的增大，拱桥的宽跨比迅速减小，其横向稳定问题显得越来越突出。

特别是大型拱桥，很多都是横向稳定控制[1]。

提篮拱桥通过将拱肋向桥轴线方向倾斜而形成空间拱式结构，从而提高整体横向稳定性。

但是，内倾角也不是越大越好。

当内倾角达到一定程度之后，拱顶间距过小，该处拱肋组合横向刚度过小，反而会降低拱桥的整体稳定性[2]。

因此，对于提篮拱桥来说，存在一个合理的内倾角，使得拱桥整体稳定性最好，而且有一点的经济性。

目前，国内外学者对钢管混凝土拱桥的横向稳定研究很多，但是对于钢箱拱肋的三跨飞燕式拱桥的侧倾角对于横向稳定的影响研究较少。

本文即以某钢拱肋飞燕式提篮拱桥为例，采用有限元方法，对以上问题进行研究。

1稳定性分析的基本理论结构失稳有两种根本不同的形式，即分支点失稳和极值点失稳，对应两类分析方法：第一类为线弹性特征值屈曲问题，用于确定一个理想弹性结构的理论屈曲强度；第二类为极值点问题，即考虑了结构几何非线性和材料非线性情况下的极限承载力问题。

两类问题有良好的相关性，第一类往往代表着第二类稳定性问题的上限，所以工程中通常以第一类稳定问题的计算结果作为设计的依据。

具体对于拱肋来说，由于其是一种主要承受压力的平面曲杆体系，因此，当拱肋所承受的荷载达到一定的临界值时，整个拱肋就会失去平衡的稳定性：或者在拱的平面内发生纯弯屈曲，或者倾出平面之外发生弯扭侧倾。

2计算模型的建立（1）桥梁简介本桥全长300m（伸缩缝中心线间距），跨径布置为45m+210m+45m，为三跨飞燕式系杆提篮拱桥，整体造型优雅美观。

主跨理论跨径210m，矢高为48m，矢跨比为1/4.4，设计拱轴线采用二次抛物线。

提篮拱桥动力特性分析摘要：沈阳市浑河汽博大桥是一座提篮式系杆拱桥，其综合了桥拱弯曲、倾斜、不等距等工艺的建造艺术，拥有独特外观，将成为沈阳市一座新的城市景观。

为了了解这个集多个高难工艺于一身的汽博大桥的动力性能，需要对桥梁进行空间动力特性分析。

采用Midas Civil 软件建立该桥梁空间有限元计算模型，计算得到桥梁前15阶振动周期和振型，计算结果表明：该桥的拱肋面内外刚度相差较大，竖向刚度较横向刚度弱，桥梁低阶以拱肋横向振动为主；桥梁的自振周期较大；桥梁振型较为密集。

关键词：提篮拱桥；有限元法；频率；振型Abstract: Shenyang City Hunhe steam Bo Bridge is a basket-style Tied Arch Bridge, its integrated arch bending, tilting, not equidistant the process of construction of art has a unique appearance, will become a new urban landscape in Shenyang City. In order to understand this set of multiple highly difficult process in the dynamic performance of a steam Bo Bridge spatial dynamic characteristic analysis. Midas Civil software space finite element model of the bridge, calculate 15 order to get the bridge vibration cycle and mode shapes calculated results show that: the bridge arch rib surface stiffness difference between the inside and outside large vertical stiffness weaker than the transverse stiffness, bridges low-level main arch rib lateral vibration; the bridge vibration period; bridge modes relatively dense.Keywords: basket handle arch bridge; finite element method; frequency; modes1概述提篮式拱桥是将通常的中、下承式平行拱肋式拱桥的拱肋向桥轴线方向倾斜，拱肋在拱顶通过横撑联结，形成空间拱式结构[1].这种类型的拱桥在侧倾稳定性、施工稳定性和抗震性方面优于平行拱肋桥，同时其富有美学价值的外形和良好的经济性，在许多城市桥梁建设中受到设计者的青睐[2-5].由于该桥型的具体形式和各构件设计参数不同，提篮拱桥的空间力学性能也会随之变化，所以，针对具体桥梁情况进行研究，了解其空间受力性能，有助于该类桥型的设计和施工监控。

总第202期95公路与 汽运Highzvays 4 Automotive Applications大内倾角钢箱提篮拱几何非线性稳定分析吴海军，唐海淘，何立（重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074）摘要：以一座中承式大内倾角钢箱梁提篮拱桥为研究对象，考虑几何非线性的影响，就矢跨比、拱肋内倾角对提篮拱稳定特性的影响进行分析%结果表明，对于该提篮拱肋（内倾角为21.7°）, 考虑几何非线性后，其稳定性能下降十分明显，各方向下降幅度均在30%以上，且矢跨比越小，几 何非线性的影响越大，偏于不安全，设计时应考虑几何非线性的影响；随着提篮拱肋内倾角的增大，竖向稳定性能不断增强，内倾角大于20。

时增长不明显；对于内倾角为10。

〜15°的提篮拱，考虑 几何非线性影响后，其横向稳定性能提升明显，为其线性屈曲结果的数倍，该情况下不考虑几何非线性偏于安全％关键词：桥梁；提篮拱；稳定性分析；内倾角；失跨比；非线性中图分类号:U441 文献标志码:A 文章编号：1671 —2668（2021）01 —0095 —04近年来，城市桥梁设计越来越注重文化传承和 美学设计，钢箱梁提篮拱桥以其优美的造型、良好的 经济指标而成为一种热门桥型方案，研究提篮拱的空间稳定性愈发重要％彭容新等对箱形拱肋提篮拱 桥的非线性稳定性进行研究，得出拱肋结构的稳定性由横向稳定决定，成桥阶段荷载作用下的稳定性 则由拱肋结构的竖向稳定决定；同时发现内倾角为15。

时，考虑几何非线性时横向稳定性的临界失稳荷载是其特征值的数倍％曹正洲等对影响结构整体稳 定性的因素进行研究，得出拱肋内倾角变化对稳定性的影响较大，内倾角增大，结构1阶稳定系数增 加，但过大的内倾角将导致拱肋扭转失稳#随着矢跨比（宽跨比）的增加，结构1阶稳定系数增大（减小）；横撑、吊杆布置形式对结构稳定性的影响较小％张庆明等研究内倾角对提篮拱稳定性的影响，得出不 考虑非线性影响时，内倾角以10。