下承式钢管混凝土拱桥稳定性研究_邢帆

钢管混凝土拱桥结构稳定分析1 引言对于钢管混凝土拱桥结构稳定分析，目前都是采用有限元等数值计算方法。

从本构关系来考虑稳定问题可以分为弹性稳定与弹塑性稳定，而弹性稳定又从是否考虑几何非线性、初始缺陷等因素又分为线弹性稳定和非线性弹性稳定。

线弹性屈曲分析假设结构失稳状态为弹性小变形，结构内力与外荷载成比例关系，结构的稳定分析就转化为求特征值问题，求得最小特征值即为失稳临界荷载。

线性屈曲分析计算简便、概念清晰，但其理论基础是分支点稳定理论，只适用于理想结构。

由于施工环节会存在不可避免的施工误差，最后成形的拱轴线与设计的理想轴线会有偏离;此外，拱肋在结构自重及外荷载作用下，将产生较大的变形，稳定计算必须计入初始缺陷及大位移的影响，所以基于极值点失稳为理论基础的计入双重非线性的弹塑性稳定问题越来越来重要[1]。

本文对拱肋采用统一理论模型进行模拟，通过求解结构从加载开始到失稳全过程的结构响应，得到全过程荷载位移曲线[2]，从而探讨几何非线性和材料非线性对整体稳定性影响。

2 稳定理论及基于ANSYS的应用2.1第一类稳定分析第一类稳定可归结为如下特征方程：求解时，先对结构施加一个参考荷载，求出对应的几何刚度矩阵，然后代入（1）式，求解广义特征值，解出最小特征值，即可得出临界荷载。

且令为第一类稳定问题的稳定安全系数[3]。

在基于ANSYS进行线弹性屈曲分析中有以下几点需要注意：（1）线弹性屈曲稳定分析前要先进行线弹性静力分析，在此过程中必须要打开预应力效应开关，因为这样才能计入参考荷载所对应的几何刚度矩阵。

其对应的相应命令为：Pstres。

（2）第一类稳定问题在数学方法上可以化解成矩阵特征值的问题。

对于求高阶矩阵特征值，主要采用子空间迭代法（Subspace Method）和兰索斯分块法（Block Lanczos）[4]。

（3）特征值对所有的荷载都作相应的缩放。

如果某些荷载是常数，例如结构的自重，而其它荷载是可变的。

下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工阶段力学探究与稳定性分析专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。

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钢管混凝土拱桥施工支架稳定性验算及预压摘要经济的发展让我国的拱桥建设越来越多，其为人们的生活带来极大便利，受到越来越多人的欢迎。

在对拱桥施工过程中，其支架的稳定性对于拱桥质量有着深远的影响。

尤其对于钢筋混凝土拱桥，做好支架稳定性验算和预压尤其重要。

基于此，本文对钢管混凝土拱桥施工支架稳定性验算和预压进行研究，一起能够产生一定的积极作用。

关键词光管混凝土；拱桥施工；支架稳定性；验算和预压前言时代的进步和发展让人们对于交通提出了新的要求，也正是为了满足现代交通的需要，拱桥的建设越来越多，已经成为人们生活中随处可见的重要交通渠道。

钢管混凝土拱桥具有承载能力强，使用寿命长久的优势，也越来越成为拱桥建设中的首选。

钢管混凝土拱桥施工中，支架稳定性对于拱桥的承载能力和使用寿命影响深远，做好支架稳定性验算和预压成为拱桥施工中的重要工作内容。

因此，相关人员要对钢管混凝土拱桥施工支架稳定性验算和预压进行深入研究，通过其相关公式的计算，提升混凝土拱桥施工质量，优化混凝土拱桥应用性能[1]。

1 工程简介工程在进行施工的时候，其桥体属于下承式钢管混凝土双肋系杆拱桥，所涉及的跨越距离为60米，拱深为10米。

整体看来，其桥长90米，宽50米。

通过计算，桥梁上部结构采用计算跨径为85米的下承式钢管混凝土双肋系杆拱，中拱肋中心距离是30米，拱肋高度是4米。

通过计算，我们可以了解矢跨比为1/4.25，拱肋中心到达到系杆的高度为20米，其采用的是抛物线形状，通过主弦向其中灌注混凝土。

桥体的结构为内部超静定，外部静定。

桥体横梁上所设预制钢筋混凝土型模板。

2 支架验算本工程在进行支架应用方面采用的是满堂支架法进行桥梁搭设，适用的脚手架是48*3.5钢管扣件式。

在进行支架稳定性验算过程汇总，所应用的参数为：钢筋混凝土密度=26kN/m3；施工荷载标准设为P1；均布荷载取1.0kN/m2；振捣混凝土时候所产生的荷载标准为P2，其均布荷载为2.0kN/m2；模板所形成的支撑系统，其自重计算为P3（以安全为前提，采用刚模板进行荷载计算），均布荷载为0.75kN/m2；脚手架的施工荷载值为p4，其均布荷载为3kN/m2。

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥抗震性能研究的开题报告题目：下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥抗震性能研究一、研究背景随着中国铁路的不断发展，桥梁作为铁路交通的重要组成部分，其安全性和稳定性成为了铁路建设的重要目标。

在地震频繁的地区，铁路桥梁的抗震性能更加重要。

为了提高铁路桥梁的抗震性能和有效延长其使用寿命，利用先进的结构形式是关键。

钢管混凝土桥梁具有良好的抗震性能和耐久性能，在一些地震频繁的地区得到了广泛的应用。

而系杆拱桥在长跨径铁路桥梁设计中具有广阔的应用前景。

因此，下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥成为了铁路桥梁设计中的重要结构形式。

本论文将研究下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的抗震性能，分析其在地震荷载下的受力情况和破坏机理，探究其结构设计和加固措施。

二、研究内容（1）下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的结构特点和应力特征。

（2）下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的地震响应分析和受力特点分析。

（3）下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的破坏模式和破坏机理分析。

（4）针对下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的抗震加固措施：设计并评价不同加固策略的有效性和经济性。

三、研究意义本研究旨在深入探究下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的抗震性能，为铁路桥梁的安全稳定运行提供参考。

通过对其结构设计和加固措施的研究，提高铁路桥梁的抗震能力和使用寿命，对于推进我国铁路交通建设，提高铁路运输的安全、快捷、高效，具有重要的现实意义和应用价值。

四、研究方法本研究将运用现代结构分析软件，以有限元方法为基础，采用数值模拟技术和理论计算相结合的方法进行研究。

通过模拟地震荷载下下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的受力情况和破坏机理。

并通过设计和评价加固措施，提高其抗震能力和使用寿命。

五、研究计划本研究计划分为以下阶段：第一阶段：文献调研和理论分析第二阶段：模型建立与参数定义第三阶段：地震响应分析和受力特点分析第四阶段：破坏模式和破坏机理分析第五阶段：加固策略设计和经济性评价第六阶段：研究总结和结论六、参考文献1. 《混凝土结构设计规范》2. 《桥梁结构设计规范》3. 李强，王新英，姜伟，吴华，孙恩忠：下承式钢管混凝土拱桥抗震研究，世界桥梁，2012（2）：111-115。

小宽跨比下承式系杆拱桥稳定和动力特性研究的开题报告一、选题背景在桥梁工程中，跨度是影响桥梁结构设计的主要因素之一。

尤其是对于大跨度桥梁，需要采用合适的结构形式来满足对于强度和稳定性的要求。

目前，承式系杆拱桥被广泛应用于大跨度桥梁的设计和建设中。

它具有强度高、稳定性好、自重轻等优点，是一种十分有效的大跨度桥梁结构形式。

但是，在实际桥梁设计中，小宽跨比下承式系杆拱桥的稳定性和动力特性问题一直是一个难以解决的问题。

因此，本研究旨在通过理论分析和数值模拟的方法，深入探讨小宽跨比下承式系杆拱桥的稳定性和动力特性问题。

二、研究内容本研究将主要围绕以下两个方面进行探讨：1. 小宽跨比下承式系杆拱桥的稳定性问题目前，对于小宽跨比下承式系杆拱桥的稳定性问题存在着诸多争议和矛盾。

本研究将通过建立适当的力学模型，利用有限元方法进行数值模拟，深入探讨小宽跨比下承式系杆拱桥在受到不同荷载作用下的稳定性问题，并分析影响小宽跨比下承式系杆拱桥稳定性的主要因素。

2. 小宽跨比下承式系杆拱桥的动力特性问题在设计和施工大跨度桥梁时，还需要考虑桥梁的动力特性问题，包括桥梁的自振频率、阻尼比和振型等。

本研究将首先建立小宽跨比下承式系杆拱桥的动力模型，然后根据该模型进行数值模拟，分析小宽跨比下承式系杆拱桥的动力特性，特别是振型和频率分布等问题。

三、研究方法和技术路线本研究将采用以下的研究方法和技术路线：1. 理论分析：通过文献综述和理论分析，探讨小宽跨比下承式系杆拱桥的稳定性和动力特性问题。

2. 数值模拟：利用ANSYS等有限元软件，建立小宽跨比下承式系杆拱桥的力学模型和动力模型，进行数值模拟，分析桥梁在受到不同荷载作用下的稳定性和动力特性。

3. 实验验证：为了验证数值模拟结果的有效性，将开展一定的实验研究，包括振动试验和荷载试验等。

四、预期成果和意义本研究的预期成果包括：1. 深入探讨小宽跨比下承式系杆拱桥的稳定性和动力特性问题，揭示其中的关键因素和影响因素。

下承式钢管砼简支系杆拱桥设计探讨摘要：以70m跨径的下承式钢管砼简支系杆拱桥设计为依据，探讨此种桥型的结构体系，重点阐述了结构的分析计算、设计要点、施工方法以及注意事项，供同类桥梁的设计借鉴和参考。

关键词：新建下承式钢管砼简支系杆拱桥设计下承式钢管砼简支系杆拱桥美观大方，在城市化进程的背景下，此种桥型越来越多的被使用。

但近年来此种桥型发现不少问题，尤其在吊杆、钢管拱等结构上出现的问题比较多，下面以高要市江景绿道景观步行桥新建工程为案例，系统地探讨主桥的设计及施工中的注意问题。

一、工程概况项目跨新兴江，为江景绿道的重要工程。

桥梁长221.25m，总宽8米，净宽5.3米；人群荷载：3.5KN/m2。

桥梁设计洪水频率为1/100。

通航等级为国家内河VII级航道，底净宽32m，上底净宽27m，净高4.5m，侧高2.8m。

跨径组合为2×20m预应力砼空心板桥+1-70m下承式钢管砼系杆拱+5×20预应力砼空心板桥+1-8m钢筋砼板桥。

二、桥梁设计要点2.1上部结构设计：主桥结构形式为下承式钢管砼简支系杆拱桥。

拱肋理论计算跨径为68m，计算矢高13.6m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为：Y=（4FX/L2）（L-X）（坐标原点为理论起拱点）。

桥面结构采用系梁、横梁、桥面板固结体系，以提高结构的整体刚度。

系梁与钢管拱预拱度均为4cm。

主要结构构造如下：⑴系梁及横梁系梁采用预应力混凝土结构，其截面为矩形实体截面，梁高为 1.2m，梁宽为1.20m；近支点4m处梁高逐渐增大至2.2m，主桥位于竖曲线内，桥面竖曲线由系梁坐标调节。

每个系梁采用8束（每束10根）预应力钢绞线。

全桥共设15道预应力混凝土横梁，其中有2道端横梁、13道内横梁。

内横梁对应位置设置吊杆。

横梁采用T形截面，桥面板与横梁形成一体化。

端横梁宽1.5m，平均高1.89m，内横梁宽2.1m，底宽0.7m，平均高0.79m。

⑵拱肋及风撑全桥共设两道钢管砼拱，拱肋截面为圆形，外径100cm，钢管壁厚14mm，采用泵送混凝土顶升灌注。

下承式钢管混凝土系杆拱桥索力分析及稳定性研究下承式钢管混凝土系杆拱桥索力分析及稳定性研究摘要：本文针对下承式钢管混凝土系杆拱桥进行了索力分析和稳定性研究。

首先，通过对该桥结构进行了力学分析，得出了系杆拱桥在载荷作用下的受力情况。

然后，利用数值计算方法进行了索力分析，得出了各个索力的大小和方向。

最后，通过稳定性分析，确定了拱桥的稳定性情况，并采取了合适的措施提高拱桥的稳定性。

关键词：下承式钢管混凝土；系杆拱桥；索力分析；稳定性研究1. 引言下承式钢管混凝土系杆拱桥是一种优秀的工程结构，具有承载能力大、抗震性能好等优点。

其中系杆拱桥作为其重要组成部分之一，承担着承载车辆和风荷载的重要作用。

因此，对系杆拱桥的索力分析和稳定性研究具有重要意义。

2. 系杆拱桥的力学分析系杆拱桥是由上、下承重拱肋组成的，上弦杆与下弦杆通过系杆相连接。

在荷载作用下，上弦杆受到压力，下弦杆受到拉力，系杆受到拉力。

为了分析系杆拱桥的受力情况，可以采用力学方法进行分析并绘制受力示意图。

3. 索力分析3.1 数值计算方法采用有限元方法进行计算，建立系杆拱桥的有限元模型，并用计算软件进行计算。

3.2 索力计算通过有限元计算，得出了各个系杆的受力情况。

根据静力平衡条件，可以得出系杆受力的方向和大小。

4. 稳定性分析通过对系杆拱桥的稳定性进行分析，可以确定桥梁的稳定性情况。

在稳定性分析中，需要考虑桥墩的稳定性、拱肋的稳定性等因素。

通过数值计算和理论分析，可以得出拱桥在不同工况下的稳定性系数，并评估桥梁的稳定性。

5. 提高拱桥的稳定性为了提高下承式钢管混凝土系杆拱桥的稳定性，可以采取以下措施：- 加强桥墩的设计和施工，提高桥墩的抗侧力能力；- 调整系杆的设计参数，使其受力更加均匀；- 增加拱肋的截面尺寸和数量，提高拱肋的抵抗能力；- 加强桥面的铺装，提高桥面的抗滑能力。

6. 结论通过对下承式钢管混凝土系杆拱桥的索力分析和稳定性研究，可以得出以下结论：- 系杆拱桥在荷载作用下受到压力、拉力等不同的受力方式；- 数值计算方法可以用于系杆拱桥的索力分析；- 稳定性分析可以用于评估拱桥的稳定性情况并提出提高稳定性的措施。

钢管混凝土拱桥空间稳定性分析的开题报告一、研究背景与意义钢管混凝土拱桥是一种新型的桥梁结构，在节能、环保、寿命等方面具有显著优势。

但是由于受空间力学效应的影响，钢管混凝土拱桥的空间稳定性问题受到了广泛关注。

特别是在海洋工程和高速公路等重要领域，空间稳定性的问题更加突出。

因此，针对钢管混凝土拱桥的空间稳定性问题，开展研究具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容与方法本文将从以下角度开展研究：1. 钢管混凝土拱桥的结构特点及其空间力学特性。

分析钢管混凝土拱桥的结构组成和工作原理，探讨其受力性能和空间力学特性。

2. 钢管混凝土拱桥空间稳定性分析方法。

重点研究钢管混凝土拱桥的空间稳定性分析方法，包括有限元分析方法和实验测试方法，并比较其优缺点。

3. 钢管混凝土拱桥空间稳定性的数值模拟与分析。

以某大型钢管混凝土拱桥为研究对象，运用ANSYS等有限元分析软件对其空间稳定性进行数值模拟分析，得到其空间稳定性参数，进而探讨其结构优化方案。

三、预期研究成果本文将对钢管混凝土拱桥的空间稳定性问题进行更全面、深入的分析，研究得出一套适用于钢管混凝土拱桥的空间稳定性分析方法和数值模拟模型，可为类似结构的设计和优化提供指导。

四、研究进度安排第一年：阅读文献，了解钢管混凝土拱桥的结构特点及其空间力学特性，研究钢管混凝土拱桥空间稳定性分析方法。

第二年：进行数值模拟计算，探讨钢管混凝土拱桥的空间稳定性参数，针对问题提出优化方案。

第三年：分析优化方案的应用效果，系统总结本项研究的成果、经验和不足，形成结论和建议。

打印论文并进行最后修改，准备提交论文答辩。

钢管混凝土拱施工阶段抗风性能与成桥阶段稳定性能研究随着钢管混凝土拱桥跨度的不断增大,拱肋在施工阶段和成桥阶段的稳定问题日益突出:在施工阶段,空钢管拱肋常采用缆索吊装法悬臂拼装,此时拱肋仅靠侧向设置的缆风维持面外稳定,结构的面外刚度较低。

在风荷载的强烈作用下,拱肋可能发生大幅振动,并由此导致缆风的断裂和结构的破坏,故应对拱肋在悬臂拼装阶段的抗风性能进行研究;在成桥阶段,闭合的拱形结构已经形成,且风撑的设置使拱肋面外刚度大幅提高,其面外风致稳定问题不再突出,但使用荷载作用下拱肋承受较大轴压作用,其面内整体稳定问题较为突出,因此应对成桥阶段拱肋的面内稳定性能进行研究。

本文选取常用的抛物线型钢管混凝土拱桥作为研究对象,对其悬臂施工阶段的空钢管拱肋抗风性能和成桥阶段的钢管混凝土拱肋面内稳定性能进行研究,具体研究内容如下:(1)针对钢管混凝土拱桥常用的截面类型和截面尺寸,开展了空钢管拱肋节段模型风洞试验,得到了四肢桁式截面和横哑铃桁式截面的三分力系数和气动导纳函数,为后文进行空钢管悬臂拱肋的抖振分析提供了基础。

通过对试验测得的截面升力系数进行分析,得到了拱肋发生驰振的条件。

(2)考虑曲线型拱轴线对抖振分析的影响,采用MATLAB编制了悬臂空钢管拱肋抖振分析程序,并利用经典理论分析结果和桥梁实测结果验证了程序的正确性和适用性。

采用上述程序对不同参数下悬臂空钢管拱肋的风致响应进行了系统分析,提出了悬臂抛物线型空钢管拱肋阵风系数的建议取值。

(3)开展了矢跨比为1/4.5、1/6和1/9的三组钢管混凝土抛物线拱平面内稳定承载力试验,研究了试件在轴压和压弯受力状态下的失稳破坏模式、稳定承载力和约束效应发展规律;通过试验得到了矢跨比和加载工况对钢管混凝土抛物线拱稳定承载力的影响规律。

(4)建立并验证了轴压作用下钢管混凝土抛物线拱的ABAQUS有限元分析模型,对轴压作用下钢管混凝土抛物线拱的弹性和弹塑性稳定性能进行了研究,得到了矢跨比对抛物线拱稳定承载力的影响。

下承式钢管混凝土桁架拱桥模态参数敏感性分析的开题报告一、研究背景和意义钢管混凝土结构是近年来比较常见的桥梁结构形式之一，其具有自重轻、刚性强、耐久性好等优点，在大跨度桥梁设计中应用广泛。

传统的钢管混凝土结构一般采用上承式构造形式，但由于质量和施工等限制，也有一些工程采用下承式构造形式，由钢管承载水平力和垂直荷载，并通过混凝土薄壳弯曲达到纵向刚度。

然而，下承式钢管混凝土结构在实际施工中存在一些问题，如支座刚度影响、轴向摆度等，因此需要针对这些问题进行深入研究。

模态参数是结构动力学分析中的基本参数，其确定对于评估结构的稳定性和动态性能具有重要的意义。

本研究旨在分析下承式钢管混凝土桁架拱桥的模态参数及其敏感性，为其结构设计和改进提供科学依据。

二、研究内容和方法本研究将采用有限元方法，建立下承式钢管混凝土桁架拱桥的数学模型，并进行模态分析。

首先，根据实际工程数据确定桥梁几何参数，进而构建结构单元模型和整体模型；然后进行荷载组合的确定，并进行动态响应分析，得出桥梁结构的模态参数及频率响应曲线；最后，通过敏感性分析评估各参数的权重及其对结构模态参数的影响，为结构改进提供参考依据。

三、预期成果本研究预计获得下承式钢管混凝土桁架拱桥的模态参数及其敏感性分析结果，并探究结构参数对桥梁动态性能的影响规律，为优化设计提供科学依据和建议。

同时，本研究可为类似结构的研究提供参考。

四、研究进度安排1. 收集文献资料，熟悉下承式钢管混凝土桁架拱桥结构特点和有限元分析方法：1周2. 建立桥梁的有限元模型，分析其静态和动态特性：2周3. 进行模态分析，并得到桥梁的模态参数及频率响应曲线：2周4. 进行敏感性分析，评估各参数的权重及其对结构模态参数的影响：1周5. 撰写论文：2周总计：8周。