钢筋混凝土肋拱桥极限分析朱树人

大跨度上承式钢管混凝土拱桥受力性能分析
李子特;王根会;樊江;武维宏;李晓钟
【期刊名称】《铁道工程学报》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】研究目的:为系统地掌握西北地区大温差、峡谷风、高震区共存的复杂建设条件下上承式钢管混凝土拱桥的力学性能,以一座净跨400 m的公路同类型拱桥为例,按照现行设计规范,采用统一模量法建立三维杆系有限元模型,对概率极限状态设计方法要求的静力性能、稳定性、动力特性、抗震性能的组合工况进行全面、系统地分析和计算,为同类型桥梁设计提供参考。

研究结论:(1)温度效应大于汽车荷载效应,拱脚处横风效应突出;(2)双向偏压、偏拉组合受力为单弦杆控制设计状态,拱顶为桁式拱肋承载力的薄弱位置;(3)腹杆、横撑、平联等构件与弦杆构造匹配性较好时,承载力及疲劳性能等易满足受力需求;(4)温度、徐变预拱度比车道荷载大很多;(5)主拱圈在材料、几何、双重非线性下稳定性分别下降了5.5%、11.9%、17.1%;(6)振型相对密集、频率值较小,主振型为面外弯扭振动,具有多方向和多角度耦联性;(7)时程分析结果大于反应谱分析结果,但小于静力工况,拱桥抗震性能好;(8)上承式钢管混凝土拱桥在复杂建设条件下具有良好的受力性能。

【总页数】7页(P32-38)
【作者】李子特;王根会;樊江;武维宏;李晓钟
【作者单位】兰州交通大学;甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.17
【相关文献】
1.大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震损伤分析
2.大跨中承式钢管混凝土拱桥结构受力分析
3.大跨度上承式钢管混凝土拱桥抗震韧性评估
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【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土拱桥结构及受力特点分析某中承式钢管混凝土拱桥拱肋的理论计算跨径为152m，拱肋直径1.5m，厚度为2cm，内部浇筑C50混凝土，计算矢高为47m，矢跨比为1/3，拱肋拱轴线采用倒悬链线，拱轴系数为1.55。

拱肋采用圆形截面，主梁采用扁平流线形钢箱截面，拱肋设18对吊杆。

下部结构为钢筋混凝土拱座及承台接钻孔灌注桩基础。

桥面铺装采用6cm 厚环氧沥青。

钢箱梁主体结构均采用Q345-C钢，钢箱拱肋结构采用Q345D钢，其技术指标应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的相关要求，盖梁及墩柱采用C40混凝土，拱座及承台采用C30混凝土，基桩采用C25混凝土。

桥梁设计荷载为公路-I级，人群荷载5.0KN/m2；环境类别为II类；设计安全等级为一级。

Midas/Civil有限元模型使用Midas/Civil建立全桥模型，本桥3D模型按照桥梁设计选择相应的材料和截面特性。

模型划分共计368个节点，378个单元，其中梁单元360个，桁架单元18个，考虑到的各作用效应有：（1）恒载：自重以及设计荷载；（2）均匀温度：结构因均匀温升、温降，梯度温升、温降产生的作用效应按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定计算。

（3）支座沉降：支座不均匀沉降按1cm考虑。

（4）车辆荷载：按最不利车辆荷载考虑，车辆为公路—I级五车道，人群荷载为5.0KN/m。

本桥考虑2.5%的桥梁纵坡。

模型节点单元见图3。

其中，拱肋单元编号为155~322，共计167个单元。

图1 钢管混凝土拱桥有限元模型永久作用分项系数按照作用对结构承载能力不利的情况选取，可变作用分项系数按照规范的要求进行取值。

各荷载组合系数见表3。

表3 荷载组合系数名称荷载工况组合系数结构恒载自重+二期1.1车辆荷载公路—Ⅰ级1.4支座沉降1cm 1.0温度荷载±20℃ 0.7计算结构自重+二期+车辆荷载+升、降温效应（±20℃）+支座沉降（1cm）作用下的拱肋内力。

钢管混凝土拱肋施工缺陷计算分析及修复高岩【摘要】某铁路钢管混凝土拱桥的拱肋在施工过程中出现了两种缺陷:锚箱区域以方钢棒代替了螺纹钢筋、钢板发生拱肋平面内倾斜.计算结果表明:方钢棒能保证结构的使用安全;采用拱肋开孔、凿除混凝土再浇筑的钢板纠偏修复方式,开孔截面承载力满足要求,修复效果良好.【期刊名称】《国防交通工程与技术》【年(卷),期】2019(017)003【总页数】3页(P35-37)【关键词】钢管混凝土拱肋;施工缺陷;计算分析;修复【作者】高岩【作者单位】中铁十八局集团第五工程有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】U448.2221工程概况某铁路桥为1×75 m简支梁拱，两侧拱肋各采用单根圆钢管，钢管外径1 100 mm,吊杆垂直拱弦线布置，桥型立面如图1所示。

原设计吊杆上锚箱由两块钢板插入钢管拱肋里面的C50混凝土，每块锚箱钢板上有10个孔，每孔穿1根Φ32 mm HRB400螺纹钢筋，锚箱区域构造如图2所示。

图1 桥型立面图(单位：cm)该桥拱肋在施工过程中由于工艺上的原因导致了两个与原设计不符的缺陷：缺陷一，锚箱区域以截面32 mm×32 mm的Q345方钢棒代替了原设计中Φ32 mm HRB400钢筋。

缺陷二，拱肋混凝土顶升过程中第2根吊杆处锚箱钢板发生拱肋平面内倾斜，其影响到后期吊杆的正确就位，如图3所示。

出现此情况后拱肋混凝土停止顶升，导致跨中25 m长混凝土没有灌注。

对于缺陷一，应检算以钢棒代替钢筋后的锚箱承载能力是否符合要求；对于缺陷二，则应考虑如何扶正倾斜的钢板以及过程中导致的拱肋截面受力安全问题。

2承载能力检算2.1 锚箱钢板上钢棒代替螺纹钢筋图2 锚箱区域钢管拱肋构造(单位：mm)原设计螺纹钢筋的使用可以说是对钢管内混凝土与钢板之间粘结力的一种加强，当这种粘结力足图3吊杆上锚箱倾斜状态以抵抗吊杆的拉力时螺纹钢筋的作用得不到发挥；反之，螺纹钢筋将承担由吊杆力导致的剪力作用。

钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力研究的开题报告一、选题背景钢管混凝土劲性骨架肋拱桥是一种结构优秀的桥梁类型，广泛应用于大跨径、复杂地形和海洋等环境下的桥梁建设中。

随着桥梁设计技术水平的提高，钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的应用越来越广泛，因此对其承载力的研究显得尤为重要。

二、研究目的本研究旨在探究钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的承载力，分析不同形态和尺寸的肋拱对承载力的影响，为钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的设计提供科学依据。

三、研究内容（1）钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的概述（2）桥梁承载力的基本理论与公式（3）不同形态和尺寸的肋拱对钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的影响（4）结构的静力分析、动力分析和有限元分析（5）参数分析和优化设计四、研究方法采用文献资料法和实验法相结合的方式，通过收集和分析文献资料，了解钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的设计理论和承载力计算公式；同时通过建立实验模型，进行结构的静力分析、动力分析和有限元分析，探究肋拱形态和尺寸对桥梁承载力的影响。

五、研究预期成果（1）对钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的影响因素进行研究分析，明确承载力计算公式及其应用条件。

（2）分析不同形态和尺寸的肋拱对钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的影响，为桥梁设计提供科学依据。

（3）通过有限元分析和参数分析，优化肋拱形态和尺寸，提高钢管混凝土劲性骨架肋拱桥的承载力。

六、研究难点（1）结构的动力分析和有限元分析（2）参数分析方法的确立七、研究计划（1）阅读文献资料，进行文献综述，明确研究范围和方向。

（2个月）（2）建立实验模型，进行静力分析、动力分析和有限元分析，确定影响钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力的因素。

（4个月）（3）通过参数分析和优化设计，提高桥梁承载力。

（3个月）（4）撰写毕业论文并进行答辩。

（2个月）。

V ol 121　N o 16公　路　交　通　科　技2004年6月JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT文章编号:1002Ο0268(2004)06Ο0064Ο05收稿日期:2003Ο05Ο12作者简介:张树仁(1935-),男,辽宁葫芦岛人,哈尔滨工业大学教授,博士生导师,从事桥梁工程研究1桥梁加固薄弱受弯构件承载力极限状态计算张树仁1,宋建永1,2,王　彤1(11哈尔滨工业大学,黑龙江　哈尔滨　150090;21交通部公路科学研究所,北京　100088)摘要:桥梁结构一般采用带载加固,其承载力应按两阶段受力构件计算。

首先分析加筋和加混凝土两类受弯构件正截面承载力计算方法和计算公式。

另外在试验研究的基础上建立考虑两阶段受力影响的桥梁加固钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式和实用条件,分析两阶段受力对箍筋、弯起钢筋、混凝土和后加补强斜钢板抗剪承载力的影响。

最后给出桥梁加固薄弱受弯构件设计实用计算方法。

关键词:桥梁加固;分阶段受力;正截面承载力;斜截面承载力;公式适用条件中图分类号:U445172 文献标识码:AAnalysis of Ultimate Load Οcarrying Capacity of StrengthenedWeak Bending Member of Bridge sZH ANG Shu Οren 1,SONG Jian Οyong1,2,WANG Tong1(11Harbin Institute of T echnology ,Heilongjiang Harbin 150090,China ;21Research Institute of Highway of M inistry of C ommunications ,Beijing 100088,China )Abstract :The ultimate load Οcarrying capacity of strengthened weak bending member of bridges should be calculated by 2Οstage loading method 1The analysis method and calculation expressions of load Οcarrying capacity of cross section of weak bending members strengthened by steel bar or concrete are established firstly 1The calculation method and expressions of load Οcarrying capacity of inclined section of strengthened weak bending member and its application conditions are discussed on the basis of test analyses ,and the in fluences of 2Οstage loading to shear load Οcarrying capacity of stirrup ,bend up bar ,concrete and steel plates are discussed 1The practical design meth 2od and calculation expressions of strengthened weak bending member of bridge are given in the end 1K ey words :S trengthening of bridges ;S tage loading ;Carry capacity of cross section ;Carry capacity of inclined section ;Applicableconditions of expressions 采用加焊钢筋、粘贴钢板或其他纤维复合材料等方法对钢筋混凝土构件受拉或受剪薄弱区段进行补强,是桥梁结构加固薄弱构件的主要方法之一。

钢筋混凝土拱肋稳定极限承载力研究的开题报告一、选题背景钢筋混凝土拱桥是大跨径桥梁中常用的形式之一，其在大跨度、大荷载条件下具有良好的承载性能和结构稳定性。

而拱桥的拱肋是负责承受桥面荷载并向两端传递荷载的主要构件，它的稳定性对整座桥梁的安全性和稳定性有着至关重要的影响。

当前国内外对于钢筋混凝土拱肋的稳定性分析和研究已经有了很多成果，但是对于拱肋在极限承载状态下的稳定性分析研究相对较少，这对于拱桥设计和实际运用中存在的安全问题造成了一定的影响。

因此，开展钢筋混凝土拱肋稳定极限承载力的研究意义重大。

二、研究内容本研究旨在通过数学建模、有限元分析和实验验证等方法，研究钢筋混凝土拱肋在极限承载状态下的稳定性情况及其影响因素，具体包括：1. 建立钢筋混凝土拱肋的受力分析数学模型，分析在不同荷载作用下拱肋的应力和变形分布情况，并分析拱肋发生稳定性失效的临界荷载情况。

2. 通过有限元分析软件对拱肋进行模拟计算，验证数学模型的正确性，深入分析拱肋在极限承载状态下的稳定性失效形式与机理，探究各因素对稳定性的影响。

3. 设计并开展拱肋稳定极限承载力的实验研究，验证数学模型和有限元分析的准确性和可靠性，获取拱肋在实际的极限承载状态下的变形和破坏情况。

4. 分析实验数据和模拟计算结果，归纳拱肋稳定性失效的机理和规律，提出优化设计和加强措施。

三、研究意义1.通过对钢筋混凝土拱肋在极限承载状态下的稳定性分析研究，可以更全面深入的了解拱肋的性能和特性，揭示其稳定性失效机理和规律，有助于拱桥的设计和优化。

2.与此同时，研究成果还可以为当前已有钢筋混凝土拱桥的安全性评估和监测提供依据，预测桥梁的行为和性能，帮助桥梁运营和养护工作的实施。

3.本研究所涉及的数学模型、有限元分析方法和实验研究技术都具有较高的工程实用价值和科研推广价值，可为类似结构物的研究和分析提供方法和参考。

四、研究方法本研究采用数学建模、有限元分析和实验验证等方法，主要包括以下步骤：1. 建立钢筋混凝土拱肋的受力分析数学模型，通过应力分析和变形分析，求解拱肋极限承载力和稳定性失效形式。

钢筋混凝土肋拱桥的检算分析1 引言自中国最早的石拱桥-隋代赵州安定桥修建以来，拱桥因其跨越能力大、构造简单、易于取材、外形优美等优点成为桥梁的主要结构形式之一。

据不完全统计，我国现有桥梁已超过70万座，其中公路拱桥超过公路桥总量的7%，西南地区更是以拱桥为主要的桥梁结构形式。

钢筋混凝土肋拱桥是由两条或多条分离的平行拱肋，以及在拱肋上设置的立柱和横梁支承的行车道部分组成，与板拱桥相比，能较多地节省混凝土用量，减轻拱体重量，跨越能力较大。

钢筋混凝土肋拱桥在我国修建得较多。

比较典型的桥梁有1990年建成的跨径240m的四川宜宾小南门金沙江大桥、1996年建成的主跨达312m的广西邕宁邕江大桥等[1]。

然而，由于交通量的加大、超重超限车辆的破坏作用、自然灾害及桥梁结构本身材料的自然老化等因素，造成了肋拱桥承载能力降低，影响结构的正常使用甚至对人们的生命财产安全造成威胁。

因而，对既有钢筋混凝土肋拱桥进行检算分析十分必要。

国内外诸多学者[2-10]对桥梁检测及承载能力评估通过荷载试验、模型及理论分析等手段做了大量研究，并取得了诸多成果。

本文结合具体的工程，通过现场检测和有限元计算等方法对钢筋混凝土肋拱桥进行分析，并得到相应结论。

2 检算概述2.1 检测评定依据规范[11]对桥梁外观进行检测，包括对上部承重构件、下部结构、翼墙、耳墙、锥护坡、桥面铺装、栏杆、护栏、排水系统、桥头与路堤连接处，拱轴线变形等。

除测量、记录和拍摄病害外，对主要上部承重构件裂缝缝宽进行测量。

通过外观检测，可以分析桥跨结构现有技术状况，判断桥梁结构能否满足目前使用条件，对本桥结构安全性能提出评估结论，从而确定桥梁加固设计有关尺寸、材料，达到对该桥出做科学、安全、经济加固设计和维修处理的目的。

2.2 计算分析根据桥梁实际的材料及使用情况，计算分析桥梁的刚度、强度、稳定性等情况，对桥梁结构的安全状况做出评估。

本文结合桥梁的结构形式对主拱圈承载力、强度-稳定性及挠度进行了计算。