下承式钢管混凝土拱桥自振特性研究

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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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。

吊杆及横撑对钢箱梁-钢管混凝土拱桥自振特性影响研究叶梅新莫朝庆罗如登（中南大学土木建筑学院湖南长沙410075）摘要：本文以一座1-80米铁路钢箱梁－钢管混凝土拱组合结构为例，采用大型有限元软件Midas\civil建立其空间计算模型，通过模态分析得到该桥的主要自振振型。

以此为基础，探讨了吊杆、横撑不同布置形式以及横撑刚度对结构自振频率的影响，为同类拱桥的动力分析及优化设计提供一定的参考。

关键词：钢管混凝土拱桥；自振特性；吊杆；横撑中图分类号：文件标识码：引言随着钢管混凝土拱桥结构的日趋轻型化，该桥型的抗风、抗震以及车辆荷载冲击振动等动力问题也备受关注。

特别是近年来，钢管混凝土拱桥逐渐应用到客运专线及高速铁路等铁路桥梁中，对其在高速列车动力冲击荷载作用下的各项性能提出了更高的要求。

而桥梁结构自振频率等动力参数的计算是进行桥梁结构其他动力响应分析以及抗震设计的基础，对合理地进行桥梁抗震设计、抗风稳定性及车桥共振分析等都有着重要的意义。

基于这一目的，研究吊杆及横撑对全桥自振特性的影响，以期为实际工程提供参考和借鉴。

1、工程概况水田中桥是广深港客运专线广州至深圳段的一座1-80m双线铁路下承式拱桥，采用钢箱梁与钢管混凝土拱组合结构，设计时速为线下350 km/h，线上250 km/h，跨越机荷高速公路，两端桥台连接客运专线隧道，地理位置十分重要。

主梁采用五室等高度箱形截面，箱梁宽16.0m。

拱肋采用变高度圆端形截面，截面宽1.0m，截面高2.0～3.0m。

拱轴线为二次抛物线，设计矢高f=22.857m，矢跨比f／L=1：3.5 。

两榀拱肋的中心距为14.5m，共设5道“一字形”横撑。

采用平行钢丝束柔性吊杆，间距为5.5m。

桥台采用一字形重力式桥台，以扩大基础形式嵌固于弱风化花岗岩岩层中，拱脚直接锚固于基岩，箱梁支承于桥台之上，见图1所示。

水田中桥桥址处属于低纬度南亚热带季风海洋性气候区，台风活动频繁，最大风力可达12级，抗震设防烈度为Ⅶ度。

下承式混凝土系杆拱桥动力特性试验研究摘要通过泗水县圣源湖大桥的现场动力特性试验，测试了该桥的频率、振型、阻尼系数及冲击系数等动力参数，并将试验结果与理论分析结果进行了对比分析，为评定该桥的整体受力性能提供了可靠依据，同时也可为同类桥梁的设计与施工积累经验．关键词下承式系杆拱桥；动力特性；有限元分析中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：1工程概况位于济宁市泗水县的圣源湖大桥是该区域景观建设的重要组成部分。

采用（54+62+54）米下承式双肋钢筋混凝土系杆拱桥，设计标准公路—ⅰ级，双向4车道，中跨矢跨比f/l=1/4，计算跨径l=60m，矢高f=15m。

拱肋和风撑采用工字型截面，混凝土材料，拱肋高1.6m，宽1.2m，风撑高1.6m，宽0.6m，系杆采用箱型截面，全桥共设35道预应力混凝土横梁，行车道板采用实心板，现浇成型，图l为该桥的立面图。

图l 圣源湖大桥立面图2 动力特性的有限元分析2.1有限元分析建模根据桥梁结构形式，采用桥梁结构专用分析软件midas/civil进行结构静力分析。

该桥中跨共划分为293个单元，节点划分及结构离散示意如图2所示图2 圣源湖大桥中跨有限元模型2．2 动力特性分析模态分析方法有子空间法、分块兰斯法、power dynamics法、缩减法等。

子空间使用子空间迭代技术，内部使用广义雅克比迭代法，该方法采用了完整的k和m 矩阵，计算精度较高；另外，子空间法适用于提取大模型的少数模态(40阶以下)，所以采用此法。

在该仿真形态下可进行结构动力特性分析，分析计算成果如图3所示一阶阵型图（2.49hz）二阶阵型图（4.03hz）图3 桥梁振型图3 动载试验动力测试主要包括自振特性测试和行车激振试验。

自振特性测试是测试主梁与主塔的自振频率与振型，一般采用脉动法。

行车激振试验包括无障碍行车试验和有障碍行车试验，分别模拟桥面无损伤时桥面行车对桥跨结构的冲击作用。

故该桥动载试验分脉动、跑车、跳车和刹车4个内容。

钢管混凝土拱桥动力特性分析孔祥利【摘要】钢管混凝土拱桥力学模型有多种简化模拟方式,但每种模拟方式是否都能比较接近地反应出拱桥的真实动力特性及其对动力特性影响有多大,还尚未研究.本文将建立三种不同的有限元力学模型,分析其不同的模拟方式对拱桥动力特性的模拟是否相近.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)029【总页数】4页(P136-139)【关键词】钢管混凝土拱桥;双单元法;换算截面法;脊梁式;严密的板桥模型;动力特性【作者】孔祥利【作者单位】江苏联合职业技术学院南京分院,南京210019【正文语种】中文【中图分类】U440 引言分析钢管混凝土拱桥真实动力特性的必备条件是建立一个合适的桥梁动力模型，因此建立符合受力原理的桥梁空间模型是动力分析的关键之处。

钢管混凝土拱桥空间模型的建立实际上就是将实物通过力学抽象，简化成能用于动力特性分析的空间模型，但模型的简化必须使力学模型尽可能地符合实际结构的情况。

本文对同一座钢管混凝土拱桥模拟出三种简化模型，分析这三种不同简化程度的模型对钢管混凝土拱桥的动力特性影响。

1 钢管混凝土拱桥模型简介[1]1.1 总体设计全桥孔跨布置为边跨分别是两孔20m和一孔16m的钢筋混凝土简支T形梁，主跨是256m的中承式钢管混凝土拱桥，全桥总跨度为312m（图1），伸缩缝设置在桥面的梁端与桥台接缝处。

1.2 主拱拱肋主桥拱肋为双肋拱，计算跨径为248m，矢高为50.155m，矢跨比为1/4.945。

每片拱肋由4-1000钢管混凝土组成，用缀板、缀条连接成为钢管混凝土格构柱。

拱轴线是以悬链线为基础的三次样条曲线，沿拱轴采用变高度（拱顶Hi=2.4m，拱脚 Hi=4.842m）、等宽度截面（b=2.4m），两条主肋间中心距11.6m，共设置了12个型撑、17个横撑，每个横撑为空钢管构成的桁式梁。

1.3 拱上立柱及拱肋吊杆根据高度的不同，拱上立柱分别采用直径900mm和直径800mm两种截面的C30钢筋混凝土圆柱，上端与横梁固结，下端用钢制柱脚支承在拱肋上。

下承式连续梁拱组合体系钢桥的力学特性研究开题
报告
一、研究背景及目的
现代交通建设快速发展，钢桥成为大二跨度、重载车辆通行的理想选择，而下承式连续梁拱组合体系钢桥因其结构形式和力学性能特点而备受关注。

该体系结构将下承式梁与钢拱桥体系有机结合，并且其轨道面较低，减少了多个桥墩的使用，降低了工程造价，提高了通行效率。

在实际工程应用中，下承式连续梁拱组合体系钢桥已经被广泛应用，但是对于其力学特性的研究还不够深入。

针对以上问题，本研究旨在通过对下承式连续梁拱组合体系钢桥的力学特性进行研究，揭示其优点和不足之处，为该体系在实际工程应用中提供科学依据，并为其结构设计和优化提供技术支持。

二、研究内容和方法
1. 首先，将对下承式梁与钢拱桥体系的结构形式及特点进行介绍和分析，明确其优缺点。

2. 其次，通过理论分析和数值模拟，分别对下承式连续梁拱组合体系钢桥的静力特性、动力响应、疲劳性能等方面进行研究与分析。

3. 然后，将对下承式连续梁拱组合体系钢桥的监测系统建设和运行状态进行研究与分析，探索其实时监测和预警体系，为保障其安全运行提供技术支持。

4. 最后，通过实际工程应用，对研究成果进行验证和应用，进一步优化下承式连续梁拱组合体系钢桥的设计与施工技术，同时促进其在实际工程中的广泛应用。

三、预期研究成果
1. 建立下承式连续梁拱组合体系钢桥的数学模型和数值分析模型，揭示其力学特性和施工监测体系。

2. 提出下承式连续梁拱组合体系钢桥的设计优化策略，在确保安全性和经济性的基础上提高其承载能力和抗风能力等方面的性能。

3. 探讨下承式连续梁拱组合体系钢桥在实际工程中的施工问题及实时监测体系，为其在实际工程应用中提供技术支持与指导。

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。