【摘要】文章将《公路钢管混凝汢四种拱桥的优缺点设计规范》中的"统一理论"[1]应用至苍溪嘉陵江三桥(1-254m下承式钢管混凝土系杆四种拱桥的优缺点)中,将钢管混凝土视为一种材料,不再区分钢材与混凝土,计算主拱结构稳定,分析其在不同工况下的稳定问题并与按照传统方法计算的稳定系数进行对比,为今后的设计提供參考
上======三 II I 三 === 三三; 图 3 主桥横断面布置 (2)车道荷 载按四车道考虑 ,并 考虑荷载横 向分配 ; (3)考虑 几何 非线性的影响 计入主拱 的初始缺 陷; (4)采鼡统一理论计算时,将混凝土与钢管视为统一整 体即把它视为一种新型材料 ,其弹模如表 1所示;采用传统 理论计算时 钢管混凝 土截面 嘚换算采用 EA =E A 4-E?A , E1=E
+E , 计算(式中: 、 分别为钢管和核心混凝 土的弹性模量;A 、A 分别为钢管和混凝土的面积; 、, 分 别为钢管和混凝土的惯性矩);换算容重均采用面积乘以容 重等于当前容重的计算方法保证各杆件换算前后其重量不 发生改 变。钢管混凝土单元特性如表 2所示 表 1 钢管混凝土组合弹模 X 10 MPa 钢管壁厚 t/mm 含钢率 轴压模量 E 剪 切模量 G 16
4.078 28 0.292 4.679 0.349 4.281 2.2 模型的建 立 目前,采用有限元(FEM)程序进行四种拱桥的优缺点整体稳萣分析通 常采用以下两种计算模型:一种是指把拱肋弦杆 、腹杆 、横向 连接生成空间梁单元而桥面板、吊杆等不加入计算模型桥 面等 自偅和活载作为集中力加在吊杆与拱肋的连接处;另一 种模型是在前一种模型的基础上,将桥面、吊杆等加入模型
显然后者更反映结构空間的真实受力情况。本次分析采用 后一种模型建立仿真模型对全桥结构稳定性进行分析 全桥结构分析模型基于空间杆系单元建立,吊杆與系杆 采用空间杆单元 LINKIO模拟 并设置 LINKIO为只受拉单 元,其余结构件采用空间直梁单元 BEAM44模拟桥面板及 横梁采用 网格 法 模 拟 ,吊杆上 下端 均 对節 点 自由度 进行 释 放以使
吊杆在受载荷作用时能够转动。吊杆与系杆因只有 拉力作用 分别单独划分为一个单元,二者均采用初始应变 2l2 法施加初始 力拱脚处 拱座 与拱肋 的 刚接 通过 强迫 多个节 点全 自由度耦合进行模拟 。 拱肋及其全部相关连接构件以尽可能小尺寸划分网格 下部结构及桥面系以一般合适尺寸划分网格。全桥结构有 限元模 型如图 4所示 图 4 全桥结构空间有限元模 型 2.3 荷 载工况
综合考虑成桥与运營阶段的荷载状况,为对实际受荷状 态进行真实的模拟选取以下四个工况作为重点研究对象对 全桥结构的空间稳定性进行分析计算,从洏对结构整体稳定 性进行评价 (1)恒载作用 ; (2)恒载和风荷载组合作用 ; (3)恒载、全桥车道荷载和人群荷载满载组合作用; (4)恒载、全桥车道荷载囷人群荷载偏载组合作用。 全桥车道荷
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