梁拱组合体系桥受力性能研究

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简支梁拱组合体系桥属于外部静定、内部高次超静定结构,它将简支梁桥和拱桥两种体系有机结合在一起,是最常用的一种无推力梁拱组合体系。拱肋结构一般为钢管混凝土,桥面上常设置风撑,主要承重构件除拱肋外还有加劲系梁,它与横梁组成平面框架,由吊杆上下相连以达到共同受力的目的。本文以一简支梁拱组合体系桥——云南省绥江县马掌坝桥作为工程背景,对此种梁拱组合体系的受力特性进行分析,得到一些有指导性的结论为同类桥梁结构的设计与施工提供借鉴参考。首先应用有限元理论建立马掌坝桥的平面杆系模型,分析该桥在成桥阶段的受力情况,再从设计的角度改变一些主要的设计参数(矢跨比、拱梁刚度比、吊杆刚度及初张力),比较其对该桥型结构内力和位移的影响。最后通过建立该桥空间有限元模型,对其线弹性稳定性和动力性能进行综合比较分析,得出如下结论:1、在桥梁的设计参数中,矢跨比和拱梁刚度比对该类桥型的内力和位移影响显著,因此对设计人员来说,选取合理的设计参数是十分重要的。2、在使用阶段,桥梁的横向稳定性能良好,吊杆的非保向力效应起了关键的控制性作用。3、在动力性能分析中,发现该桥面外刚度要弱于面内刚度,因此其横向振动较突出,而面内振动出现的较晚。采用反应谱法进行地震作用下的位移响应分析也可以得出同样的结论。由于梁拱组合体系桥型受力较复杂,因此对这种结构的研究尚存在诸多不足,如:混凝土的收缩徐变、拱梁结合处端节点的局部应力、非线性对稳定性的影响等问题,有待于今后深入探讨。
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