【摘 要】
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近年来,一座座极具空间艺术感和桥梁技术美学的异型拱桥,在城市桥梁建设中获得越来越广泛应用。本文以一座在建的异型菊花拱桥为工程背景,该桥梁造型独特,其偏态的四片拱肋分别从两个边墩的两侧斜跨交汇于中墩中心,为国内首创的新颖桥型。本文主要探讨了结构的静动力特性、拱肋关键节段局部受力、吊杆索力优化及结构稳定性能这几个方面。（1）采用Midas Civil建立全桥杆系有限元模型,对恒活载作用下异型拱桥的裸拱
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近年来,一座座极具空间艺术感和桥梁技术美学的异型拱桥,在城市桥梁建设中获得越来越广泛应用。本文以一座在建的异型菊花拱桥为工程背景,该桥梁造型独特,其偏态的四片拱肋分别从两个边墩的两侧斜跨交汇于中墩中心,为国内首创的新颖桥型。本文主要探讨了结构的静动力特性、拱肋关键节段局部受力、吊杆索力优化及结构稳定性能这几个方面。（1）采用Midas Civil建立全桥杆系有限元模型,对恒活载作用下异型拱桥的裸拱状态及成桥状态分别进行分析计算。分析结果表明:（1）裸拱状态下偏态拱肋具有正型拱肋两端受负弯矩,中部受正弯矩,且主要承受轴压力的的内力分布规律。本桥四片拱肋在先两片拱肋合并再向中墩汇交的区段受力复杂,弯矩值有较大突变。偏态拱肋在近桥台的3/8L处挠度较大。（2）成桥状态下拱肋内力及竖向位移分布规律和裸拱类似,斜吊杆对拱肋的侧向分力作用还使拱肋产生一定横向弯矩,且其对拱肋的轴向分力作用使拱肋轴力图往桥台方向呈微小锯齿状逐节增大。（2）采用有限元模型对异型拱桥的振动特性进行求解,并分析了本桥的前10阶振动模态。各阶振动模态以拱肋的振动变形为主,四片偏态拱肋斜跨布置导致其呈现出复杂的耦合振型模态。（3）采用Midas FEA建立拱肋精细化仿真模型,通过分析恒载及最不利活载组合工况下拱肋合拢段及桥台拱脚的局部受力,得到如下结论:（1）钢混结合段与上节段钢箱拱截面存在突变,该处出现了较大的应力集中,设计时应给予关注。（2）当一拱肋与另一片拱肋合并时,在截面合并连接界面上下部的凹角处产生有应力集中现象;当两片拱肋合成截面与另一拱肋合成截面合并时,在截面合并连接界面上下部的凹角处产生有更大的应力集中现象。（3）桥台拱脚处钢箱拱在固结部位附近区域出现较大应力。（4）采用基于影响矩阵原理的未知荷载系数法,借助杆系有限元模型求解异型菊花拱桥的合理成桥索力,并对吊杆的张拉顺序和张拉轮次方案进行比选,选定张拉顺序方案Ⅰ（4组吊杆同时由拱肋合拢段往两侧桥台拱脚依次顺序张拉）和张拉轮次方案Ⅲ（首轮张拉到设计成桥索力50%的两轮张拉）作为本桥的合理吊杆张拉方案。（5）介绍了稳定理论的相关概念及分类,采用杆系有限元模型对本桥的第一类稳定问题进行数值分析。分析结果表明:本桥拱肋率先发生的是侧倾失稳,起主导作用的是结构本身自重,且各片拱肋的最大失稳变形均发生在靠近桥台拱脚的3/8L截面处。最后通过改变拱肋的斜跨角度、拱肋刚度、吊杆截面尺寸和张拉力、拱肋横撑布置数量等设计参数,分析它们对结构稳定性能的影响规律。本文的上述研究成果为该类桥梁的设计和施工提供了一定的参考价值。
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