钢筋混凝土肋型斜拱桥的力学性能分析

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土肋型斜拱桥的力学性能分析
吴卫星1 何扬春2
(1、驻马店市市政工程勘测设计处河南驻马店463000；2、广州大学土木工程学院广州510006)
摘要：斜拱桥的力学特点与正交拱桥有很大区别，文中主要介绍斜拱桥的计算方法，通过钢筋混凝土斜肋拱桥的
空间有限元分析，讨论斜度、横向联系刚度及支承刚度对斜拱桥受力性能的影响，并据此提出相关工程设计建议。
关键词：斜拱桥；有限元；受力性能
1 前言
由于现代道路快速交通的需要．斜桥大量地出
现．对其受力性能和设计计算方法的研究相当活跃
对斜板桥．斜梁桥和斜箱桥等结构．应用模型试验和
电算分析手段进行了大量研究．对其受力性能有了
规律性的了解．并提了一些简化计算方法斜桥
的形式除常见的斜板桥、斜梁桥和斜箱桥外．在桥梁
建筑高度和地形条件受限制时．如城市跨线桥，拱桥
由于具有较大的通行空间也具有相当大的优势拱
桥是我国公路中常见的一种桥梁形式．以拱肋为桥
身主要承重结构．与梁桥相比．在竖向荷载作用下拱
脚处除有竖向反力外．还有水平推力的作用．使得拱
内弯矩大大减小(部分拱桥拱肋只承受轴向压力)。
有效地提高了拱桥的经济性能．扩大了其使用范围．
而且斜拱桥在我国公路上并不常见．故相应的研究
较少．本文就斜拱桥中的受力状况进行分析。
2 工程概况
克山跨铁路桥旧桥为单跨混凝土肋拱桥，拱肋
截面宽450mm、高600mm，净跨径为39m，桥面宽
30m．由11片钢筋混凝土拱肋组成，斜交角为25o，
矢跨比约为1：7．5．混凝土强度等级为C30。该桥旧
桥在2000年曾进行过加固维修．在桥两侧各加设了
2片钢管混凝土拱肋，外径400ram、壁厚8ram。该桥
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加固后的设计荷载为汽一2O．挂一100．其立面及平面
如图1所示。
3 计算结果及分析
3．1 斜度对斜拱桥静力性能的影响
利用MIDAS／CIVIL软件分别建立了斜度 (指
中轴线垂线与
支承线的夹角)
为0。、25o、45。的
3种空间梁格有
限元模型．主要
分析斜度、横向
联系和支承条
件对斜拱桥受
力性能的影响．
它们均考虑了
横隔板和桥面
板的作用该拱
桥为两铰拱结
构．支座采用弹
(b)25。斜拱桥
(c)0o正拱桥
图2 拱桥有限元模型
性支承．有限元模型如图2所示。
为了分析该桥的受力性能．对3种有限元模型施
加3种工况的汽车荷载(每车400kN)，即 ①工况1：
在桥跨中附近加载2辆汽车；②工况2：与工况1加
图1 跨铁路旧桥立面及平面图
载车平行处再
加载l辆汽车：
③工况3：与工
况2平行处．再
加载1辆汽车
各加载工况如
图3所示此时