特大跨钢管混凝土拱桥结构分析

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发布时间：2022-05-03

资料介绍

2.四初父通大子成郁
610031
【摘要】采用空问分析软件ANSYS,对一座主跨430m的钢管混凝土拱桥方案进行强度、刚度验算，
分析讨论其稳定性和动力特性，说明该设计方案合理可行，并提出结构改进方案和措施。
【关键词】挑桥；钢管混凝土；结构分析；稳定；ANSYS
【中图分类号】U448.22
【文献标识码】A
该设计方案主桥长543.37m,主拱计算跨径为
0
前言
430m,计算矢高78.18m,矢跨比为15.5.拱轴系数
钢管混凝土拱桥与钢筋混凝土拱桥、圬工拱桥
为1.756。
相比较，由于采用钢管这种高强材料，使得自重大大
主拱截面为双肋式，肋中距17m。拱肋为变高
减轻，跨度得以增大；钢管混凝土拱结构轻盈，较为
度等宽的钢管混凝土桁架结构，肋宽4m,拱顶肋高
美观，所以近年来钢管混凝土拱桥得到迅猛发展，如
为6.5m、拱脚肋高为13m。上弦管采用中1200×
巫山长江大桥的钢管混凝土拱跨径已达到460m。钢
24mm钢管，第一节段-第四节段下弦管采用中1200
管作为劲性骨架，为自架设体系，可在工厂制造，在
×35mm钢管、第五节段~第七节段下弦管采用中1200
工地分段吊装架设，施工方便，费用降低。万县长江
×30mm钢管、第八节段~第十五节段下弦管采用中1200
大桥采用钢管混凝土劲性骨架施工，跨径达到
×24mm,钢管内褴C50混凝土；竖杆和斜腹杆均采
420m。由于一般情况下钢筋混凝土拱桥和圬工拱桥
用☐400×600×16mm矩形空钢管：拱上立柱采用口
跨度较小，拱助截面相对较大，材料的强度和架设方
1000×1400×16mm矩形钢箱、钢板条加劲励；盖梁
法是控制因素，稳定问题并不突出。钢管混凝土拱桥
采用带钢板条、U形加劲肋变高度(1168~
与同级别跨度的圬工拱桥比较，恒载相对较轻，随着
1400mm)矩形钢箱梁：桥面系采用跨径21.4m的预
跨度的增大对稳定和动力的影响更敏感，稳定问题成
应力混凝土小箱梁，先简支后结构连续。
为其制约其发展的主要因素之一。在对拱桥进行稳定
1.2材料
分析时，设计者通常把拱肋等效为一压杆进行稳定性
混凝土：主拱上下弦杆钢管内灌C50高强微膨
验算。对于大跨度钢管混凝土拱桥，这种方法只宜作
胀混凝土；桥面系连续梁采用C50预应力混凝土。
为初步设计阶段对方案的简单估算。为了真实反映结
钢材：主拱上下弦杆、竖腹杆、斜腹杆、拱上
构的稳定安全性，可采用模型试验、空间有限元方法
立柱及盖梁采用Q345C钢。
等手段进行分析研究。
钢管混凝土：根据钢管与混凝土弹性模量之比
针对一座主跨430m的大跨钢管混凝土拱桥设计
处理为均一的混凝土截面。
方案，采用空间有限元程序ANSYS对其进行了施工阶
全桥主要构件截面几何特性值见表1。
段及成桥后承载能力检算、空间稳定及动力特性分
表1戴面几何特性表
析，验证了结构设计方案，并提出优化改进措施。
换算
换算弯曲
规格(mm
位置
面积
惯性矩侧的
换算密度
4
(kg'm)
1
结构概况及材料
C50径◆1200×24
拱物上弦杆、第八
一第十五节段下轩
15743
0.178401784
20973
1.1
结构概况
C50径中1200×35
拱助第一节段一第
四节段下弦杆
1.772
0.210
02105
1983.0