上承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥静力分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com上承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥静力分析冯云成47上承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥静力分析冯云成(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安710075)摘要：上承式刚性梁柔性拱桥通透性好、刚度大。为了明确其受力特性，以某大桥初步设计方案为例，采用有限元法分析比较其在活载作用下结构内力随梁、拱的刚度以及矢跨比等结构参数变化的趋势。结果表明：矢跨比对结构内力影响较大；梁、拱在跨中形成整体断面，刚性梁可平衡拱的推力，同时由于拱的推力部分传递到刚性梁内，可减少纵向预应力筋的用量；与同跨径

2、的连续刚构桥相比，活载挠度小，具有较大的竖向刚度。关键词：拱桥；刚性梁柔性拱；轴力；刚度；矢跨比；有限元法中图分类号：U448．22；U441．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2O12)O1—0047—031引言间距为12m，每半拱设5个立柱。梁、拱在跨中部上承式刚性梁柔性拱桥可以认为从桁架拱桥发分(长62．1m)形成整体断面。展而来，只有竖直腹杆没有斜腹杆，相当于把桁架弦杆与梁组合起来，以刚性梁为受力主体，由曲线桁架3静力分析(柔性拱肋)对梁加劲，形成具有刚性梁的曲线桁架。该桥以刚性主梁受弯为主，主梁相

3、当于用立柱其刚度大，跨越能力大，一般用于大、中跨度的桥梁。支承在柔性拱肋上的连续梁。梁受弯、拉(压)，拱肋该桥型通透性好，在山区跨越山谷、河流时，建造上以受轴向力为主。采用桥梁分析程序——“桥梁博承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥，可与大自然浑士”进行结构分析(包括施工阶段)，在墩底固结，拱然一体，且阻风面积相对于连续梁桥较小，有利于抗与梁结合处采用刚性杆连接l_6一。主梁、立柱、拱肋采风。本文以某桥一初步设计方案为例，对上承式预用C5O混凝土，桥墩采用C45混凝土。混凝土的收应力混凝土刚性梁柔性拱桥的静力性能进行分析。缩

4、徐变模式按规范的规定取用，活载为公路一工级，同时考虑了不均匀沉降、温度变化等的作用2设计方案效应。某大桥初步设计方案为一座(110-4-205+110)3．1计算工况m的上承式预应力混凝土刚性梁柔性拱桥(见图为分析上承式刚性梁柔性拱桥的静力特性，以1)。刚性梁采用等截面预应力混凝土结构，箱形断该桥设计方案为基础，通过改变拱肋刚度、柱梁刚面，梁高4．5m，为跨径的1／45．56，顶宽14．75m，度、矢跨比等，进行以下工况的计算分析：①刚性梁底宽7．75m，翼缘悬臂宽3．5m，腹板厚0．5m，顶(梁高4．5m)刚度不变，

5、拱肋高度取1．75，2．0，2．板厚0．28m，底板厚0．35m。拱肋采用矩形空心25，2．5，3．5m；②柔性拱(肋高2．0m)刚度不变，梁断面，高2m，为跨径的1／102．5。顶、底板厚0．4高取4．25，4．5，5．0，5．25m；③刚性梁(梁高4．5m，腹板厚0．75m。拱轴线采用二次抛物线，净矢rn)刚度和柔性拱(肋高2．0m)刚度不变，矢跨比分高33m，净跨径为198m，净矢跨比为1／6。拱立柱别取1／5、1／6、l／7、1／8。拱肋高度变化时刚度比见图1上承式刚性梁柔性拱桥收稿日期：2O11一O9—07作

6、者简介：冯云成(1967一)，男，高级工程师，1990年毕业于同济大学桥梁工程专业，工学学士(E—mail：fengych@ccroad．corn．cn)。学兔兔www.xuetutu.com48世界桥梁2012，40(1)表1。荷载为公路一I级，其它参数按规范取值[7,83。时，虽然推力大但墩底弯矩反而较小。这样就可以表1拱肋高度变化时的刚度比借助刚性梁中的纵向预应力和调整矢跨比来达到减小桥墩内力(弯矩和剪力)的目的。暇苗由于主梁为预应力混凝土结构，且在施工期问1．75通过张拉临时索与拱肋形成桁架结构共同受力，因2．

7、00此，各构件(梁、拱)的内力和变形可通过预应力的布2．25置以及临时索的索力进行调整，使之满足结构受力2．503．50要求。这种调整对刚性梁的内力影响较大。同时，由于梁与拱在跨中形成整体截面，拱内的部分轴力3．2计算结果及分析传递给刚性梁，使梁内产生轴向压力，可减少跨中正3．2．1恒载内力弯矩的预应力钢束的用量。在恒载作用下，拱肋高h一2．0m、矢跨比为1／6成桥后收缩引起的挠度受梁、拱刚度变化的影时结构部分部位的荷载效应见表2。梁高H===4．5响不大，但受矢跨比变化的影响较大，矢跨比大，收m、拱肋高h一2．0rf

8、i时不同矢跨比结构荷载效应见缩产生的挠度大，反之较小。表3。计算结果表明结构的强度、刚度、抗裂性等均3．2．2活载内力能满足规范要求。采用动态加载计算汽车荷载的效应。在汽车荷表2不同梁高结构的荷载效应载作用下，结构内力随梁、拱的刚度变化、矢跨比的梁高m轴N弯．挠挠变化进行分配，结构刚度满足规范要求。限于篇幅，4．258398044