大跨連續(xù)剛構(gòu)拱組合橋仿真計算分析

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1、北京交通大學碩士學位論文荷載，亦即都承受軸向力和彎矩，充分發(fā)揮被組合的簡單體系的特點及組合作用，以達到節(jié)省材料和降低對地基的要求的設(shè)想。拱式組合體系既具有拱橋的特點又具有梁橋的特點。梁橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)形式，下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)僅承受向下作用的力。由于外力作用與承重結(jié)構(gòu)的軸線幾乎是垂直的。因此，與其它體系相比，對于同樣的跨徑，在相同的外力作用下，梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩較大。由于梁式橋橋面平坦，建造架設(shè)方便，地基的適應(yīng)能力強，因此，在中小跨徑的橋梁中，梁式橋仍廣泛采用。拱式橋主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈，這種結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，使拱圈產(chǎn)生與荷載所引起的破壞

2、效果相反的彎曲作用，由于這種抵抗能力，致使外力對于拱的彎曲破壞作用顯然地減小。未加系桿的拱式橋，拱腳具有水平推力，對下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)引起不利作用，而系桿拱橋通過施加系桿可以平衡水平推力，減弱對下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的不利影響。拱橋的最為突出的優(yōu)點是造型優(yōu)美，它被比喻為天上的彩虹。正因為如此，在幾千年來的橋梁發(fā)展中，拱式橋依然充滿著旺盛的活力。拱式組合體系橋就是將主要承受壓力的拱肋和主要承受彎矩的行車道梁組合起來共同承受荷載，充分發(fā)揮梁和拱的特點及組合作用，以達到節(jié)省材料和降低對地基的要求的設(shè)計構(gòu)思。1．2拱式組合橋的分類及特點1．2．1無推力的拱式組合體系根據(jù)拱肋

3、和系桿(梁)的相對剛度不同，無推力拱式組合體系可劃分為柔性系桿剛性拱、剛性系桿柔性拱、剛性系桿剛性拱三種體系，常稱為系桿拱【2】。1)柔性系桿剛性拱柔性系桿剛性拱組合體系是假定系桿和吊桿為柔性桿件，其實際剛度相對于拱肋非常小，嚴格地講，只有在拱肋與系桿的剛度比趨于無窮大時才能成立，即若拱肋與系桿采用同種材料時，必須有氏／如≈00，但在實際工程中，系桿作為一種結(jié)構(gòu)總有一定的剛度，根據(jù)內(nèi)力按剛度比分配的原則，系桿也應(yīng)分到一定的彎矩，此時，就出現(xiàn)了另一種假定，即當Efl，，I脅／E系I系<1／80時，就可以忽略系桿承受彎矩的能力，認為組合體系中的彎矩均由拱肋承

4、受，系桿只承受拉力，不承受壓力和彎矩，拱肋按普通拱橋的拱肋一樣考慮，為偏心受壓構(gòu)件。又由于系桿為柔性，只受軸力，所以當基礎(chǔ)發(fā)生不均勻位移時，結(jié)構(gòu)內(nèi)也不產(chǎn)生附加內(nèi)力。鋼筋混凝土柔性系桿剛性拱組合體系橋梁適用跨徑為20～90m。根據(jù)河床地質(zhì)條件也可以布置成懸臂或連續(xù)體系，矢跨比一般為l肚l／5。拱肋高度：2引言h=(1／25～l／50)L。柔性系桿剛性拱是無推力組合體系中出現(xiàn)得較早的一種類型，曾得到廣泛應(yīng)用，但在向更大跨徑發(fā)展和承受更重的荷載時，就必須加大拱肋尺寸，柔性系桿與剛性拱肋的連接部位更趨復雜化。與其他拱式組合體系相比，柔性系桿剛性拱用料多，施工不便

5、，因而在大跨重載條件下較少采用。2)剛性系桿柔性拱剛性系桿柔性拱組合體系中，拱的推力傳給剛性系桿承受為外部靜定體系。由于體系外形有粗大的系桿和纖細的拱肋，稱為蘭格爾梁。這種體系拱肋與系桿的剛度比相對小得多，即當E肋I肋／E系I系<1／80時，形成剛勁的系桿和纖柔的拱肋。由于內(nèi)力按剛度分配，可以認為拱肋中的彎矩遠較系桿承受的彎矩小，因而可以忽略拱肋中的彎矩，認為拱肋只承受軸向壓力；系桿不僅承受拱的推力，還要承受彎矩，為拉、彎組合的梁式構(gòu)件。該體系以梁(系桿)為主要承重結(jié)構(gòu)，柔性拱肋對梁進行加勁，所以稱為剛性系桿柔性拱。剛性系桿柔性拱由于拱肋尺寸纖細而沒有中

6、、下承式拱和柔性系桿剛性拱那樣粗大拱肋的沉重壓抑感，又由于較大尺寸的剛性系桿使立面形狀重心下移而使人產(chǎn)生穩(wěn)定感和安全感，同時由于在建筑藝術(shù)上具有較輕巧美觀的造型和施工方便的條件，適用于建造城市橋梁和跨線、跨運河橋梁。剛性系桿柔性拱相當于把桁架弦桿與梁結(jié)合起來，組成以梁為受力主體、曲線桁架對梁加勁，梁在兩端點簡支而在各吊點為彈性支承的組合體系，其跨度遠大于簡支梁，建筑高度又比同跨度的連續(xù)梁高度小得多，實用跨徑已超過lOOm。矢跨比常為1／5～1／7，拱肋高度常取為M斜／M噼≈1／1．6～1／6，剛性系桿高度：一般為H=(1／25～1／35)L。根據(jù)地形地質(zhì)

7、條件也可以布置成有短懸臂或連續(xù)剛性系桿的梁拱組合體系。由于體系的內(nèi)力分布較均勻且拱是對梁起加勁作用，剛性系桿與吊桿、橫撐可以組成剛度較大的框架，拱肋不會發(fā)生面內(nèi)“S”形變形，故在實用跨度內(nèi)拱的穩(wěn)定性有充分保證。3)剛性系桿剛性拱剛性系桿剛性拱的構(gòu)造和性能特點介于柔性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱之間。當剛度比E肋1肋／E系1系<1／80-80時，系桿和拱肋均有一定的抗彎剛度，荷載引起的彎矩在系桿和拱肋之間按剛度分配，不能略去不計。它們共同承擔軸力和彎矩，計算模型不忽略這些因素，故內(nèi)力計算比較接近真實狀況。系桿和拱肋的端部是剛性連接的，體系為外部靜定而內(nèi)部超靜

8、定結(jié)構(gòu)，超靜定次數(shù)為3+n(n為吊桿根數(shù))。由于拱肋和系桿均為剛性，這種組合體系