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钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

韦建刚 陈宝春

韦建刚, 陈宝春. 钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(2): 34-39.
引用本文: 韦建刚, 陈宝春. 钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(2): 34-39.
WEI Jian-gang, CHEN Bao-chun. Analysis on rib rigidity of concrete filled steel tubular arch bridge[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(2): 34-39.
Citation: WEI Jian-gang, CHEN Bao-chun. Analysis on rib rigidity of concrete filled steel tubular arch bridge[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(2): 34-39.

钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

基金项目: 

福建省重大科技项目 2003F007

福建省科技厅项目 JA07014

详细信息
    作者简介:

    韦建刚(1971-), 男, 广西上思人, 福州大学副研究员, 博士, 从事桥梁工程研究

  • 中图分类号: U442.5

Analysis on rib rigidity of concrete filled steel tubular arch bridge

More Information
    Author Bio:

    Wei Jian-gang(1971-), male, PhD, associate researcher, +86-591-87892620, weijg@fzu.edu.cn

  • 摘要: 为了解桁式钢管混凝土拱肋弦管设计刚度对拱桥受力性能计算结果的影响, 以一座钢管混凝土多肢桁式拱桥为实例, 建立了有限元模型, 进行了弦管截面设计刚度取值的参数分析, 在对已建钢管混凝土桁式拱桥的截面构成进行调查的基础上, 提出了桁式拱桥截面设计刚度取值建议, 即根据不同的计算要求, 混凝土截面刚度折减系数取1.0或0.4。分析结果显示, 按照该建议, 截面的内力计算值为实测值的1.2~1.5倍, 变形计算值为实测值的1.5~1.9倍。可见, 此取值建议可以保证桁式钢管混凝土拱桥的设计具有一定的安全储备。

     

  • 图  1  有限元模型

    Figure  1.  Finite element model

    图  2  弦管内力随抗弯刚度变化的趋势

    Figure  2.  Changing tendences of inner forces for tube with flexural rigidity

    图  3  弦管内力随抗压刚度变化的趋势

    Figure  3.  Changing tendences of inner forces for tube with compressive rigidity

    图  4  拱肋应力随抗弯刚度变化的趋势

    Figure  4.  Changing tendences of rib stresses with flexural rigidity

    图  5  拱肋应力随抗压刚度变化的趋势

    Figure  5.  Changing tendences of rib stresses with compressive rigidity

    图  6  肋挠度随抗弯度的变化趋势

    Figure  6.  Changing tendences of rib deflections with flexural rigidity

    图  7  肋挠度随抗压刚度的变化趋势

    Figure  7.  Changing tendenees of rib deflections with compressive rigidity

    图  8  稳定系数随抗弯刚度的变化趋势

    Figure  8.  Changing tendences of stability coefficients with flexural rigidity

    图  9  稳定系数随抗压刚度的变化趋势

    Figure  9.  Changing tendences of stability coefficients with compressive rigidity

    图  10  有限元模型前五阶振型

    Figure  10.  Five vibration modes of finite element model

    图  11  频率随抗弯刚度的变化

    Figure  11.  Changing tendences of frequencies with flexural rigidity

    图  12  频率随抗压刚度的变化

    Figure  12.  Changing tendences of frequencies with compressive rigidity

    图  13  管径与拱肋高度的比值

    Figure  13.  Ratio of tube diameter to height of arch rib

    图  14  弦管抗弯刚度与截面抗弯刚度的比值

    Figure  14.  Ratio of tube flexural rigidity to section flexural rigidity

    表  1  计算方法

    Table  1.   Calculation methods

    规范 抗压刚度 抗弯刚度
    CECS[8] EA=EsAs+EcAc EI=EsIs+EcIc
    JCJ[9] Esc=0.85[ρEs+(1-ρ)Ec] Esc=0.85[ρEs+(1-ρ)Ec]
    DL/T[10] 查表 查表
    LRFD[11] EA=EsAs+0.8EcAc EI=EsIs+0.8EcIc
    BS[12] EA=EsAs+EcAc EI=EsIs+EcIc
    AIJ[13] EA=EsAs+EcAc EI=EsIs+0.2EcIc
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    表  2  桥例刚度

    Table  2.   Bridge rigidities

    规范 EAx/109kN EIx/(109kN·m2)
    CECS[8] 10.08 0.23
    JCJ[9] 8.69 0.16
    DL/T[10] 9.22 0.22
    LRFD[11] 5.72 0.21
    BS[12] 10.08 0.23
    AIJ[13] 10.08 0.13
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    表  3  影响规律对比

    Table  3.   Comparison of effect rules

    拱肋形式 受力特性计算结果分析
    内力 应力 变形 一类稳定 振型顺序 自振频率
    实体拱肋[5-7] 抗压刚度增大 可忽略 可忽略 可忽略 可忽略 可忽略 可忽略
    抗弯刚度增大 轴力可忽略, 弯矩增大 增大 减小 增大 可忽略 可忽略
    桁式拱肋 抗压刚度增大 轴力可忽略, 弦杆弯矩减小 可忽略 减小 增大 变化过大引起顺序改变 可忽略
    抗弯刚度增大 轴力可忽略, 弦杆弯矩增大 增大 可忽略 可忽略 可忽略 可忽略
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    表  4  刚度折减系数

    Table  4.   Rigidity reduced factors

    计算内容 钢管混凝土拱肋形式
    单圆管及哑铃形 桁式
    αA αI αA αI
    内力、应力、动力特性 1.0 1.0 0.4 1.0
    弹性屈曲与变形 0.4 0.4 0.4 0.4
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-10-21
  • 刊出日期:  2008-04-25

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