大跨度钢管混凝土拱桥横向稳定性和横向抗震性分析

• 作 者: 徐叶琴
• 出 处: 浙江大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 钢管混凝土 拱桥 非线性 稳定 抗震 横撑 有限元

本文对钢管混凝土拱桥中的大跨度钢管混凝土拱肋进行了几何非线性、材料非线性和双重非线性内力和位移分析,同时对大跨度钢管混凝土拱桥在横向稳定性和横向抗震性能两方面对不同横撑情况进行了讨论。 研究表明,几何非线性和材料非线性对大跨度钢管混凝土拱肋跨中竖向位移均有影响,其中几何非线性对拱肋跨中竖向位移较小,而材料非线性对拱肋竖向位移的影响很明显,所以实际设计中必须考虑材料非线性的影响,而考虑双重非线性更准确。 为了深入研究大跨度钢管混凝土拱桥的受力情况,对整桥的建模进行分析和简化非常有必要。由于仿真模拟和实际桥跨的差别,文中对边界约束情况、横撑、拱肋刚度、横梁简化等因素进行了分析讨论。对各种模型进行自振频率和自振波形比较和分析后,可以发现拱肋刚度的提高对整桥的整体刚度的提高不如横撑的加强效果明显。 经过对各模型拱桥的几何非线性横向稳定性的计算分析,发现一字撑拱桥的稳定荷载因子为0.52,K撑拱桥的稳定荷载因子为0.59,显示加强横撑有利于增强横向稳定性;另外在横向输入地震波进行弹性计算,发现加强横撑后的横向地震响应比弱横撑拱桥的响应大很多,显示加强横撑不利于抗震性能。 为解决横向稳定性和横向抗震性能之间的矛盾,提出对于中承式拱在拱顶位置布置弱支撑抵抗扭转变形,在L/4的位置和拱脚布置K撑,抵抗拱肋的相对错动,这样既能满足横向稳定要求,又有利于减小横向地震力作用。