桁架拱桥大跨度钢桁架拱桥关键问题研究图文

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第５章大跨度钢桁架拱桥的极限承载力分析和破坏机理研究

５．３大宁河大桥成桥状态下非线性影响分析和极限承载力研究

５．３．１大宁河大桥结构计算模型孤川

大宁河大桥为主跨４００ｍ的上承式钢桁架拱桥，矢高８０ｍ，桥面系采用钢．混凝土组合梁形式。在空间计算模型中，全桥共计８２９个节点，各类型单元１８５０个。其中主桁的上下弦杆、腹杆、横联、平联等杆件均采用ＢＥＡＭｌ８８单元，共分为７种不同截面形式，所有单元之间按刚接处理；拱上立柱中各种杆件也均采用ＢＥ√气Ｍ１８８单元，共分为５种不同截面形式，所有单元之间按刚接处理。桥

面系采用ＢＥ枷４单元，分为２种不同截面特性。全桥的边界条件及组成部分之

间的连接形式见表５．１。图５．Ｉ、图５．２、图５．３为大宁河大桥的全桥三维模型图及平纵联、横联模型图。

表５－ｉ大宁河大桥稳定分析的边界条件及组成部分之间的连接形式自由度

拱脚与基础之间连接桥面系与边墩之间连接桥面系与盖粱之间连接

１０１

ｙ

０，

１１１

ｌ００

０，１００

Ｏ。１００

ｌ１１

注：ｘ表示顺桥向，Ｙ表示竖向，ｚ表示横桥向。“０”表示自由，“ｌ”表示在该方向上有连接。

图５．１大宁河大桥三维有限元模型

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，

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图５．２大宁河大桥平纵联模型图

图５．３大宁河大桥横联模型图

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５．３．２大宁河大桥非线性因素对内力和变形的影响

为了分析非线性因素在拱桥发生破坏过程中对结构内力和变形产生的影响，下面分别对单倍恒载及３．５６９倍恒载（采用考虑双重非线性得到的极限荷载

结果）下根据不同分析方法得到的内力和变形加以比较。计算结果如下：

表５－２大宁河大桥单倍恒载下不同分析方法的内力与变形比较表

不同分析方法线弹性分析结果几何非线性分析结果

两者差异不同分析方法线弹性分析结果几何非线性分析结果

两者差异

拱顶处位移（ｃｍ）

２５．７２６．０１．１２％

四分点处位移（ｃⅢ）

ｌＬ３１１．２一０．０９％

拱脚处位移（ｃｍ）

０００％

拱顶处轴力（ｋＮ）

Ｉ．８３５６Ｘ１０４ｉ．８５６８×１０‘

１．１５％

四分点处轴力（ｋＮ）

Ｉ．７９３６×１０‘１．７９０８×１０‘

一Ｏ．０２％

拱脚处轴力（ｋＮ）

２．０７９５×１０＇２．１０４９Ｘ１０＇

ｉ．２２％

震■

”Ｏ１神＇∞１４０Ｉ幻１８０＇钿

拱肋上弦扦位置（?）

单元号

图Ｓ．４大宁河大桥单倍恒载产生的变形图５．５大宁河大桥单倍恒载产生的轴力

表５—３大宁河大桥３．５６９倍恒载下不同分析方法的内力和变形比较表

不同分析方法线弹性分析结果几何非线性分析结果双重非线性分析结果

不同分析方法线弹性分析结果几何非线性分析结果双重非线性分析结果

拱顶处位移（ｃｍ）

９１．４９４．７１７３．４

四分点处位移（ｃｍ）

４０．２３９．１４５．９

拱脚处位移（ｃⅢ）

ＯＯ０

拱顶处轴力（ｋＮ）

６．６１６８×１０＇６．９１３８×１０４７．８０６７Ｘ１０４

四分点处轴力（ｋＮ）

６．４０１４Ｘ１０４６．３５３８Ｘ１０‘６．４９６５×ｌＯ‘

拱脚处轴力（ｋＮ）

７．４２１８Ｘ１０‘７．７７６６Ｘ１０４１１．０４２Ｘ１０４

２Ｖ

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拱肋上弦杆位置（－）

＊乩