上承式异型拱桥的设计

发布时间：2021-10-10 11:47

　　异型拱具有较好的美学特征,常见于景观桥的选型。现有的异型拱桥多为下承式系杆拱,缺乏上承式异型拱桥的应用案例。首先通过两个算例研究了上承式异型拱桥主拱圈受力优化的两种方法:一是改变拱轴线线型;二是采用未知荷载系数法改变拱上荷载分布。文中算例表明,两种优化方法均可用于上承式异型拱桥主拱圈弯矩的优化,且优化效果显著。最后,用某上承式异型拱桥的设计实例介绍了异型拱桥的总体设计思路,为该类桥梁的设计提供了参考。 

【文章来源】：结构工程师. 2020,36(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1 两种异型拱桥造型比较

三种常规的拱轴线中，当异型拱大拱侧采用悬链线，小拱侧采用抛物线时，主拱圈的弯矩最小[7]。在同一坐标系下考察异型拱桥各拱轴线的相对位置，如图2所示，悬链线竖向坐标最靠上，抛物线竖向坐标最靠下，由于异型拱的非对称性，为了使拱截面弯矩最小，须使大拱侧和小拱侧所受的不平衡荷载差值最小，即大拱拱上荷载取小值，小拱拱上荷载取大值。由此推测：在同一荷载边界下，异型拱大拱拱轴线坐标越靠上、小拱拱轴线坐标越靠下的拱轴线组合为最优拱轴线，下面用算例来验证此推测。【算例1】异型拱矢跨比f=1/5，跨径L=25 m，拱顶偏移桥跨中心线δ=2.95 m。主拱圈计算宽度为1 m，拱圈厚度为0.5 m，混凝土标号为C40，不计主拱圈的自重，拱脚采用固结。通过调整大拱侧悬链线拱轴系数m和小拱侧抛物线次数n来改变拱轴线的方程，m分别取4.33、6.5和8.1,n分别取2、1.9和1.8。由此得到的拱轴线在同一坐标系下的相对位置关系及计算图示见图3。

【算例1】异型拱矢跨比f=1/5，跨径L=25 m，拱顶偏移桥跨中心线δ=2.95 m。主拱圈计算宽度为1 m，拱圈厚度为0.5 m，混凝土标号为C40，不计主拱圈的自重，拱脚采用固结。通过调整大拱侧悬链线拱轴系数m和小拱侧抛物线次数n来改变拱轴线的方程，m分别取4.33、6.5和8.1,n分别取2、1.9和1.8。由此得到的拱轴线在同一坐标系下的相对位置关系及计算图示见图3。在不同m和n下对大拱和小拱的拱轴线两两组合，可得到9组不同拱轴线组合下主拱圈的最大弯矩值，如表1所示。结果表明，当保持大拱侧拱轴线不变，小拱侧拱轴线曲线次数越低（即小拱拱轴线竖向坐标越靠下），拱内的弯矩值越小；同样，当保持小拱侧拱轴线不变，大拱侧拱轴线的竖向坐标越靠上，拱内弯矩越小，结论与前述推测相符。

【参考文献】：
期刊论文
[1]上承式异型拱桥拱轴线的选型[J]. 王银刚.  湖南交通科技. 2016(04)
[2]对一种新型拱桥结构的美学分析及内力特性研究[J]. 李丽,李乔.  四川建筑科学研究. 2003(02)
[3]异型拱桥结构内力分析[J]. 李乔,李丽.  公路交通科技. 2001(01)
[4]异型系杆拱桥[J]. 王玮瑶,李生智,陈科昌.  中国公路学报. 1996(01)
[5]异型拱桥——一种新颖的桥梁型式[J]. 王玮瑶,李生智.  上海建设科技. 1994(05)
[6]异型拱结构的设计方法[J]. 黄侨,王宗林,李广义,杜子琼.  东北公路. 1994(03)



本文编号：3428320