拱肋

拱桥主拱圈的骨架

拱肋是拱桥主拱圈的骨架。拱肋在安砌拱波的过程中，它承受本身自重，横向联系构件，拱波及相应施工荷载。

设计要求

拱肋的设计除应能满足在吊装阶段的强度和稳定的要求外，还应满足截面在组合过程中各阶段荷载作用下强度的要求。

设计取值分析

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。

钢管混凝土结构在中国桥梁工程中得到了广泛应用，作为一种组合结构，钢管混凝土设计刚度的取值会对应力、变形、稳定性以及动力特性的计算结果产生影响；同时钢管混凝土拱桥大多为超静定结构，刚度的变化对内力的计算结果也会产生影响，因此，钢管混凝土拱肋截面设计刚度该如何确定是桥梁设计过程中一个比较重要而又急待解决的问题。

钢管混凝土拱桥拱肋截面形式主要有单圆管、哑铃形以及桁式截面等。针对国内外钢管混凝土设计规范或规程中对于截面刚度计算中的差异进行了比较；则对刚度取值变化对钢管混凝土单圆管拱桥静、动力性能计算结果的影响进行了分析；进一步分析了其对哑铃形钢管混凝土拱桥的影响，并给出了设计刚度取值建议。研究发现，由于单圆管与哑铃形(统称实体肋拱)同为实体截面，因此，刚度取值的影响十分相似，但尚缺乏对桁式拱桥刚度取值的分析。

拱桥受力影响

以建设中的九堡大桥主桥为背景，研究外倾式拱桥的拱肋处于不同倾斜角度时对结构受力产生的影响。采用ANSYS建立该桥三维有限元模型，计算在仅有恒载作用时主拱肋外倾角分别为0°、5°、12°、20°四种工况下该桥各部分的受力，并分析在成桥状态下该桥的第1类稳定问题。分析结果表明：主拱肋外倾角变化对主、副拱肋，主梁以及主、副拱肋间连杆的内力影响较大；当主拱肋外倾角在5°和12°时结构稳定系数明显高于其他情况；主拱肋外倾角由0°增加到20°时，结构第一阶失稳模态均为拱肋体系的整体弯扭失稳。

在桥梁结构中拱桥是结构形式变化最丰富的一种桥型，梁与拱的位置关系有下承式、中承式和上承式3种，而主梁和拱肋的结构形式又有多种。拱肋平面垂直于桥平面设置是最早应用的结构形式，拱肋间可设置横撑以提高其面外整体稳定性。随着计算方法和施工技术水平的提高，出现了拱肋向内倾斜的提篮拱，这种形式的拱桥拱肋间相互提供支撑作用，以提高拱肋的面外整体稳定性。为了改变拱肋的传统结构形式，出现了拱肋向外倾斜的外倾式拱桥(蝶型拱桥)。外倾式拱桥最早出现的景观桥、人行桥等受力不大的结构中，而该桥型开始在大跨度桥梁中应用。

在已建的外倾式拱桥中主梁的宽度和跨度往往由车流量及通航条件决定，而主拱的倾斜角度没有具体的判别准则。以建设中的九堡大桥主桥(外倾式异形空间拱桥)为背景，研究外倾式拱桥的拱肋处于不同倾斜角度时对结构受力产生的影响，以为该桥型的设计和施工提供参考。

施工吊装计算

钢管混凝土拱桥拱肋节段吊装施工过程是一个复杂的过程，为了保证最终的成桥线型和受力状态满足设计要求，对其采取施工阶段的监控是十分必要的。本文以在建的江西省吉安市白鹭钢管混凝土拱桥为施工背景，制定施工监控方案。在稳定性满足要求的前提下，对变形、应力(变)进行双控，且以变形控制为主，严格控制各个控制截面的挠度和拱轴线的偏移，同时兼顾考虑应力(变)的发展情况。

钢管混凝土拱桥斜拉扣挂施工方法存在索力调整次数过多、施工工期较长等一些不足。拱肋吊装施工中扣索一次性张拉的施工方法能够克服这些不足，具有显著的优点。而该施工方法的关键所在是准确计算拱肋吊装阶段各拱段控制点的预抬高值和扣索索力值。首先建立了吊装节段拱肋控制点预抬高值和扣索索力值计算的三维有限元优化算法，该法采用有限元方法进行仿真计算，将优化理论引入钢管混凝土拱桥吊装施工中，采用一阶分析方法进行反复迭代计算，最终得到各吊装节段拱肋控制点预抬高值和扣索索力值。

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