拱梁的案例
懸掛網殼結構風壓分布的環境影響因素研究
圖 14 不同風向角下結構表面風壓系數等值線
Fig.14 The isoline wind pressure coefficient on structure surface under different wind directions
從參考點處的風壓系數曲線圖中（圖 15）可以發現：在三種不同風向角的風荷載作用下，有拱梁和無拱梁的懸掛網殼結構風壓系數曲線變化趨勢基本一致，有無拱梁的懸掛網殼結構上下表面風壓分布趨勢大致相同，說明拱梁的存在對于受到風荷載作用的懸掛網殼結構有影響，但影響效果不明顯。對比風壓系數曲線的數值，當拱梁存在的情況下，有拱梁的懸掛網殼結構和無拱梁的懸掛網殼結構在三種不同風向角風荷載的作用下，結構表面的風壓系數在絕對值上都有小幅度的下降，表明拱梁的存在雖對于結構整體受到風荷載作用下的風壓分布不能產生效果比較明顯的增強或削弱，但可以對懸掛網殼結構表面受到風荷載后起到一定的遮擋作用，也可以使網殼結構的抗風能力得到小幅度的提高。故加入拱梁也能提高懸掛網殼結構的安全性。
展開 預應力工字梁模型在施加荷載分析步繼續上拱
請施加預應力工字梁模型，在第一步施加完預應力梁上拱一部分，但在第二步施加集中力荷載時梁為什么會繼續上拱呀（跨中集中力豎直向下）
梁的壓拱效應計算方法
具體說到圖1的梁為什么會算不準，其實道理很簡單，因為真實世界里面沒有像圖1中那樣理想的“梁”存在。任何梁都是有高度的，在受力過程中隨著撓度的變化，梁內部的內力變化也是非常復雜的，絕不是一個“純彎構件”可以精確描述的。具體說來，對于本文研究的問題實際上存在一個特殊的效應，叫做“壓拱效應”，如圖4所示。也就是在梁的變形過程中，其實會形成一個“壓力區”（圖4陰影部分），這個壓力區會產生較大的豎向分量，從而顯著提高鋼筋混凝土梁的承載力。
圖4 壓拱效應
當然，這個“壓拱效應”不是我們發現的，十幾年前，Park等就已經提出了壓拱效應的計算方法，此后很多國內外研究者對這些公式也做了改進和發展。我們這篇論文是在既有研究的基礎上，主要做了兩個方面的改進。
1. Park等提出的方法里面，有一個非常重要的參數，即壓拱效應承載力峰值時加載點的豎向位移Delta。只要這個Delta搞準了，壓拱效應就可以用Park等提出的方法算出來。但是長期以來，一直缺少一個很方便的估算這個Delta的方法。所以本文通過大量試驗數據統計和有限元參數分析，最后建議了以下Delta的計算公式
式中，l是梁的跨度，h是梁的高度。這個公式非常簡便，而且最終預測的梁的承載力精度和大量試驗結果對比也很好（圖5）。
圖5 計算得到的壓拱承載力和試驗結果的對比
2. Park提出的方法中，并未考慮梁上樓板對壓拱效應的貢獻。實際上由于樓板的存在，梁內部的應力會更加的復雜，主要是某些截面由于樓板鋼筋的貢獻，會出現超筋破壞。另一些截面則會由于樓板作為受壓翼緣，導致受壓側鋼筋也達不到屈服應力。這樣就會給截面內力計算帶來很多的麻煩。針對上述需求，本文也建議了考慮樓板貢獻的壓拱效應計算方法，并給出了詳細的計算流程（圖6）。
展開 建立實體拱梁,如何定義坐標
拱軸線
k,1101,,-0.56,0
k,1102,,-0.641,-2.53
k,1103,,-0.813,-5.06
k,1104,,-1.295,-7.59
k,1105,,-1.876,-10.12
k,1106,,-2.612,-12.65
k,1107,,-3.526,-15.18
k,1108,,-4.615,-17.71
k,1109,,-5.883,-20.24
k,1110,,-7.335,-22.70
k,1111,,-8.978,-25.3
k,1112,,-10.817,-27.829
k,1113,,-12.861,-30.36
*do,i,1101,1112,1
l,i,i+1
*enddo
我的問題是怎樣建立坐標讓每個截面都垂直于拱軸線
建出的錯誤模型是這樣的
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這些樹屋，滿足你對森林的所有幻想
拱形的船身結構，由四組三鉸拱木拱梁通過五根圓木連接為整體，每組三鉸拱由左右兩個對稱半拱吊裝拼接，而每個半拱又由兩道十一公分寬的北美花旗松膠合拱梁組合成，拱頂的小交叉真實反應拱結構的對接特征。
中間頂部設置天窗成為室內的景框，天光樹影共徘徊，時而有飛鳥掠過。船頭整面落地窗，即使坐在沙發上亦可感受煙波浩瀚，站上延伸至湖面的超大露臺靠著麻繩網欄桿，憑欄遠眺，野曠天低樹，夜幕降臨，江清月近人。
橋梁歷史上的今天(12月24日)
大橋全線設計雙向六車道，全長52km，主橋為六跨(102m+4x185m+102m)變截面鋼箱連續梁橋，主橋鋼箱梁最高達9m。
3. 2012年12月24日，中國江蘇南京長江第四大橋開通。因其外觀類似著名的美國的金門大橋，被譽為“中國的金門大橋”，但其主跨比金門大橋還要長138m。大橋總長度為5437m，主跨為1418m，主纜分跨為(166m+410.2m)+1418m+(363.4m+118.4m)，主纜垂跨比為1/9.003，主纜索夾外直徑中跨為793mm、北邊跨800mm、南邊跨806mm，主纜采用預制平行鋼絲索股架設方法(PPWS)，全橋共2根主纜，每根主纜從北錨碇到南錨碇的通長索股由135股，北邊跨另設6根索股（背索），在北主索鞍上錨固；南邊跨設8根背索，在南主索鞍上錨固。每根索股由127根直徑為5.35mm、公稱抗拉強度為1770MPa的高強鍍鋅鋼絲組成。加勁梁采用扁平流線形單鋼箱截面，梁全寬38.8m，梁高3.5m。索塔采用混合式結構形式，塔柱為鋼筋砼結構，上下橫梁為預應力砼結構，拱梁、豎桿為鋼結構 ，塔高229.4m。大橋橋面寬33m，為雙向六車道，設計時速120公里，橋體凈空高不小于50米，主通航孔凈寬890米，5萬噸級巴拿馬海輪可通過。南京長江第四大橋是中國跨徑最大的雙塔三跨懸索橋，大橋在懸索橋主跨長度排名中位于世界第八，中國第四。大橋榮獲中國公路建設行業協會頒發的2016-2017年度李春獎。
4. 2013年12月24日，中國湖南長沙瀏陽河大橋全面通車。大橋全長828m，寬42m，主橋為五跨變高度預應力混凝土連續箱梁橋，主橋箱梁采用單箱雙室斜腹板截面，橋跨布置為58m+3x96m+58m。
5. 2015年12月24日，印度查謨和克什米爾巴索赫利大橋(Basohli Bridge)建成通車。
展開 世界最大跨度鐵路拱橋精準合龍，基建狂魔無人可比！
江面到橋面的高度為211米，大橋主跨采用跨度達490米的鋼桁拱梁，一跨飛越怒江天塹，是目前世界上同類型鐵路橋梁的最大跨度。
▲ 怒江特大橋橋型布置
▲2018年12月10日即將合龍的 怒江特大橋
緊挨著怒江特大橋的還有另一座在建的超級工程，這就是全長34.538公里的大瑞鐵路高黎貢山隧道。高黎貢山隧道是目前在建的中國第一鐵路長隧。自2017年12月1日“彩云1號”TBM始發掘進以來，已多次遭遇節理裂隙破碎帶施工，成功處理4次因不良地質導致的TBM掘進受阻。并創造了單班最高進尺21.57米、日最高進尺32.662米、連續3天最高進尺89.855米的良好成績。
▲高黎貢山隧道
怒江特大橋一端連接高黎貢山隧道，另一端連接金剛園隧道。 大瑞鐵路從金剛園隧道出來，通過怒江特大橋 跨過怒江，緊接著就鉆進了高黎貢山隧道。也正是這個原因，使得怒江橋橋面距離溝底最終定格在230m，這就決定了一個大跨度橋梁的誕生。
▲建設中的怒江特大橋
怒江特大橋全橋用鋼量為4.6萬噸，相當于建設6.5座埃菲爾鐵塔的用鋼量。主跨的922根單體近100噸不同規格鋼桿件，要像搭積木一樣，使用80萬顆螺栓在距離江面230米的高空懸空拼裝組合，工程技術難度和風險國內罕見。
▲建設中的 怒江特大橋
▲建設中的 怒江特大橋
▲建設中的 怒江特大橋
▲建設中的 怒江特大橋
主桁拱用鋼量達2.7萬噸，每根鋼桿件都要從下往上吊，每個鋼桿件定位的誤差不超過2毫米，主拱的精度誤差不超過3毫米，這樣才能確保精準合龍。
▲建設中的 怒江特大橋
完成這樣的超級工程需要攻克重重難關。
展開 8月12日項目懸賞
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需求描述：用scdm建立拱行塑料大棚模型，要求拱用梁單元，薄膜用殼單元建立，最后能用model模塊計算。
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從美學理念到結構實現——景觀橋結構賦形創新設計方法研究
圖9 使用陣列組合法對結構賦形
（二）石家河橋陣列組合數據分析與討論
根據陣列組合法最終形成的拱肋組合形式,中間拱肢長、低，兩側拱短、高，拱片間通過橫向V形連桿聯系成整體,V形連桿隨著拱肋的位置變化而轉動，形成富有韻律感的運動序列,并與中拱直吊桿、邊拱斜吊桿對應連接形成合理傳力路徑,實現了建筑造型、橋梁功能和結構受力的統一。
結構體系采用梁體系為主、拱體系為輔的拱梁體系聯合受力模式，既充分利用了變截面PC連續箱梁的承載優勢，又減輕了多肢拱肋的受力壓力；在保證大橋結構安全性、經濟性的同時，使拱肢優美輕巧的建筑造型得以實現。
圖10 賦形后結構受力分析
結構分析結果表明：結構穩定安全系數為10.8，具有足夠的結構穩定安全性。彈性階段標準組合，鋼結構拱肋正應力最大值為-178.3Mpa，符合規范要求。
陣列組合法既可以將構件作為單獨受力構件進行分析，又考慮了陣列構件的相互作用影響。因此在設計中靈活運用了這種組合結構的特點，采用動態平衡設計思路：三根拱肋之間不采用閉合連桿體系，而是采用開放式V撐結構，使三根拱肋之間實現空間力系的動態平衡。
動態平衡的核心思想是：當每一根獨立的構件實現力的平衡，那么結構空間力系整體也就實現了平衡。這種動態平衡設計思想很好地與陣列組合設計方法相適應，解決了結構在“解構-重構”過程中的系統集成問題。
圖11 陣列組合動態平衡受力示意
威海石家河大橋通過陣列組合方式實現了景觀橋從美學設計到結構賦形之間的無縫過渡；通過不同形態、矢跨比和長度的拱肋結構相組合，實現設計美學意向表達；通過空間力系動態平衡實現各拱肋受力的平衡和協同作用。橋梁的景觀效果和結構受力均達到了預期目標，使橋梁成為威海濱海灣新區的標志性景觀。
展開 橋梁歷史上的今天(1月18日)
元通大橋為下承式鋼管拱連續梁組合體系。大橋全長459m，寬26m，橋跨布置為80m+150m+80m，雙向四車道。大橋于2010年10月20日正式開工，2017年1月18日正式通車。
10. 2018年1月18日，中國北京東單路口北天橋改建工程開通。東單路口北“銀街天橋”建于1999年，已經成為長安街周邊一處地標性建筑，但由于建造年頭久遠，鋼結構橋梁銹蝕嚴重，于2017年11月拆除重建。改造后的天橋為鋁合金桁架結構，橋梁全長58米，寬3.85米，單跨跨徑達到52米，是中國國內單跨最大的鋁合金桁架天橋。
來源：敦樸小兵
橋梁歷史上的今天(12月10日)
大橋主橋為世界首例四線系桿拱連續梁結構，主橋孔跨布置為77+3x156.8+99m，上部結構為預應力砼連續梁+鋼管砼柔性拱組合結構，全長626.2m，主梁采用單箱四室直腹板變高度預應力砼箱梁，橋梁頂寬29.4m，底寬23.6m，墩頂箱梁高8.6m，跨中梁高4.2m，采用三向預應力。
來源：敦樸小兵
2018年7月中國橋梁榜Top10
橋梁全長1206.06m，全橋設34個墩臺，橋梁孔跨采用現澆連續梁和簡支T梁連續梁施工。全橋孔跨布置為:(11-32m+2-24m+1-32m+1(76+160+76)m連續梁拱+1-32m+1-24m+5-32m+2-24m+6-32m+1-24m)。其中該橋15號-16號墩大跨段總長313.6米連續梁跨越總寬35米的沈海高速。該橋主橋為預應力混凝土連續梁與鋼管混凝土拱組合結構，是全線跨度最大的連續梁鋼管拱結構，拱肋采用等高度啞鈴型截面，截面高度3米，寬1米，上下弦管直徑為1.0米，壁厚16mm，上下弦管中心距2.0米，中間通過16mm鋼腹板連接，材料為Q345qD鋼。拱肋間橫向中心距11.8米，矢跨比1/5，設計矢高32.12米，軸線為二次拋物線。
8. 2018年7月29日，中國四川巴塘水電站右岸場內交通工程上游索道橋下行橋驗收通車。上游索道橋設計為單跨雙幅索道橋，分為上行橋和下行橋，橋面寬6.5米，單車道4.5米，上行橋跨160m，下行橋跨150m，兩端與兩岸1號道路和2號道路相接，設計荷載均為單車60噸，上行橋已于2017年11月9日驗收通車。
9. 2018年7月1日，中國廣東江湛鐵路陽江的江茂段國道325特大橋建成通車。大橋全長2668.75米，其中26號至30號墩采用門式墩，跨越國道線；57號至60號墩采用1聯（65米+136米+65米）連續梁拱橋。
10. 2018年7月1日，中國廣東江湛鐵路陽江的漠陽江特大橋建成通車。漠陽江特大橋橫跨漠陽江東河、中河、西河三段，全長8053米，是江茂段在陽江境內最長的橋梁。大橋主跨為下承式鋼桁梁結構，跨徑134米，是目前國內跨度最大的雙線鐵路簡支鋼桁梁。
11. 2018年7月30日，中國四川自貢富順縣趙化大橋建成通車。
展開 鋼箱梁系桿拱橋靜動力分析
摘要: 以某下承式鋼箱梁系桿拱橋為研究對象,利用有限元軟件MIDAS/Civil建立橋梁仿真模型,對施工和成橋階段的靜力?動力特性進行分析?結果表明,成橋狀態下受力和承載能力均滿足規范要求,極限承載力狀態下主梁?拱肋及吊桿的動力特性滿足規范要求?
關鍵詞: 橋梁;鋼箱梁系桿拱橋;靜力分析;動力分析
系桿拱橋按先梁后拱施工,當主梁承受荷載作用時,荷載通過吊桿傳遞給拱肋,使其與主梁共同分擔荷載,充分體現了梁受彎?拱受壓的受力特點?其獨特性能使其成為土木領域學者潛精研思的方向,如戴公連等采用有限變形理論,考慮幾何非線性的影響,對連續鋼管拱系桿拱橋進行了穩定性分析;李新平等基于倒拆法和影響矩陣法,利用ANSYS軟件對空間系桿拱橋的吊桿張拉力進行了研究;劉釗基于最小應變能原理,對有無約束條件下系桿拱橋的吊桿最優內力進行了研究;張振偉等對正常使用和承載能力極限狀態下飛燕式系桿拱橋的靜動力特性進行了分析;黃云等采用基于纖維單元模型的核心砼本構關系,考慮鋼管徑向應力梯度影響的套箍效應,對灌注拱肋弦管砼工況和成橋運營階段結構穩定性進行了分析?該文以某下承式鋼箱梁系桿拱橋為研究對象,分析其在施工和成橋中的靜力及動力性能?
1 工程概況
賞月路橋位于湖南省長沙市賞月路起點附近,上跨龍王港河道,為跨越龍王港連接梅溪湖西延線與梧桐路的橋梁工程?主橋采用鋼箱梁系桿拱橋結構,引橋采用簡支現澆箱梁結構,跨徑布置為18m+78m+18m?兩側懸挑濱河慢行步道,橋面寬度為37.4~46.4m,為雙向六車道?鋼主梁為兩幅,縱向包括3道腹板和1道外封板的扁平箱梁截面,截面尺寸見圖1?
主橋采用跨徑為75m的系桿拱肋,主拱和鋼主梁互相垂直,取二次拋物線為其設計拱軸線;系桿設在橋面中央,為鏤空結構,以平衡拱腳推力;雙拱放置在橋面中心,采用工字形橫梁連接,間距3m,與吊桿對齊;
展開 橋梁歷史上的今天(8月28日)
4. 2004年8月28日，中國廣西柳州的紅光大橋建成通車，紅光大橋為主跨380m的鋼板梁懸索橋，懸索橋跨徑組合為118+380+134m。
5. 2005年8月28日，瑞典斯德哥爾摩的新奧斯塔大橋(New ?rsta Bridge)通車。新奧斯塔大橋為鐵路橋，橋長833m，采用預應力混凝土變截面箱梁。橋梁顏色采用了瑞典建筑傳統的“法倫紅”顏色，為了得到棕紅色的混凝土，使用了350噸的氧化鐵顏料，該橋昵稱為“法倫香腸”(瑞典傳統香腸)。該橋設計師為曾獲得普利茲克建筑獎的英國建筑師諾曼·羅伯特·福斯特，他的代表作有香港匯豐銀行大廈。倫敦的瑞士再保險大樓(昵稱小黃瓜)、蘋果公司新樓“蘋果公園”等。
6. 2006年8月28日，中國重慶的石板坡長江大橋復線橋通車。石板坡長江大橋復線橋為連續剛構橋，主跨采用混合梁形式，跨徑組合為87.75+4x138+330+133.75m，主跨330m，為世界第一跨徑梁橋。復線橋與舊橋并列相隔很近，為了避免橋墩在航道上形成“巷道效應”，滿足通航要求，決定在330m跨的中部108m采用鋼箱梁取代混凝土梁。在每邊混凝土梁和鋼箱梁之間采用2.50m的鋼-混接頭過渡。
7. 2013年8月28日，中國南寧的凌鐵大橋通車。凌鐵大橋主橋為下承式鋼管混凝土梁拱組合橋，不設置柔性系桿，采用梁體預應力平衡水平推力，跨徑組合為45m+2x132+2x45m。
8. 2015年8月28日，中國廣東廣州的從化花卉大道大橋通車。橋梁呈東西走向，橋長791.8m，橋寬35m，雙向4車道，主跨60m。
展開 湖北的橋：持續在大跨度上的突破
拱肋采用空間變截面桁架結構，拱軸線采用懸鏈線形，拱軸系數為2.0。桁架拱采用2片主桁，主桁采用柏式桁架，拱頂、拱腳截面徑向高度分別為12米、14米。大橋主要特點：
①主橋為主跨519米鋼箱桁架拱，橋長531.2米，主跨跨度居于同類橋梁世界第三，是世界最大跨徑全推力拱橋。
②在大跨度中承式拱橋中首次提出“縱向部分固接+縱向彈性約束+橫向多點拉索減震”大跨度中承式拱橋橋面梁支承體系，有效地兼顧了長立柱的穩定性和支座縱向承載能力，在罕遇地震作用下，利用多個拱上長立柱的水平剛度、拱梁之間的彈性約束限制橋面梁縱向位移。橫橋向支座采用拉索組件進行減震。
③“承壓板格構+預應力”的完全承壓式鋼-混復合拱腳連接構造在弦桿外、承壓板頂施加預應力，弦桿對應拱座截面受力為局部承壓，其受力模式明確，有效消除了拱座開裂等病害的隱患；拱肋弦桿的彎矩轉換為軸力，通過埋置于拱座內的預應力錨梁平衡，弦桿軸力和預應力預壓力通過端部的承壓板格構傳遞至拱座，傳力途徑清晰。
④研發了大噸位300Mpa超高應力幅鋼絞線拉索體系工程產品，具有索體超耐久性防腐、抗疲勞性優越、錨具結構尺寸小的優點。大橋已于主拱2018年5月合龍，預計2019年底建成通車。
本文刊載 / 《橋梁》雜志 2018年 第5期 總第85期
作者 / 詹建輝
作者單位 / 湖北省交通規劃設計院股份有限公司
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