鋼管混凝土拱橋的案例
超大跨鋼管混凝土拱橋 ANSYS APDL 精細化建模案例介紹 ￥39.9
案例概述
本案例展示了一個基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過程。橋梁主跨超過 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經過充分驗證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結果穩定可靠，可作為工程參考和教學示例的基礎模型。
該案例提供了完整的可運行文件，包括模型文件（TrussArcBridge.cdb）和計算命令流文件（TrussArcBridge.mac），用戶可直接在 ANSYS 環境中加載并執行，也適用于ansys workbench，快速得到結構受力結果。
圖1-1 模型
圖1-2 邊界
圖1-3 位移結果
1.2. 建模思路與單元劃分
模型采用以主拱、吊索、橋面體系為核心的空間有限元結構體系。主拱肋及桁架部分采用 BEAM188 單元，用以模擬具有彎曲和剪切變形能力的空間桿件；吊索采用 LINK180 單元，主要承受軸向拉力，計算效率高且穩定性好；橋面采用 SHELL181 單元，用以反映組合橋面的彎曲與剪切剛度，實現橋面與主拱的合理協同。
材料部分采用彈性模型，鋼管混凝土雙單元法理，既保證了分析的合理性，又避免了復雜的非線性求解過程。邊界條件采用固結與簡支混合形式，可根據不同橋型和設計要求靈活修改。
該模型采用合理的節點耦合與剛度協調方式，確保鋼管與混凝土、拱肋與橋面、吊索與桁架之間的力學傳遞真實可靠。
1.3. 案例文件說明
TrussArcBridge.cdb：為模型文件，包含節點、單元、截面、材料及邊界定義，可直接在 ANSYS 中導入使用。
展開 基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋 ￥3
基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋
單元及材料屬性：
定義所有材料特性
et,1,beam44 !!鋼管特性
mp,ex,1,2.1e11
mp,dens,1,7800
mp,prxy,1,0.3
n,90000,0,0,30 !!參考點
et,2,beam44 !!鋼管內50＃混凝土特性
mp,ex,2,3.5e10
mp,dens,2,2600
mp,prxy,2,0.1667
et,3,beam44 !!縱梁30＃混凝土鋼管特性
mp,ex,3,3.0e10
mp,dens,3,2600
mp,prxy,3,0.1667
et,4,beam44 !!橫梁30＃混凝土鋼管特性
mp,ex,4,3.0e10
mp,dens,4,2600
mp,prxy,4,0.1667
et,5,beam44 !!風撐特性
mp,ex,5,2.1e11
mp,dens,5,7800
mp,prxy,5,0.3
et,6,link10 !!吊桿特性（鋼絞線）
mp,ex,6,1.9e11
mp,dens,6,7800
mp,prxy,6,0.3
keyopt,6,3,0 !只拉吊桿
et,7,beam44 !!蓋梁30＃混凝土特性
mp,ex,7,3.0e10
mp,dens,7,2600
mp,prxy,7,0.1667
et,8,beam44 !!
展開 鋼管混凝土(CFST)受壓構件的承載力計算
3.1 單管CFST軸心受壓構件承載力計算
(1) 鋼管初應力折減系數Kp
鋼管混凝土構件內混凝土達到設計強度前空鋼管的應力稱為鋼管初應力。為了反映鋼管初應力對鋼管混凝土受壓構件承載力的影響，承載力計算中采用了鋼管初應力折減系數Kp.
(2) 鋼管內混凝土脫空折減系數Kd
鋼管內混凝土脫空是鋼管內壁與鋼管內混凝土出現局部脫離的現象，鋼管混凝土拱橋主拱等受壓構件多出現球冠形的鋼管內混凝土脫空現象。產生鋼管內混凝土脫空現象的主要原因是過大的鋼管內混凝土收縮和向鋼管內壓筑混凝土的現場施工環節銜接出現問題。鋼管內混凝土脫空對鋼管混凝土構件承載力和剛度有一定影響，在鋼管混凝土受壓構件承載力計算中要考慮。鋼管內混凝土脫空折減系數Kd 取0.95。
(3) 鋼管混凝土組合軸心抗壓強度設計值fsc
鋼管混凝土受壓構件承載力計算中規定的設計強度值，計算表達式為
3.2 單管CFST偏心受壓構件承載力計算
4 CFST構件的一般構造要求
(1) 鋼管可宜采用卷制焊接直縫管、也可采用螺旋形縫焊接管和無縫鋼管。焊縫必須采用對接焊縫，并達到與母材等強的要求。
(2) 鋼管材料可選用Q235、Q345或Q390，質量等級應根據使用環境選用B級或B級以上。
(3) 混凝土的強度等級，應符合承載力的要求，并與鋼管的鋼號相匹配，其強度等級不宜低于C30。一般情況下，Q235鋼材宜配C30或C40級混凝土；Q345鋼宜配C40、C50或C60級混凝土；Q390鋼材宜配C50或C60級以上的混凝土。
(4) 鋼管接長時，如管徑不變，宜采用等強度的坡口焊縫；如管徑改變，可采用法蘭盤和螺栓連接，法蘭盤應采用帶孔板，使管內混凝土保持連續。
展開 鋼管混凝土受壓構件的工作性能CFST(Concrete-Filled Steel Tube)
鋼管混凝土在拱橋結構中得到廣泛應用。拱橋跨度不大(100m以下)時，主拱可采用單管截面；跨度較大時，可采用啞鈴形截面、多管桁式截面或集束式截面, 如下圖所示。
3 鋼管混凝土受壓構件的工作性能
一般情況下鋼管與核心混凝土同時共同承擔荷載，更多的情況則是鋼管先于核心混凝土承受壓應力。混凝土收縮會使鋼管端頭高于混凝土端面。鋼管混凝土受壓構件有三種加載方式: (1) 加載方式Ⅰ---荷載直接施加于核心混凝土上，鋼管不直接承受縱向荷載；(2) 加載方式Ⅱ---荷載直接同時施加于鋼管和核心混凝土上。(3) 加載方式Ⅲ---鋼管預先單獨承受荷載，直至鋼管被壓縮(應變限制在彈性范圍內)到與核心混凝土齊平后，方與核心混凝土共同承受荷載。
試驗證明，上述三種加載方式對壓力(N)-核心混凝土縱向應變(εc)曲線(簡稱N- εc曲線)的變形特征有顯著影響。
加載方式對N-εc曲線的影響
在荷載作用下，鋼管的縱向應變es與核心混凝土的縱向應變ec并不協調一致。鋼管表面的縱向應變 es 明顯小于核心混凝土的縱向應變 ec, 通常以核心混凝土的 N-ec曲線，作為描述和評價鋼管混凝土受壓構件力學行為的依據。
鋼管和核心混凝土的荷載-應變曲線
鋼管外徑D與其厚度t之比(簡稱徑厚比). D/t ≥ 20的鋼管混凝土軸心受壓短柱的N-ec 典型曲線。在較低的荷載階段，N-ec大致為一直線(圖中的OAB段)。當荷載增加至B點，鋼管開始屈服，其表面或出現呂德爾斯滑移斜線，開始有鐵皮剝落，N-ec曲線明顯偏離其初始的直線。隨著荷載增加而不斷減小，直至C點處 ，荷載達到最大值。
展開 
nonlinear solution!!!!!
我最近在做一座鋼管混凝土拱橋的地震反應分析中遇到了一個問題，請高手指點，我做的是線性分析，可是為什么在分析過程中總是出現nonlinear solution對話框，這不就成了非線性分析了嗎？是不是與模型的大小有關，我的模型比較大，跨度400多米，在整個分析過程中，未激活大變形選項，材料非線性也沒有考慮，我的模型命令流部分見附件，地震輸入命令流如下：
ALLSEL,ALL
OUTRES,ALL,ALL !控制輸出文件的記錄內容
/SHRINK,0 !收縮顯示
/ESHAPE,1.0 !顯示單元形狀
EPLOT
ALLSEL,ALL
NT=2000
DT=0.02
*DIM,AC,,NT
*CREATE,ansuitmp
*VREAD,ac,'accx','txt','e:\', , , , , , ,
(f12.5)
*END
/INPUT,ansuitmp
/SOL
ALLSEL,ALL
ANTYPE,TRANS
TRNOPT,FULL
ALPHAD,0.0391
BETAD,0.2571
kbc,0
nsubst,1,,,1
*DO,I,1,NT
TIME,I*DT
ACEL,AC(I),,
nsel,all
SOLVE
*ENDDO
save
FINISH
Wuxia_san_4.rar
展開 近期橋梁塌落事故(Bridge Collapse)[3月-6月]
1 引言
這個筆記簡要總結了最近三個月發生的橋梁塌落事故, 部分事故案例已經在<鋼筋混凝土結構設計原理>的課堂上做過剖析, 這些塌落的橋梁大部分是跨河大橋. 隨著雨季的到來,可能有更多的橋梁需要接受洪水的考驗. 橋梁塌落可能由多種原因導致的, 不過作為一個巖土工程師, 首先想到的是下部結構, 即橋梁的地基和基礎部分. 下面按時間順序簡要進行回顧, 這些材料將作為今后橋梁工程,巖土工程以及類似課程的案例分析.
2 橋梁塌落案例
(1) 2021年3月29日, 黑龍江方正縣新興大橋(又稱螞蟻河大橋)2號和3號橋墩坍塌，中斷橋梁數十米, 橋梁斷裂的主要原因是冰載荷對橋墩的沖擊, 參看<冰載荷對橋墩的作用(Dynamic Ice Forces on Piers)>.
(2) 2021年4月25日凌晨1時25分左右，在建的宜陽靈山洛河步行橋第四跨(80m)因水勢過大導致滿堂架被沖毀，造成第四跨兩根系梁坍塌，鋼構變形。事故原因是24日19時左右，宜陽縣靈山洛河步行橋所在洛河水位突然上漲；22時30分左右，水位達到最高值，比原常水位高2米左右。凌晨0時，宜陽水文站校正實測流量為395m/s,，最大流量為436m/s，平時流量為30m/s，宜陽洛河段從未出現如此大的水流量。該工程為鋼管混凝土拱橋。該橋上部結構為鋼管混凝土下承式拱橋，橋面系以吊桿連接受力，目前僅完成了鋼管拱結構(鋼管拱內未進行混凝土灌注)及系梁部分，橋梁未達到設計要求的結構受力條件, 無法起到張拉作用，第四跨系梁僅依靠滿堂架支撐，水量過大導致滿堂架沖毀系梁坍塌，該險情未造成人員傷亡。
展開 橋梁歷史上的今天(3月4日)
大橋是目前南半球最長的預應力混凝土橋梁，也是世界第六長橋梁，總長度為10332m，寬27m，主橋采用鋼箱梁橋，主跨跨徑布置為114+200+300+200+114m。
4. 1976年3月4日，德國巴伐利亞森登的泰爾橋(Talbrücke)建成通車。大橋為預應力混凝土T型梁橋，全長196m，主跨為36.2m，跨徑布置為30.1m+3x36.2x+30.2m+27.1m，橋面最大寬度為19.8m。
5. 1976年3月4日，德國漢堡的愛爾伯瑪修高架橋(Elbmarsch-Hochbrücke)開通。大橋為混凝土T型梁橋，全長4359m，主跨為35m，橋寬17.75。
6. 2005年3月4日，中國四川攀枝花法拉大橋建成通車。法拉大橋全長233.74m，橋面寬20m，主橋為中承式鋼管混凝土拱橋，跨徑190m。
7. 2018年3月4日，日本福岡縣久留米市的新神代橋開通。新的神代橋建造在舊神代橋旁邊，全長390.2m，寬22.75m，設雙向四車道，兩側均設有人行道。
來源：敦樸小兵
展開 橋梁歷史上的今天(12月7日)
高明大橋是中國首座中承式鋼管混凝土拱橋，全長1116.2m，跨徑布置為68+4x70+2x100+5x70+60m，主通航孔為兩孔凈跨100m的中承式鋼管砼拱，矢跨比為1/4，非主通航孔為鋼筋砼肋拱，橋寬12m，通航凈空高度22m。
4. 2000年12月7日，德國波茨坦的島橋(Inselbrücke)建成開放。橋梁為自行車和人行鋼拱橋，橋長45.76m，拱跨34m，橋寬4.6m。
5. 2007年12月7日，日本北海道札幌市的手稻橋建成通車。新手稻橋為兩跨連續預應力箱梁T構橋，大橋采用了懸臂施工法，總長度為134m，橋寬9.25m，高38.5m，最大跨度66m，曲線半徑為250m。
6. 2014年12月7日，中國江蘇淮安盱眙縣的淮河三橋建成通車。盱眙淮河三橋主橋為50+85+50m變截面連續箱梁橋，梁高以1.7次拋物線變化，雙向預應力結構，橋寬為24.5m，雙向四車道。
7. 2015年12月7日，中國山東日照莒安大橋正式通車。大橋全長750m，寬度25m，單跨30m，共25跨，為廊式景觀橋。2016年1月經過上海大世界基尼斯總部嚴格考核評選，大橋榮獲“大世界基尼斯之最-最長的廊橋”稱號。
來源：敦樸小兵
展開 鋼管混凝土和鋼骨混凝土規范分享
鋼骨混凝土規范.rar
鋼管混凝土規范.rar
鋼管混凝土組合結構-混凝土本構關系 ￥9.99
在讀研三，參考多篇博士碩士相關論文，得到的鋼管混凝土本構關系，經過多次計算結果較為滿意，
歡迎大家交流
橋梁歷史上的今天(8月21日)
文惠橋姊妹橋為中承式鋼管混凝土拱橋，橋長587.409m，主橋長483.434m，主跨凈跨為108m，引橋長103.975m，橋寬16m，其中引道寬12m，機動車雙向2車道，人行道寬2×2m。
8. 2014年8月12日，瑞士克雷格納特高架橋(Creugenat Viaducts)正式開通。克雷格納特高架橋為預應力混凝土箱梁橋，主跨為104m。
9. 2015年8月12日，加拿大魁北克省科薩普斯卡勒步行橋(Villede Causapscal Footbridge)正式開通。科薩普斯卡勒步行橋為桁架橋，橋長49.5m。
來源：敦樸小兵
各種混凝土本構表格圓鋼管混凝土本構表格等 ￥88
過鎮海本構表格；圓鋼管方鋼管混凝土本構表格；2010規范本構表格；mander約束表格；每個表格都有詳細的損傷因子計算。為保證質量，購買的同學可以加我微信ZP15212526137
橋梁歷史上的今天(9月19日)
大橋是甘肅建的第一座上承式鋼管混凝土拱橋，橋長248m，拱跨180m，橋寬12m。
6.2011年9月19日，芬蘭圖爾庫的磨橋(Myllysilta)開通。橋梁為鋼梁和鋼筋混凝土橋面板，總長93m，跨度27+38+27m，寬度20.5m。為了美觀，設計師在橋梁下包裹了耐腐蝕的雙相冷軋不銹鋼板。
7.2013年9月19日，中國廣東佛山龍灣大橋正式通車。大橋采用跨徑30+125+290+125+30米雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋結構，塔墩固結、主梁為半飄浮結構體系，橋梁寬度32.5米。主塔為鉆石型空間索塔，塔高98米。
8.2014年9月19日，英國泰晤士河惠特徹奇大橋(Whitchurch Bridge)經過翻修重建正式啟用。橋梁由四跨桁架梁組成，跨度為20.3+2x20.75m+20.3m。橋梁獲得了英國土木工程師學會頒發的2015年杰出工程獎。
9.2015年9月19日，美國康涅狄格州珍珠港紀念大橋(Pearl Harbor Memorial Bridge)舉辦了開通儀式。大橋為矮塔斜拉橋，主跨157m，寬度55.4m，有十車道。橋梁于2016年全部開通。橋梁獲得了AASHTO 2016年美國交通獎大獎。
來源：敦樸小兵
展開 橋梁歷史上的今天(1月18日)
大橋為中承式鋼管混凝土拱橋，全長260m，寬21m，一孔過江，主跨為150m，橋底水面距拱頂32m。
4. 2000年1月18日，日本廣島縣吳市安蕓灘大橋建成通車。大橋為懸索橋，總長1175m，主跨750m，塔高119.45m，跨徑組合為170m+750m+255m。
5. 2010年1月18日，中國浙江杭州麻車大橋建成通車。大橋為預應力混凝土變截面連續箱梁，全長1336m，主橋長264m，跨徑布置為72m+120m+72m，引橋長240m，橋寬12m，設計車速60km/h，雙向四車道。
6. 2013年1月18日，中國江蘇鹽城鹽瀆路串場河大橋建成通車。橋梁總長150m，5跨布置，單跨長度30m，分左中右三幅橋平行布置，引道與橋梁等寬，均為70。
7. 2013年1月18日，中國浙江杭州之江大橋建成通車。大橋又名錢江七橋，主橋為116m+246m+116m的三跨空間雙索面拱形塔斜拉橋，索塔采用拱形索塔，中軸線采用橢圓曲線，塔高90.5m，寬41.36m，雙向六車道。
8. 2016年1月18日，中國四川內江隆昌縣人民大橋建成通車。該橋全長462m，寬40m，設計車速40km/h，雙向六車道。
9. 2017年1月18日，中國甘肅蘭州元通大橋正式通車。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。
展開 基于abaqus的大跨度鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁pushover分析 ￥100
想用abaqus做pushover的同學們注意啦，該帖子不容錯過，雖然有點貴但是都是干貨，絕對不虧，另外后續還會推出該新型結構的時程分析以及節點滯回分析，敬請關注。介紹如下：基于實際工程建立了新型結構的單跨兩層有限元模型，對其進行pushover分析，采用倒三角荷載進行加載，采用弧長法進行計算，以基底剪力-頂點位移曲線下降到峰值承載力85%作為pushover分析結束標志。然后在后處理中采用pushover小軟件得到能力譜曲線和需求譜曲線，然后利用軟件求得兩條曲線的交點-性能點。根據性能點來判定實際工程抗震性能（具體如何判斷購買后私聊，篇幅教長不便于展開。）該模型較為復雜，模型中涉及到預應力施加方法（降溫法），Pushover分析中水平荷載和豎向荷載的施加，弧長法的設置，本構的設置，相互作用的設置（最重要！！！）等等。以及后處理中能力譜曲線和需求譜曲線的實現方法以及性能點的求解。附件中包含該結構的pushover有限元cae模型，pushover分析后處理中自重生成能力譜曲線和需求譜曲線的軟件以及軟件的使用方法。由于該模型時基于實際工程建立故購買模型的同學們向知道配筋信息的話聯系我，有些東西不方便上傳。下面為該模型部分截圖照片和實際工程部分照片。另外還附上用小軟件生成的小震，中震，大震作用下的性能點。通過該案例的學習，同學們便可以掌握用abaqus對實際工程進行pushover分析。另外在這里推薦一本書《Pushover分析在建筑工程抗震設計中的應用》
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