墩供固结体系连续系杆拱桥空间稳定性分析

林凯 尹旭辉

摘  要：随着我国社会经济的飞速增长，人们的日常生活水平有了质的提升，对国家各项基础工程的建设要求也在不断提升。桥梁工程是交通工程的重要部分，影响到国家经济的发展情况和人们的日常出行质量，受到国家和人民的高度重视。随着我国交通工程的不断规划和发展，桥梁工程的建设项目也在不断增加。该文对系杆拱桥进行研究，这种拱桥没有对墩和地基的限制，所以更需要进行空间稳定性的分析工作，该文进行具体地研究分析。

关键词：系杆拱桥;力学特性;空间稳定性

中图分类号：U448              文献标志码：A

我们主要对墩供固结体系连续系杆拱桥进行研究，这种拱桥是一种常见的拱桥类型，具有较多的应用优势，具有较为美观的外形，还具有合理的布置结构，受到人们的广泛喜爱，作为一种常见的大跨度桥梁，需要多种类型的构件材料，才能满足实际的布置需求。这就对拱桥的空间稳定性提出了更高的要求，需要我们对每个结构都进行合理地分析研究，才能满足实际的施工要求，避免在后续的使用中出现安全事故或者质量问题。

1 系杆拱桥的分类及力学特性

我们对不同类型的系杆拱桥进行力学的分析研究，不同类型的拱桥具有不同的建筑结构，这就导致其受力有着很大的差异，我们对每种类型的拱桥进行详细地力学分析，具体内容如下。

1.1 上承式系杆拱桥

我们在进行上承式系杆拱桥的建设工作时，可以根据实际情况进行体系的选择，具有较大不同的体系类型，分别为三跨连续体系、单悬臂体系和钢架体系。系梁拉力及中支点处压力来共同抵抗所产生的负弯矩体现了上承式系杆的主要受力特征，其肋压力的竖向分立实现了平衡剪力，同时，加强中支点可以有效降低跨中弯矩。

1.2 中承式系杆拱桥

中承式系杆拱桥具有相对复杂的结构体系，主要由3部分结构组成，分别为1个全拱、2个半拱及一个加劲纵梁三跨。具有不同的结构体系类型，可以根据实际的建设需求进行选择，主要包括连续体系和钢架体系2种，在建设体系的同时，还要进行吊杆和立柱的合理设置，才能完成整个中承式系杆拱桥的建设任务。我们在进行中承式系杆拱桥的力学分析时，可以从不同的角度进行分析，首先可以从结构抗弯的角度进行分析，如果在跨中出现弯矩较大的情况，这就会将系梁和拱肋拉开较大的距离，两者之间存在很远的距离，这种设置方式就可以对弯矩进行合理地抵消，保证整个中承式系杆拱桥的稳定性。接下来我们还可以从抗剪的角度进行分析，这就需要我们对桥面和拱肋的夹角进行了解，如果夹角比较大，就会增加剪力。为了平衡出现的剪力，我们就需要进行竖向分力的控制。中承系杆拱桥在我国已经有了多年的应用历史，很多知名的大桥都是采用这种拱桥类型。

1.3 下承式系杆拱桥

下承式杆系拱桥有一个明显的特点，就是不需要对地基进行复杂的处理工作，大部分的地基都能满足桥梁的建设要求，通常情况下我们在使用下承式系杆拱桥的时候，都是使用简支的体系进行支撑。我们在进行建设时，先进行加强拱的布置工作，主要是在简支梁上进行操作，在布置完加强拱以后，再进行吊杆的布置工作。为了对纵梁的受力进行合理地调节，将其保持在稳定的状态中，需要我们对吊杆的张拉力进行不断地调节，直到满足控制要求。下承式系杆拱桥的主要轴压力通过拱肋进行承担，在荷载的作用下，会产生一定程度的弯矩，一般较小，大小在恒载的10%以内。

2 墩供固结体系连续系杆拱桥空间稳定性分析

影响空间稳定性的主要有面内稳定、面外稳定、施工误差3个部分，我们进行具体研究：

2.1 拱的面内稳定影响

我们在进行空间稳定性的分析工作时，首先要对面内稳定进行合理地分析，这是空间稳定的基础保障之一，面内稳定是保证空间稳定性的前提。通过合理的面内稳定性分析工作，可以为系杆拱桥的后续设计提供较大的帮助，我们在进行拱桥的设计工作时，通常都会根据面内稳定分析信息作为设计的主要依据。我们在进行分析工作时，可以先对临界状态进行分析，在临界状态中，一旦出现超载荷的情况，就会出现轴线的偏离情况，这种偏离就会影响拱轴线的堆成，出现拱面的内屈曲。随着载荷不断增加，最后超出临界值的情况下，因为正常情况下桥梁结构都是一种对称的结构，但是因为载荷的增加，会导致拱内压力过大，最后出现桥梁不稳定的情况。还有一种情况是拱轴线和压力线出现中和现象，这种现象虽然不会出现较为严重的变形情况，但是会出现压缩情况。在载荷不断增加的过程中，在达到临界值时，会产生屈曲的现象，最后出现弯曲变形问题。

2.2 拱的面外稳定影响

我们在对面外进行稳定性分析时，可以进行不同情况下的作用力影响分析，首先我们可以假设拱面外没有受到载荷作用，这种情况下会发生拱线的偏离，这种偏离行为会发生在刚度较小的拱线上，在出现拱线的偏离以后，就会出现侧倾现象的不断严重，这是在没有大吼道载荷影响的情况。如果载荷不断增加，最后超出相应的临界值以后，也会出现变形问题，这是一种空间变形的状态，也是一种侧倾的现象，一般情况下我们会将这种情况称为拱面外屈曲。虽然出现了拱面外曲的情况，但是不会出现分支平衡现象，属于一种比较稳定的结构。面外弹性屈曲主要是指当其处于临界状态下其应力都不应大于屈服应力。平面拱轴侧倾在这一形态下将会出现一条空间曲线，因此可以利用曲线坐标来表现平面拱轴侧倾与几何的关系。如果出现了拱侧倾出现变形，这种情况截面会呈现出一种垂直的状态，平面轴则可以看作是垂面，这时候就会出现线位移，通过线位移引发后续的角位移发生。

2.3 施工误差影响

在任何的施工过程中，都会在产生一定程度的误差，这种误差是不可避免的，我们只能将这种误差控制在合理的范围内，尽量减少温差对于拱桥空间稳定性的影响问题。我们通过施工误差的合理消除，还可以提升工程施工的安全性能。施工安全一直是施工过程中比较重要的问题，为了保证施工人员的人身安全，需要嚴格按照桥梁的施工条例进行操作，才能避免安全事故的发生。大部分的安全都是人为因素引起的，很多桥梁的施工建设过程中，出现人为失误的情况，不断影响到了拱桥的空间稳定性，还出现了安全事故，造成人员的伤亡。为了避免上述问题，需要我们保证施工的安全性，将人为误差降到最低，才能避免施工误差对于拱桥空间稳定性的影响。

3 结语

桥梁工程作为交通工程的重要部分，受到国家的高度重视，国家投入了大量的资金进行桥梁工程的研究和发展。随着交通工程的不断规划和发展，出现了更多的桥梁建设项目，很多项目都具有较大的施工难度，为了保证桥梁建设的质量，首先要保证桥梁的空间稳定符合建设要求，这样保证工程整体的建设质量。该文以系杆拱桥为例，对其空间稳定性进行具体的研究，先对拱桥类型和受力进行分析，然后通过3个部分分析拱桥的空间稳定性。

参考文献

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