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拱桥是一种历史悠久,又充满生机的桥梁型式。与普通梁式桥型相比,拱桥不仅外形美观,而且跨越能力也比较大。在竖向荷载作用下,拱脚有水平推力产生,在拱截面内引起压应力,从而削弱了拱截面的拉应力,因而可以充分利用抗拉性能较差而抗压性能优越的混凝土材料。大连市泉水居住区四号路跨东北路桥主桥是跨度为88米,矢跨比1/12的箱形截面预应力钢筋混凝土双铰坦拱。本桥造型优美,建成后如跨越东北路的彩虹,将为美丽的大连再添一道亮丽的风景线。 本桥主桥桥型特殊,矢跨比1/12极为罕见,全桥主梁为一单箱五室截面,桥面宽并且有平曲线,因此受力较为复杂。尽管本桥曲线夹角不大,只有8.05°,但是以往曲线桥的文献介绍的大部分都是梁桥,鲜有涉及曲线拱桥。本文以拱桥计算理论、有限元法、相似理论为理论基础,在总结有关桥梁结构试验方法的基础上,进行了大连市泉水四号桥的模型试验研究与理论分析,具体展开了以下几个方面的工作: 以模型试验的相似理论为基础设计了全桥空间受力有机玻璃模型,通过平面杆系有限元模型对实桥的计算,在保证实验效果的前提下,确定试验的测点和荷载工况。将各工况下结构控制截面的实际应变和变形同计算值进行了比较,计算出结构的校验系数并绘出了应变沿桥宽方向的变化曲线,得到了箱梁的偏载系数,根据实测结果为同类桥梁的设计提出了有利的建议。 利用MIDAS/Civil建立空间有限元分析模型,并用ANSYS建立的空间有限元分析模型进行校核。用MIDAS/Civil分析软件进行影响面计算以及活载的加载计算,将计算结果与平面杆系有限元简化分析模型的计算结果进行比较,并分析平面弯曲对本桥受力的影响,证明了本桥的设计采用平面杆系有限元简化计算模型是可行的。