基于分段能量等效刚度的变截面梁拱组合桥拱肋荷载分担比解析方法

《Buildings》：Study on Negative Friction of Long Short Pile Foundations in Loess Regions Considering Immersion

　　梁拱组合桥通过主梁、拱肋和吊杆的相互作用来抵抗外部荷载。本研究开发了一种分析方法，用于评估变截面三跨连续梁拱组合桥的拱肋荷载分担比。变截面主梁由两段分段能量等效刚度区域来表示，并通过力法和变形协调条件推导出闭式解表达式。研究建立了一座跨度布置为80+152+80 m的原型桥三维有限元模型以进行数值验证，同时利用吊杆张拉过程中获得的施工监控数据来评估应力重分布行为的预测效果。全局和分段解析解分别为0.276和0.359，而完整有限元结果为0.320。通过使用六次多项式表示非均匀膜拉力分布，精细化后的解析结果提高至0.303，将分段解的相对误差从12.2%降低至5.3%。吊杆张拉过程中获得的施工监控数据进一步表明，有限元模型再现了实测应力发展和重分布趋势，从而间接评估了该模型表征吊杆张拉相关结构演化过程中主梁-拱相互作用的能力。在研究的参数范围内，主梁与拱的弯曲刚度比以及拱肋-吊杆等效刚度比对荷载分担行为的影响最大。在所述假设和参数范围内，所提出的方法为变截面梁拱组合桥的初步设计和力学评估提供了一种力学透明且计算高效的工具。