波纹钢板拱桥应用与设计施工技术研究

通过刚度等效的原则将波纹钢板简化为平钢板,利用大型通用有限元程序ANSYS对波纹钢管拱桥在其两侧及顶部土体回填的各个阶段进行了计算和分析。研究结果表明,波纹钢管拱桥在施工过程中,两侧交错回填土体高差不宜过大,应尽量对称回填、尽早压实,以避免拱体发生不均匀挤压现象;拱顶位移和应力的最大值发生在土体回填即将覆盖拱顶的施工阶段,因此,施工过程中应密切关注和监测覆土即将盖过拱顶时结构的位移和应力。     

高填方波形钢板拱桥优化设计技术研究

随着覆土高度的不断增加以及跨径的不断增大,覆土波纹钢板拱桥所受的土压力逐渐增加,常规波纹钢板拱桥形式已不能满足要求,提出波形钢板周围换填泡沫水泥轻质土、波纹钢板顶部铺设柔性材料两种优化设计技术,并使用有限元分析软件ANSYS分析各方案的可行性及受力特点。结果表明:所提方案均显著地减小了钢板应力和变形,使结构满足受力要求;换填泡沫水泥轻质土方案虽然结构顶部土压力远大于土柱法计算得到的土压力,但由于自身弹性模量较大与波形钢板共同承担了大部分土压力,也使得波形钢板受力和变形很小;铺设柔性填料方案结构所受土压力由于结构顶部与两侧土体显著的变形差而大量转移给力两侧土体,因而土压力最小。     

基于原位监测的装配式地铁车站结构拱顶接头力学性能分析

为研究对装配式结构承载起到关键作用的拱顶接头力学性能，基于长春地铁装配式车站长期原位监控量测，对承受弯矩较大的拱顶接头进行整个施工期的力学行为分析，讨论拱顶接头应力、相对变形量以及相对转角随施工进程的变化趋势，分析拱顶接头在不同施工阶段的性能表现，并与数值计算结果进行比较。研究表明： 1）顶部构件落拱拼装成环刚开始，结构有一段时间的自适应期，接头应力和变形较大； 2）覆土回填以及水位恢复之后，接头所受轴力增大，应力和变形减小，对接头承载起到正向作用； 3）接头应力整体变化幅度不大，施工期间双榫接头的2个榫头依靠彼此的咬合作用承担外力，并表现出一拉一压2种不同的性质，施工结束之后最终都稳定在压应力状态； 4)拱顶接头整体变形较小，安全余量较大。     

波纹钢板综合管廊施工期力学性能研究

波纹钢板综合管廊设置有内支架,其受力模式异于波纹钢桥涵,为研究内支架对波纹钢板综合管廊力学性能的影响,结合依托工程的现场试验,测试安装内支架和未安装内支架的管廊关键截面应变,利用等效梁理论计算截面内力。结果表明:波纹钢板综合管廊未安装内支架时,截面承受压力和拉力,截面轴力和弯矩随着填土高度增加基本趋于稳定;安装内支架时,截面几乎全部承受压力,压力随填土高度增加较快,弯矩增加较慢;安装内支架与未安装内支架时相比,截面最大压力增加,最大正弯矩和最大负弯矩减小,说明内支架对管廊受力是有利的;管底楔形部分的填土压实不足导致管底斜向45°截面内力增长较快。     

低路堤大跨径钢波纹板拱桥受力特征分析

通过对低路堤大跨径钢波纹板拱桥施工过程中拱内壁应变和外壁径向土压力测试,得出不同施工情况下钢波纹板拱桥的受力特征,研究结果表明:(1)拱周填土至拱桥高度一半时,波峰和波谷不同位置受力均发生较大变化,施工时应进行重点观测;拱顶填土过程中,波峰和波谷变化规律呈现出相似周期性和交替性的变化,且同一位置拉、压应变正好相反;(2)施工过程中,拱桥1/8拱、2/8拱、跨中、6/8拱和7/8拱处均出现应力集中,施工时应进行观测;(3)拱外径向土压力随着填土高度的增加而逐渐增大,填土初期增长幅度较小,后期快速增大,且设置加劲肋位置的径向土压力值整体较未设置的增幅大;(4)钢波纹板拱桥采用加劲肋技术可增加波纹板的强度和刚度,有利于结构安全稳定。     

不同断面线形波纹钢管涵结构力学性能研究

采用ANSYS有限元分析软件,建立二维平面应变有限元模型,选择等跨径圆形截面和管拱形截面管涵,对二者在不同填土高度下的力学性能特点进行了对比研究。首先通过有限元数值模拟值与试验模型实测值进行对比,验证了有限元模型的合理性;进而通过有限元模型计算,对圆形截面和管拱形截面管涵施工过程中随填土高度的增加管涵变形、应力和土压力的变化情况进行比较分析,得到了两种截面形式的管涵在变形和内力方面的一般性规律:两种截面形式的管涵在施工过程中的变形和内力变化趋势基本一致,管拱在填土超过管顶后的变形变化比圆管显著,竖直土压力略小,而由于起拱效应的影响,管顶以上填土1.1 m左右时,圆管截面最大应力略大于管拱截面最大应力。     

钢管混凝土拱桥拱肋内灌混凝土比选研究

为探讨钢管混凝土拱桥拱肋的最优混凝土灌注方式,依托某新建中承式哑铃形钢管混凝土拱桥工程,借助MIDAS/CIVI软件建立拱桥结构的有限元计算模型,针对3种混凝土灌注拱肋的施工阶段进行应力、变形及稳定性对比分析,得出以下结论:①随着施工阶段的增加,3种混凝土灌注方式下拱肋的最大拉应力均逐渐增大,而稳定性系数均逐渐减小;②不同混凝土灌注方式下拱肋的最大压应力、竖桥向变形均随着施工阶段的增加呈先减小后增大变化;③不同混凝土灌注方式下各施工阶段的拱肋应力、变形f由大到小均为:C50、C60、LC60,而稳定性系数则为?(LC60)?(C60)?(C50),故LC60高强次轻混凝土为拱肋最佳灌注方式。     

下承式系杆拱桥施工阶段受力特性研究

为研究某下承式系杆拱桥在施工阶段的最不利受力状态,采用空间有限元分析软件Midas civil,模拟实际施工流程,对其施工阶段的受力特性进行计算与分析。介绍了该桥在施工阶段有限元模型的建模要点,分析了吊杆索力、拱肋的应力、变形等随施工阶段变化的规律,针对薄弱部位给出了相应改善建议。结果表明,由于拱肋外倾,内侧吊杆索力远远大于外侧吊杆索力,且最大值均发生在最终施工阶段;在最初施工阶段,拱脚处截面左缘受拉、右缘受压,拱顶处截面左缘受压、右缘受拉;拱肋横向位移对拱肋的变形起控制作用,大于竖向位移的影响。分析计算结果可以为本桥及类似拱桥的施工分析提供参考。     

漳龙高速公路扩建隧道围岩力学特性三维有限元分析

为分析隧道扩建过程中围岩的力学特性,确保施工期间围岩的稳定性,以漳龙高速公路后祠隧道扩建工程为依托,建立了反映实际地形的三维有限元模型,对后祠扩建隧道施工期间地表沉降、拱顶下沉、周边位移的特征以及拱脚和拱顶的应力变化规律进行计算分析。计算结果表明： 原位扩建隧道位移变化规律不同于普通新建隧道位移变化规律,隧道原位扩建施工过程中,地表沉降曲线表现出了明显的非对称性; 隧道掌子面前方12 m及掌子面后方24 m范围内变形较为迅速,为非稳定变形段; 根据隧道拱顶位移曲线,提出了针对扩建隧道位移空间变化规律的公式,该公式能预测后祠隧道的变形,从而为施工提供建议和指导; 隧道拱脚表现为压应力集中区,随着开挖的进行,拱脚主应力逐渐增大,而拱顶主应力逐渐减小并向拉应力过渡,最终拱顶呈现出较小的拉应力。     

某铁路明洞拱部裂缝成因分析

某双线铁路明洞结构拱部产生纵向裂缝,为分析该明洞拱部裂缝产生的原因,对裂缝分布情况及裂缝形态进行分析,拱部裂缝宽度与回填土石厚度存在正相关性,裂缝宽度随回填土石厚度增加而增大;当回填土石厚度为15 m时,裂缝宽度为0.55~1.00 mm。通过对明洞施工数值计算分析认为： 当回填土石厚度小于5 m时,随着拱顶回填土石厚度的减小,拱顶拉应力增大,此时施工动载对明洞结构受力影响较大;边墙回填密实度对拱顶拉应力影响显著,密实度为60%时,拱顶拉应力值为完全密实时的1.44倍,且已超出结构极限强度。综合分析认为,回填土石施工时机不当及边墙回填不密实是导致该明洞拱部产生裂缝的主因; 提出明洞结构设计计算应纳入施工动载,施工应严格掌控回填土石施作的时机,同时应加强建设管理等。     

梁拱组合体系拱桥整体顶推中的应力测试与分析

以杭州市九堡大桥梁拱组合体系拱桥整体顶推过程为背景,利用有限元软件MIDAS/Civil对其整体顶推施工进行仿真模拟,并对主纵梁、主副拱、导梁及临时撑杆关键截面测点应力跟踪测试和处理分析.分析结果表明:顶推过程中测点实际受力情况与模型仿真模拟结果较吻合;主纵梁与主拱实测最大应力值均未超出钢材允许应力,主体结构横桥向受力...     

钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工模型试验设计与索力优化

以西昌~攀枝花高速公路上的白沙沟1号大桥为工程背景,进行悬臂浇注施工模型试验,模拟悬臂浇注施工全过程;建立平面有限元计算模型,采用应力平衡法进行索力优化。主拱合龙前,调整计算扣索力,并对合龙后的拆索顺序进行了设计计算。结果表明,拱肋施工过程中,采用二次调索进行悬臂浇注施工,拱肋控制断面的拉应力控制在1.5 MPa以内,结构受力是安全的;成拱后控制断面基本处于均压状态,内力分布是安全合理的。为模型制作提供了技术依据和理论指导,也为原桥的设计、计算提供了参考。     

大跨度钢桁架系杆拱桥施工监控技术研究

以赣州市赣南大道新世纪大桥为工程背景,研究了大跨度钢桁架系杆拱桥采用悬臂拼装施工过程中的监控技术。首先,应用Midas/Civil有限元分析软件,对大跨度钢桁架系杆拱桥的施工全过程进行了模拟计算,得到了各个施工控制工况下结构构件位移、应力和支反力理论数据;其次,对结构悬臂拼装过程中关键控制截面(拱顶、L/4、拱脚)的应力以及各控制点的线形进行了监测;通过对比实测结果与理论结果之间的误差,提出控制调整措施,确保成桥线形和应力状态符合规范和设计要求。     

尼尔森体系钢箱提篮拱桥的设计分析

运用MIDAS/Civil程序对尼尔森体系拱、洛泽拱的主体结构进行分析,对比其内力和变形,总结出其受力特点。结果表明尼尔森体系拱桥受力合理,结构各项性能指标均满足要求。     

南京长江二桥斜拉桥施工过程稳定性分析

针对南京二桥南汊钢斜拉桥,考虑结构的非线性和构件的极限承载能力,计入施工过程的变形和应力的叠加效应,用包含梁和索单元的空间组合结构模型,进行了大桥的结构行为分析,着重研究了在施工全过程中的结构稳定性问题。     

多跨连拱桥设计研究

多跨连拱桥韵律感强烈,造型优美。该文以软弱地质条件下建造的十一跨钢筋混凝土连拱桥为例,剖析该类多跨连拱桥的结构受力特点及设计思路,提出了采用体外预应力解决墩台拱脚间的不平衡推力的解决方案,并通过设置制动墩将拱桥分联以解决施工期间分次落架的问题。     

钢管混凝土拱桥地震破坏评估研究

为了研究钢管混凝土拱桥的地震破坏程度,基于变形或内力和能量的双重破坏准则确定钢管混凝土拱桥各部分杆件的破坏指数,建立整桥的破坏评估模型,提出钢管混凝土拱桥的地震破坏评估方法。采用数值模拟方法对钢管混凝土拱桥在恒载和地震荷载作用下的内力、变形和累积能量进行分析,对钢管混凝土拱桥进行地震破坏评估,最后以南宁市永和大桥为例进行了分析。结果表明：对于抗震设防烈度为7度的钢管混凝土拱桥,在8度地震作用下全桥处于完好状态,9度地震作用下处于轻微破坏状态,满足抗震设防要求,说明该评估方法能够对地震破坏给出较准确的评估结果。     

某飞燕式系杆拱桥的设计简介

飞燕式系杆拱桥属于自平衡中承式拱桥,因其造型优美,跨度较大,近年来得到广泛采用。某飞燕式系杆拱桥主桥跨径布置为25 m+100 m+25 m=150 m,中跨拱肋为完整拱形结构,边跨拱肋为半跨拱形结构,拱肋均采用钢筋混凝土箱型断面。预应力钢绞线系杆锚在边拱肋端部,拱脚均固结在拱座上。拱肋设二榀分列,肋间中距为10.8 m,全桥共设11对吊杆,间距均为7 m。     

斜跨拱桥的受力分析及斜拉索布置方式比选

以太原市东中环北延上跨北涧河立交工程为例，介绍斜跨拱桥的受力分析和桥型比选。采用Midas Civil大型通用有限元分析软件建立空间有限元计算模型，对“竖琴式”“扭曲面式”和“渔网式”3种拉索体系斜跨拱桥的受力分析进行了比较，得出各种体系的特点，以及指导斜跨拱桥的受力分析和桥型选择。     

拱梁协作体系桥设计

邓家窑桥主跨长158 m,采用中承式拱桥与三角框架支撑的简支梁桥协作体系,以提高结构的跨越能力.经过设计方案比选,拱肋采用钢一混组合结构,即两侧拱脚段采用混凝土箱形断面,跨中段为钢箱断面;该桥拱脚水平推力由系杆及群桩基础共同承担,经过优化设计采用横桥向3排桩顺桥向4排桩基础+15 000 kN系杆力的组合形式;桥面系采用格构式钢一混组合梁,以减小上部结构重量,并方便施工.该桥经过10个月的施工工期,成桥景观效果、工程经济性较好.