跨度128m铁路简支系杆拱桥设计及吊杆优化分析

为研究恒载及活载在简支系杆拱桥结构中的分布,介绍1座128 m铁路简支系杆拱桥的设计,探讨拱脚截面有限元模拟时的处理方法,建立该桥的有限元分析模型,对比分析吊杆刚度对结构在恒载和活载下受力的影响。研究结论为:吊杆刚度对系杆拱桥的荷载分配及梁、拱应力有着较大的影响,且在吊杆刚度较小时影响显著,影响率随着吊杆刚度的增加而减小;对于系杆拱桥,吊杆起着重要的联系作用,设计时需要根据梁和拱的承载能力进行整体合理设计。     

铁路简支槽形梁系杆拱组合桥设计研究

宁启线上跨沪通铁路,由于线路纵断面高程受限而采用了64 m简支槽形梁系杆拱桥。本文分析该桥的受力特点,介绍系梁、拱肋、拱脚、横撑、吊杆等构件的构造设计。采用有限元软件对桥梁进行结构整体计算、道床板横向计算和拱脚局部应力分析。计算结果表明,简支槽形梁系杆拱桥具有建筑高度低、结构刚度大、工后徐变小等优点,在跨度大、净空受限时是一种新的解决方案。     

钢管混凝土柔性系杆拱桥施工阶段的静力计算分析

以烟台养马岛大桥为工程背景,采用空间有限元分析方法,对下承式钢管混凝土简支柔性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算,介绍该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律。计算结果表明,该施工阶段静力计算方法较为符合简支拱桥各个施工阶段的受力特点,因而是可行的,其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考。     

高速公路下承式钢管混凝土系杆拱桥设计

针对昆明市六甲乡跨官南路高速公路跨线桥,介绍了该桥的整体设计,以及拱肋、拱脚、系梁、吊杆等主要构件的设计特点。采用有限元分析软件Midas Civil和Midas FEA进行了全桥整体计算及拱座局部受力分析。计算结果表明该桥结构形式及截面尺寸合理,满足规范要求。     

铁路三拱肋简支系杆拱桥设计参数研究

为了解三片拱肋设计对铁路简支系杆拱桥受力性能的影响,结合某铁路1-80 m三拱肋简支系杆拱桥的结构选型和设计,建立有限元模型,对边中拱梁截面尺寸、拱梁刚度比、合理拱形、横撑布置、吊杆力等主要设计参数进行研究,提出各设计参数的取值建议。研究结果显示:边中拱、梁宜采用相同的截面尺寸;拱梁刚度比宜取1/12~1/4;合理拱形的矢跨比宜采用1/5~1/6,拱轴线宜采用1.8~2次抛物线;加强跨中和1/4跨位置的横撑布置有利于提高结构的整体稳定性;中、边吊杆的成桥索力比值为1.15左右较为合理。     

多线铁路系杆拱桥吊杆优化及静力特性分析

以一座多线铁路54.5 m跨度下承式系杆拱桥为工程背景,探讨有限元仿真分析时系梁和拱肋在拱脚位置如何衔接过渡的问题,并对吊杆刚度进行优化设计,分析桥跨结构受力特性。结果表明:系梁与拱肋在拱脚位置采用主从节点的方式进行模拟是可靠的;吊杆对梁拱受力的影响随其刚度的增加而增大,当吊杆钢丝束数量大于109根时,吊杆刚度对梁拱受力的影响速率变缓。因此,吊杆钢丝束数量取109根,既能实现系杆拱桥梁拱共同受力、协调变形的目的,又可提高桥跨结构的整体刚度。     

风荷载作用下系杆拱桥施工阶段拱脚应力分析及研究

钢管混凝土系杆拱桥在施工过程中,其稳定体系尚未形成,在横向风荷载作用下几何非线性明显,拱肋极易产生较大侧向位移和扭曲,对拱脚受力不利。本文以商合杭高速铁路140 m钢管混凝土系杆拱桥为研究背景,采用Midas Civil和Midas Fea建立了整体与局部有限元模型,研究了在静风荷载作用下,系杆拱桥施工阶段拱脚的应力分布规律。研究表明:施工过程中,在风荷载作用下拱脚处均出现了主拉应力大于混凝土容许抗拉强度区域,区域主要分布在拱座与系梁交界处;通过设置缆风绳可以有效降低几何非线性影响,减少了拱肋横向挠度,保证拱脚受力安全。     

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

研究目的:连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。研究结论:(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。     

昌景黄高铁(90+200+90) m连续刚构拱桥设计

结合昌景黄高铁(90+200+90)m连续刚构拱桥施工图设计，对主梁、拱肋、吊杆、桥墩等主要构件的设计过程进行分析研究。采用有限元软件MIDAS/Civil建立计算模型，对3种梁高及4种底板厚方案进行比选，从满足主力工况最小强度安全系数及主梁受压区高度不超限等方面考虑，确定主梁中支点处梁高11.5 m,底板厚1.5 m;对3种拱肋截面尺寸方案进行比选，从满足拱肋强度、稳定性要求及经济性等方面考虑，拱肋截面高采用3.3 m较为合理；结合本桥纵、横、竖三向预应力布置工作，总结大跨度预应力混凝土连续刚构拱桥的预应力钢束布置特点；拱脚附近拱肋混凝土局部拉应力超限，通过局部布置纵向钢筋进行解决。计算结果表明，主梁、拱肋、吊杆、桥墩等构件的强度、应力、变形及稳定性等各项指标均满足相关规范要求。     

京沪高铁简支系杆拱创新设计与发展

简支系杆拱是一种结构受力明确、刚度大、高度低,且美观、经济的无推力拱桥。在京沪高铁徐沪段,简支系杆拱首次被系统研究和广泛运用。该路线共设跨度96 m、112 m和128 m的简支系杆拱桥21处。简支系杆拱的结构为外部静定、内部超静定的尼尔森体系平行拱或提篮拱;系梁采用单箱三室等高预应力混凝土箱梁;拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面;吊杆采用PES (FD)低应力防腐索体。通过对吊杆布置形式、矢跨比和拱轴线线形等关键技术参数进行对比研究,确定了合理的结构形式。对简支系杆拱结构的优化进行了总结,并对桥梁结构的发展进行了展望。     

岭南高速公路蒲山系杆拱桥拱脚计算及分析

河南省岭南高速公路蒲山系杆拱桥为下承式钢管混凝土系杆拱桥,介绍该桥的上部构造,着重介绍拱脚的构造尺寸、内部构造;根据系杆拱桥拱脚的受力特点,对拱脚进行应力计算,根据计算分析出拱脚各部位应力情况,为拱脚不同部位的配筋设计提供依据。     

简支系杆拱桥施工过程分析

以沈丹客运专线跨度113.3 m简支系杆拱桥为工程实例,采用MIDAS软件对施工过程进行模拟,给出施工过程中有限元模型的建立方法,对该系杆拱桥施工过程中的应力、挠度及稳定性进行验算。结果表明:系杆拱桥在施工过程中结构体系不断变化,整体刚度不断增强;由于钢管混凝土拱肋为组合截面,混凝土收缩徐变对钢管应力和桥梁整体的变形影响较大,应选择合理的收缩徐变计算模式;浇筑管内混凝土时,支架反力最大,是控制支架结构设计的施工阶段。     

钢管混凝土系杆拱桥施工控制研究

结合先梁后拱钢管混凝土系杆拱桥,采用倒装—正装计算法有限元分析对施工过程中结构的受力特性和变形进行预测,指导主拱、主梁的线形、吊杆索力施工过程控制,达到理想成桥状态.     

客运专线系杆拱桥拱脚力学性能分析

以某客运专线96 m混凝土系杆拱桥为背景,用MIDAS/FEA建立拱脚处有限元实体单元模型,详细探讨了拱脚处的受力规律及应力分布情况.据此提出将拱座内外侧与端面交接处作成圆倒角,以及加密靠近拱座外侧竖向抗拉钢筋等措施.     

钢管混凝土连续梁拱组合桥施工期拱脚应力监测与分析

以一座钢管混凝土连续梁拱组合单线铁路桥为工程背景,采用先整体后局部的两步分析法,首先利用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,计算拱肋安装及后续施工阶段结构的受力状态,得到局部模型的力边界条件;然后利用ANSYS软件建立拱脚结点局部有限元模型,分析施工期间拱脚结点的局部应力分布规律和应力集中程度;最后将拱脚结点应力计算值与实测值进行比较。结果表明,拱肋与梁体间传力顺畅,拱脚混凝土基本处于受压状态;拱脚内侧与箱梁顶板交界处应力集中现象较明显;拱脚上部拱肋周围、拱脚前脚趾处及两拱脚之间箱梁顶板的局部区域出现较大的拉应力,建议在同类桥梁的设计中加强这些部位的构造措施和配筋。拱脚结点应力计算值与实测值比较接近,说明用实体有限元模型计算的局部应力是可靠的,可用于设计验算。     

商合杭铁路1-140m先拱后梁法平行系杆拱结构设计

新建商合杭铁路西苕溪右线特大桥跨越长兴港采用1-140 m系杆拱方案,为预应力混凝土平行钢管混凝土拱桥,采用先拱后梁方法施工。介绍采用无砟轨道时系杆拱设计方案,并根据实际施工阶段建立有限元模型计算分析,确定结构的合理形式及先拱后梁施工工序,计算拱肋、系梁、吊杆等结构应力、刚度、稳定性等设计参数。分析结果表明:(1)该桥主体结构应力、变形等均满足规范要求;(2)系杆拱应用于无砟轨道时,静活载梁端转角引起钢轨上拨及下压量宜按1 mm限值控制;(3)先拱后梁系杆拱采用施工阶段分批张拉钢绞线系杆形式,实现无支架施工,满足不中断通航要求。     

RC系杆拱桥拱肋吊杆锚固结构力学性能分析与优化

拱肋吊杆锚固区是系杆拱传力的重要部位,锚固区结构构造复杂,受力机理难以用杆系模型进行分析。本文分别采用整体计算和板壳有限元分析了锚固区结构,探讨了原设计方案的传力机理和出现局部高应力的原因,提出了优化方案。计算表明优化方案能使锚固区结构传力顺畅并降低主要结构构件应力,可为同类桥梁参考使用。     

穗莞深城际铁路松福路1号特大桥140m钢箱系杆拱结构设计

新建穗莞深城际铁路无砟轨道松福路1号特大桥为钢结构拱桥,主跨采用140 m钢箱系杆拱桥,拱肋、系梁采用钢箱截面。为解决结构刚度不足,梁端转角过大,吊杆亦采用钢箱截面。桥面系为纵横梁体系和预制混凝土桥面板。采用平面模型和空间模型分别进行受力分析计算,对拱肋、系梁、吊杆、纵横梁等结构应力、刚度、稳定性、疲劳进行了控制分析,优化杆件尺寸,取得良好的设计效果。     

外倾式非对称曲线拱桥力学特性分析

针对一座外倾式非对称钢箱拱桥,通过利用桥梁结构专业软件Midas/civil建立其空间杆系有限元模型进行整体受力性能分析,探讨主要受力结构拱肋、吊杆以及钢箱主梁的力学特点;并通过外倾角的改变研究分析了吊杆内力随拱肋外倾角改变的变化规律,对于完善该类异型拱桥的设计理论、工程施工,确保结构安全、设计合理等方面都有一定的参考价值。     

铁路客运专线128m系杆拱桥结构设计参数研究

以一座高速客运专线铁路大跨度钢系杆拱桥为工程背景,利用有限元程序分析了矢跨比、系梁和拱肋的刚度比、拱肋横向联结系的设置、吊杆布置形式对结构的静动力特性的影响。计算分析表明:矢跨比为1/5、拱肋和系梁的刚度比为1/2左右时结构受力较合理;加强跨中横向联结系对提高结构的整体稳定性有较明显的效果;无交叉斜吊杆和交叉斜吊杆能提高结构的竖向刚度,刚性吊杆对结构的横向基频贡献很大。