大跨度悬浇拱桥合理施工索力求解方法研究

通过对悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工过程的模拟,建立有限元计算模型,针对悬浇重量大的钢筋混凝土拱桥提出了"一张控制线形,二张控制应力"的合理施工索力求解方法,并以某高速公路上一悬浇拱桥为工程背景,采用该法对施工索力进行正装计算。结果表明,采用该法求得的索力使得主拱圈截面应力控制在+1.83MPa以内,保证了主拱圈施工过程的安全,为同类型拱桥合理施工索力求解提供了参考。     

拱桥主要尺寸的拟定

拱桥主要尺寸拟定即拱圈截面尺寸的拟订,根据主拱圈截面形式的不同,可以将拱桥分为板拱桥、肋拱桥、箱形拱桥、双曲拱桥等。     

钢管混凝土箱型拱桥空间结构分析研究

以某主跨为152 m的钢管混凝土箱形拱桥为例,用有限元方法建立其空间计算模型,分析矢跨比等设计参数对拱圈截面内力的影响,并在考虑混凝土收缩徐变的情况下,分析各控制截面内力和位移随时间的变化关系.表明:拱桥矢跨比对其轴力和弯矩影响较大;随着时间的推移,拱桥结构内力和位移有很大改变.     

混凝土拱桥悬臂浇筑施工力学性能研究

为控制悬臂浇筑混凝土拱桥施工内力及变形,运用大型有限元分析软件ANSYS自带的零阶优化法,基于扣索一次张拉法开展混凝土拱桥悬浇施工力学性能研究,主要分析了悬浇长度、挂蓝构造形式、预应力、扣索锚固位置对拱圈施工内力及变形影响。结果表明:改变节段长度和扣索锚固位置对拱圈施工内力影响不大,在拱圈顶板设置预应力能有效减小施工内力,但对施工变形影响不大,挂篮构造形式对主拱圈施工内力及变形影响均较大,悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥建议采用前支点挂篮施工。     

具有局部几何缺陷的轴心受压箱形构件的承载能力研究

采用非线性有限元理论，计算了具有各种宽厚比及不同板件初挠度的箱形截面的极限承载能力，绘出了轴心受压薄壁箱形构件的有效宽度（极限强度）曲线，并提出了轴心受压薄壁箱形构件的有效宽度（极限强度）建议公式，同地进行了试验研究，结果表明，理论分析和试验吻合较好。     

大跨径拱桥异性截面拱肋拱顶局部段力学行为分析

为探究大跨径异性截面钢拱桥局部段受力行为,以某450 m主跨中承式异性拱为工程背景,使用有限元软件建立了梁-壳混合有限元模型,分析了拱顶局部段在恒载+活载和恒载+活载+风荷载2种工况下的力学特征.计算结果表明:2种工况下,拱肋顶部箱梁整体纵桥向应力及主要板件Von Mises应力均处于较低水平,除板件连接位置外,应力分布较为均匀;选取的4处截面顶板正应力沿拱肋宽度方向变化规律大致相同,但吊点横隔板和横向加劲肋截面顶板正应力存在局部突变现象;考虑风荷载后,拱顶局部段受力无明显变化,但吊点横隔板和横向加劲肋截面顶板正应力突变现象得到一定程度缓解.     

弹性基底上受非均匀荷载加劲板的局部屈曲特性

针对弹性基底上板的局部稳定问题,应用能量法推导了非均匀荷载作用下矩形加劲板的局部屈曲非线性特征方程,建立了考虑弹性基底接触和纵向加劲肋作用的屈曲板迦辽金表达式;基于牛顿迭代法,建立了局部屈曲的非线性特征方程的增量迭代格式与屈曲荷载特征值的附加迭代方程。分析结果表明:屈曲系数计算结果与有限元分析结果误差小于2%,并且避免了有限元模拟的接触分析过程,计算效率较高;当荷载梯度为1时,设置加劲肋的偏心构件的局部稳定性明显增强,临界屈曲系数增加到51.1,是普通板件的2.5倍;加劲板件的纵向鼓曲波的长宽比约为0.6,鼓曲波纵向排列相对密集,而普通板件每个鼓曲波的长宽比约为1.0;在不增加加劲肋材料用量的前提下,设置纵向加劲肋的最优位置为距离板件受压侧边缘的2/5板宽处,临界屈曲系数增加为78.9,是普通板件的4倍;加劲肋的设置可将矩形钢管混凝土壁板的宽厚比增加到172,将界限值提高2倍以上。可见,在矩形钢管混凝土管壁设置纵向加劲肋能够有效提高偏压作用下管壁的局部稳定性,改善矩形钢管混凝土的截面尺寸。     

等截面薄壁空心墩宽厚比限值研究

基于中心压杆具有相同稳定系数的条件,推导了考虑自重作用和杆顶集中力共同作用下的中心压杆临界荷载计算公式。视薄壁空心墩为薄板构成的构件,根据薄壁空心墩优先发生整体失稳破坏的破坏形式,以桥墩整体稳定应力小于壁板临界应力作为控制条件,推导了桥墩受压壁板应满足的临界宽厚比(临界厚度)计算公式,采用有限元模型进行验证。算例结果表明:采用推导出的公式可计算出已知板宽下的极限厚度,计算精度能够满足工程要求。     

悬链线箱形拱桥斜拉悬臂施工工艺

悬链线箱形拱桥是指拱轴线为悬链线而主拱截面为箱形的拱桥。悬链线拱桥用料少,重量轻,受力情况好,因此已在高等级道路,特别是高速公路施工工程中得到了广泛的应用。在悬链线箱形拱桥的施工中,     

单拱混凝土拱桥地震反应分析

在国内外相关研究成果及相关理论基础上,以刘家田大桥为工程背景,利用有限元分析软件ANSYS,通过适当简化钢筋混凝土拱桥模型,计算钢筋混凝土拱桥的自振特性,并对其影响因素进行分析。采用反应谱分析法计算在地震作用下,单拱混凝土拱桥的自振频率及相关振型,主拱圈各关键截面的位移及内力反应。总结单拱混凝土拱桥的地震响应特点,为科学、合理的建立钢筋混凝土拱桥抗震体系提供理论依据。     

钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑施工控制全过程优化分析

针对运用悬臂浇筑法进行大跨拱桥施工过程中的控制问题,本文采用简单易行的1阶优化计算分析法,结合正装计算分析方法对大跨拱桥施工中控制截面应力进行调整,以寻找有利于拱桥设计线形和施工安全的截面内力。该优化以合拢前后的拱圈截面弯矩最小为目标函数,扣索索力为设计变量,在有限元软件ANSYS的基础上开发出拱桥优化分析模块,并应用于实桥的优化计算分析。结果表明,该方法优化效果明显,可有效改善成桥前后的拱圈内力,是拱桥施工过程中分析的有效工具,具有一定的应用价值。     

大跨度钢筋混凝土箱形拱桥主拱圈施工技术

以龙塘河大桥为工程背景,介绍了大跨度钢筋混凝土箱形拱桥主拱圈的施工技术,特别是缆索吊装系统、钢拱架的悬臂拼装、主拱圈的混凝土浇筑、主拱圈施工监控等。对于施工类似拱桥具有一定的借鉴意义和工程实用价值。     

凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1∶4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点;有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近;凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98;纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲;在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。     

桥台水平位移对拱桥极限承载能力的影响

桥台水平位移会使主拱圈产生竖向挠度,并且产生的附加内力使得主拱圈某些关键截面受力更加不利,影响拱桥的极限承载能力;通过有限元软件Midas Civil建立钢筋混凝土钢架拱桥平面杆系模型,对桥台施加不同的水平位移,观察各关键截面位移及内力和抗力的变化;最终确定该拱桥的满足极限承载能力的水平位移限值,并以此为依据指导该桥施工.     

钢拱桥H型刚性吊杆风振疲劳性能研究

H型刚性吊杆是钢拱桥常采用的一种吊杆形式,具有长细比大、抗扭刚度小、阻尼低等特征,易诱发大幅风致扭转振动,导致吊杆节点板连接疲劳损伤问题。以某钢拱桥40 m长H型刚性吊杆为研究对象,综合理论分析与有限元数值仿真分析开展吊杆风致扭转振动疲劳评估。研究表明:有限元仿真分析吊杆节点板的螺栓连接可采用面-面接触关系模拟,接触刚度是其关键参数;有限元仿真分析得到的吊杆翼缘板扭转翘曲应力值与理论计算值基本一致;吊杆中心截面扭转角幅值可作为吊杆疲劳损伤程度的有效评估指标,即控制吊杆扭转角限值即可保证吊杆安全,3.7°可作为该40 m长吊杆的扭转角振动控制目标。     

钢腹杆-混凝土新型组合箱拱桥试设计

介绍了大跨度混凝土拱桥的发展现状,提出了用钢腹杆代替混凝土箱拱截面中的混凝土腹板,形成钢腹杆混凝土新型组合箱拱桥的构思.介绍了钢桁腹杆混凝土组合结构在梁桥中的应用情况.以主跨160 m的福建宁德岭兜混凝土拱桥为结构原型,进行了钢腹杆混凝土组合拱桥的试设计,并采用有限元方法进行了结构计算分析.结果表明,试设计桥梁满足设计要求且较混凝土拱桥减小拱圈自重约32%.初步研究表明,钢腹杆混凝土组合箱拱通过减轻自重,减小了拱圈内力,有利于悬臂施工,可提高抗震性能,是一种具有应用前景的新型组合拱结构.     

哑铃型钢管混凝土拱施工阶段温度场分析

以哑铃型钢管混凝土拱桥施工阶段水化热实桥数据为依托,采用大型有限元软件ANSYS对钢管混凝土拱桥水化热过程截面温度场进行分析,为哑铃型钢管混凝土拱桥施工提供理论参考。     

缀板内填混凝土对哑铃型钢管混凝土拱桥受力的影响分析

哑铃型钢管混凝土拱桥具有良好的整体稳定性和变形刚度,但由于哑铃型截面的特殊结构,缀板处的受力较为复杂。文章以哑铃型钢管混凝土拱桥为工程背景,采用MIDAS/Civil有限元模型对其缀板内注混凝土和缀板内不浇注混凝土的2种浇注方式进行对比分析,结果表明,缀板内不浇注混凝土的方式满足施工、成桥的安全要求。     

大跨覆土波纹钢板拱桥结构加强措施研究

由于结构承受回填土压力,随着跨度增加,覆土波纹钢板拱桥的内力增幅较大,有必要对波纹板拱圈采取结构加强措施.基于跨径为16m的圆弧拱桥,采用混凝土复合加强肋方案对拱圈进行加强,分别建立了未加强、拱脚部位加强、沿拱圈环向加强和沿拱圈与横向的双方向加强等4种考虑土结相互作用的三维有限元模型,计算和对比分析了4种情况下结构的受力和变形特点.结果表明,覆土波纹钢板圆弧拱桥应力分布不均匀,对受力最大部位的拱脚采取局部加强措施能够显著改善结构的受力性能;环向加强措施改善了结构受力性能,但结构整体性较差;双向加强措施的改善效果明显,且有利于提高结构的整体性.     

大跨径钢筋混凝土拱桥主拱圈优化设计

随着拱桥施工技术的不断发展创新,混凝土材料强度不断提高,大跨径钢筋混凝土拱桥修建越来越多。采用大型分析软件Ansys,针对600m跨钢筋混凝土拱桥进行主拱截面的优化设计,得到各截面参数对主拱圈的影响,为大跨径钢筋混凝土拱桥设计提供借鉴。