韩江北桥主桥动力特性研究

以韩江北桥主桥主跨钢管混凝土拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土拱桥主跨的整体动力计算有限元模型,分3种工况（实桥模型;在实桥模型的拱肋间增设横向风撑;将实桥模型的端横梁的顶板、底板和腹板厚度增大1倍）计算了桥梁的振动特性.计算结果表明：实桥模型的拱肋面外刚度较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动,且桥梁前10阶振型中有6阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前10阶振型中出现了扭转振动形式.增设横向风撑后,拱肋面外刚度明显增大,对该桥梁动力特性的影响较为明显;增大端横梁截面尺寸对该桥梁动力特性影响不大.计算结果为该桥梁的设计修改提供了参考.     

湛河提篮式拱桥空间弹性稳定性分析

为了解平顶山市湛河提篮式拱桥的横向稳定性,采用大型有限元程序ANSYS建立该提篮式拱桥的空间有限元计算模型。为了与平行拱肋拱桥的稳定性对比,同时建立了平行拱肋拱桥空间有限元计算模型,对两种桥型进行空间弹性稳定性计算与对比分析。计算结果显示:提篮式拱桥失稳形式以拱肋的面外失稳为主,拱肋无横撑区域是全桥稳定的薄弱部位;与平行拱肋拱桥相比,提篮式拱桥横向稳定性显著提高,第1阶拱肋的横向失稳模态发生了改变。计算结果用于确定湛河提篮式拱桥的设计方案。     

新型上承式拱桥动力特性研究与试验验证

为解决大跨上承式拱桥结构刚度小、自振频率低等问题,提出一种新的拱桥结构.具体做法是:把立柱改为带副拱的三角网,形成双层桁架结构,提高结构的刚度,进而改善结构的动力特性.为研究新型上承式拱桥动力特性,修建2座跨径10 m的试验桥并进行环境激振试验,测出结构首次发生面内振动的自振频率;利用有限元软件计算结构的刚度和动力特性.试验及有限元结果表明,新型上承式拱桥首次发生面内振动的自振频率较传统上承式拱桥明显提高,且所测振型与有限元分析吻合;用钢量相同时,新型上承式拱桥首次出现面外、面内及扭转振型时的自振频率均高于传统上承式拱桥;新型上承式拱桥刚度大幅提高,列车活载作用下,主梁最大上下挠度绝对值之和大幅减小.     

新型上承式拱桥动力特性研究与试验验证

为解决大跨上承式拱桥结构刚度小、自振频率低等问题,提出一种新的拱桥结构.具体做法是:把立柱改为带副拱的三角网,形成双层桁架结构,提高结构的刚度,进而改善结构的动力特性.为研究新型上承式拱桥动力特性,修建2座跨径10 m的试验桥并进行环境激振试验,测出结构首次发生面内振动的自振频率;利用有限元软件计算结构的刚度和动力特性.试验及有限元结果表明,新型上承式拱桥首次发生面内振动的自振频率较传统上承式拱桥明显提高,且所测振型与有限元分析吻合;用钢量相同时,新型上承式拱桥首次出现面外、面内及扭转振型时的自振频率均高于传统上承式拱桥;新型上承式拱桥刚度大幅提高,列车活载作用下,主梁最大上下挠度绝对值之和大幅减小.     

拱肋内倾角对钢管混凝土提篮拱桥车桥动力响应的影响

为考虑拱肋内倾角对大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性及车辆走形性的影响,以某主跨为240 m的钢管混凝土提篮拱桥为例,运用结构动力学以及有限元原理,分别建立了3种不同内倾角度(7.5°,8.5°,9.5°)下的桥梁动力分析模型和车辆模型,由动力学势能不变值原理"与形成矩阵的"对号入座"法则建立空间振动方程,并对3种情况下的车桥耦合空间响应进行了计算分析。研究结果表明:桥梁横向自振频率随拱肋内倾角的增加而明显增大;竖向自振振动频率随内倾角度的增大而减小;列车通过桥梁时,不同内倾角度下拱顶竖向位移和加速度的变化很小,而横向位移、横向加速度均随着内倾角度的增大而减小;车辆的动力响应对内倾角的变化不敏感。     

斜靠式拱桥拱肋倾角变化对稳定性能的影响

采用有限元软件MIDAS/Civil建立平顶山市城东河路湛河斜靠式拱桥的空间有限元计算模型,分7种设计方案探讨斜靠式拱桥主拱和稳定拱肋的倾角变化对桥梁稳定性能的影响.计算结果表明,斜靠式拱桥的稳定性能较好,各方案的稳定系数均大于7;主拱肋倾角的增大有利于提高斜靠式拱桥低阶稳定性能;稳定拱肋倾角的增大不利于提高斜靠式拱桥稳定性能,在进行斜靠式拱桥设计时稳定拱肋的倾角不宜太大.以8°-1O°为宜.     

重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

提高拱梁固结拱桥自振频率的有效方法

为提高拱梁固结体系拱桥的自振频率,使该类拱桥得以在大跨径、小宽跨比的高速铁路桥梁中推广应用,在此提出一种新的有效方法,具体做法是,以拱肋作为上弦杆,主梁作为下弦杆,在L/4～3L/4区域内设置腹杆,以此形成一个带柔性吊杆的大桁架结构,通过引入刚度大的桁式结构使拱桥的整体刚度得到提高,进而改善结构的动力特性。新结构既保留了拱桥的优点,又有桁架的受力特征。计算结果表明,与普通拱梁固结拱桥相比,新结构可在材料增加很少的前提下有效提高自振频率,尤以面内自振频率增幅最为明显;拱肋内倾角对新结构的影响随振型的不同而不同,其中,对面外自振频率的影响较面内自振频率明显。     

城市下承式系杆拱桥动力特性与地震响应谱分析

为了研究城市下承式系杆拱桥在地震作用下的响应,通过MIDAS建立某城市下承式钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型,计算该桥前150阶频率、周期、振型等动力特性,基于城市桥梁抗震设计规范对该桥进行了地震反应谱分析。计算结果表明:本文所研究的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱肋横向刚度相对系梁较小,低阶模型振型中先出现拱肋的振动,再出现全桥振动;E2地震反应谱作用下的响应较大,最大内力(剪力、弯矩、轴力)所在的控制截面位置均不相同。所得结论可以为城市下承式系杆拱桥抗震设计提供参考。     

下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性参数敏感性分析

为研究下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性及影响该种桥型结构稳定的参数敏感性,以运城市某省道上一座27+60+27 m下承式悬链线钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2012有限元软件对该桥进行建模,在成桥状态及成桥运营状态2种工况下对其进行稳定性分析。结果表明,该种桥型拱肋结构存在"面内失稳"和"面外失稳"2种失稳状态,拱肋面外刚度小于面内刚度,拱肋结构失稳模态首先表现为拱肋面外侧弯失稳。同时选取拱肋间连接形式、拱肋钢管壁厚t、拱肋单侧吊杆布置数量n、拱肋管腔混凝土弹性模量E、拱肋矢跨比f/L、拱肋拱轴系数m等影响结构稳定性的参数进行对比分析,得出影响结构稳定性的敏感参数,可供同类型桥梁在结构稳定性设计时参考借鉴。     

钢管混凝土拱桥新规范中的设计新理念

最新发布的《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T D65-06-2015)以及《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB50923—2013)传达出一些钢管混凝土拱桥的设计新理念,主要包括:(1)钢管混凝土拱桥的钢管应优先采用直缝焊接管;(2)钢管混凝土拱桥的管内混凝土推荐采用自密实补偿收缩混凝土;(3)哑铃形截面钢管混凝土拱腹腔内的混凝土不应计入主拱截面受力;(4)钢管混凝土主拱节段应采用焊接对接接头;(5)钢管混凝土拱桥宜采用以直代曲法形成主拱线形;(6)中、下承式拱桥悬吊桥面系应具有整体强健性且横梁间必须设置加劲纵梁形成连续结构体系。     

高速铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆纠偏分析

以高速铁路上某钢管混凝土系杆拱桥为实例,分析该桥吊杆偏位的原因及其影响,并对其成桥及运营各时期监测索力的差别进行判别,采用有限元软件Midas/Civil建立该下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元计算模型,根据索力监测数据结果通过迭代计算得出相应时期的拱桥状态,分析该拱桥在吊杆纠偏工况下的桥梁结构安全及其变形对列车运营安全的影响,并为后续的纠偏施工给出具体的操作建议,所得结果可用于指导该桥的吊杆纠偏施工,并可为同类桥梁的施工积累更多的可供借鉴的理论和实践经验。     

钢筋混凝土拱桥多节段吊装主扣塔合用的设计及施工技术

六圭河大桥是净跨为195m普通钢筋混凝土箱形拱公路桥,该桥在主拱箱吊装施工中采用主扣塔合用的施工技术,节约了成本,缩短了工期,该方法可供多节段拱桥吊装施工参考和借鉴。     

钢管混凝土拱桥主拱肋灌注施工技术

在某跨海湾大桥主跨270m的中承提篮式钢管混凝土拱桥施工中，主拱肋的混凝土灌注是拱肋合龙后的又一关键工序，且受现场施工条件诸多限制。介绍了主拱肋灌注施工方案、施工工艺、质量检测等。     

蒲山系杆拱桥吊杆张拉力的空间计算分析

以蒲山大桥为工程实例,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了该下承式钢管混凝土拱桥的空间有限元计算模型,考虑拱桥吊杆在空间上的相互影响,给出了根据吊杆的张拉顺序利用逆序法计算拱桥吊杆第1次张拉时的初始张拉力,用影响矩阵法计算拱桥吊杆第2次、第3次张拉时的张拉力计算方法,得出了拱桥吊杆的初始张拉力按此结果进行吊杆张拉施工,吊杆内力整体上符合设计要求,所得结果可用于指导该拱桥吊杆的张拉施工,并可为同类桥梁的施工提供参考。     

黄延大桥128m钢管混凝土系杆拱动力性能研究

以128 m钢管混凝土拱为研究对象,采用空间有限元分析模型分析计算桥梁的动力特性,探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁动力特性的影响,提出桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性,为今后此类桥梁的设计提供参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析

采用大型通用有限元前后处理软件MSC Patran建立大跨度铁路钢管混凝土拱桥的有限元模型.根据地震响应分析输入地震波的选择原则及桥址地震烈度,选用经过加速度幅值调整的EL-Centro地震波作为输入地震波,进行大跨度铁路钢管混凝土拱桥在水平地震波、三向地震波、一致激励和多点激励下结构的地震响应分析.分析结果表明:结构在水平地震波和三向地震波作用以及在一致激励和多点激励作用的地震响应差别很大,且没有简单明确的变化规律,因此必须采用同时考虑三向地震波和多点激励共同作用的动态时程分析法才能较真实的反应结构在地震作用下的实际受力状态和变形性能.     

单线大跨度简支钢箱梁系杆拱设计研究

钢管混凝土拱桥在钢管拱肋混凝土灌注过程中存在爆管的可能性,当邻近既有线施工时须考虑其风险。为研究单线大跨度拱桥拱肋内不灌注混凝土的可行性,以丹佛(丹灶-佛山)西站联络线上一160 m简支钢箱梁系杆拱为研究对象,建立空间有限元模型对大跨度简支钢箱梁系杆拱桥进行静力和动力计算,分析结构的受力情况和变形状态。结果表明,该桥的静力和动力特性均满足规范要求。该桥为邻近既有线的单线铁路桥,可选择拱肋内不灌注混凝土,从而使得施工更加方便。     

大跨度中承式铁路拱桥缓冲限位耗能装置研究

为研究适用于大跨度中承式铁路拱桥的限位减震耗能装置,保证高速列车的行车安全。基于弹塑性力学、材料力学等计算理论,建立大跨铁路桥梁缓冲限位耗能装置的简易设计方法,并运用MATLAB软件开发相应的设计软件。以郑万高铁某大跨中承式拱桥为工程背景,开展该桥限位耗能装置的关键设计参数研究,并利用ANSYS建立装置实体有限元模型,分析其力学性能及滞回耗能曲线。研究结果表明:建立的缓冲限位耗能装置简化设计方法正确,设计过程简便;设计的装置能够较好地控制列车牵引制动力引起的梁端位移,满足高速铁路对行车安全的要求。     

102 m系杆拱桥跨铁路站场顶推施工技术

通过石环高速公路东互通立交桥的施工实践,研究总结了长距离、大跨径系杆拱桥、钢筋混凝土箱梁跨密集型铁路站场顶推施工的方案设计和顶推施工及质量控制措施,对同类桥梁的顶推施工具有很好的借鉴作用。