大跨钢管混凝土拱桥拱脚设计及局部应力分析

上承式钢管混凝土拱桥拱脚受力较为复杂,为了保证拱脚在整个施工阶段的安全性,需要对施工阶段拱脚的应力分布进行计算分析。对拱脚设计和施工阶段进行介绍,提出杆系转实体分析模型。首先提取出拱脚最不利工况。后利用有限元软件Madis FEA建立拱脚空间实体模型,对所取工况进行分析。得出拱座最大拉应力较小,拱座以受压为主,应力值未超出《公路钢结构桥梁设计规范：JTG D64—2015》^[1]允许应力,预埋钢管、连接管和拱脚钢管组合应力均未超过钢材屈服应力。封脚混凝土最大压应力未超过文献[1]允许的应力值。主拱混凝土最大拉应力较小,主拱混凝土处于受压状态,应力值均未超过文献[1]允许的应力值,本方法可指导设计与施工。     

中承式拱桥钢骨混凝土组合结构拱座分析

以京雄永定河大桥为背景,研究了中承式拱桥的钢骨混凝土组合结构拱座的分析方法,采用实体单元模型和二维平面有限元模型结合的方法计算该桥拱座的受力状态。经验算该桥拱座结构受力较均匀,实体模型应力结果基本符合平截面假定,大桥拱座的设计符合规范要求,验证了本桥拱座方案设计的可靠性。     

钢管混凝土异型拱桥拱座力学特性分析

采用有限元程序(ABAQUS),对一座主跨为132 m的下承式钢管混凝土异型拱桥进行空间分析,分别对一次落架和二次落架2种施工方法下的拱座应力进行了计算分析。结果表明:拱肋之间的拱座面上出现的应力已经超过了混凝土的抗拉强度设计值;一次落架的情况下,拱座受力变形后不再符合平截面假定。     

某飞鸟式拱桥空间有限元分析

由于局部细节和预应力线型的模拟很复杂且有一定难度,空间的非线性实体有限元分析很少应用于整座桥梁.建立了某飞鸟式拱桥的全桥空间实体分析模型,包括钢混凝土结合的拱肋、预应力混凝土箱梁、混凝土立柱以及吊杆等构件.提出了充分利用各结构分析软件的特长,整合后,得到独特、适用的结构受力分析新方法.针对结构较为复杂的飞鸟式拱桥,首先利用ANSYS中友好的建模和分网前处理建立了桥梁空间模型,然后利用MIDAS对桥梁施工过程进行了模拟,最后得出了多种不利荷载组合作用下桥梁结构中应力和应变的空间分布,特别给出了箱梁和拱肋相交部分的复杂应力分布.根据分析的结果,对吊杆力、支座形式和施工过程等都进行了相应调整.     

竖转施工刚构拱桥转动铰接触应力有限元分析

转动铰是连接刚构拱桥拱座与拱肋的临时施工构造措施,在放张式竖转合拢过程中,转动铰是全桥转体施工成功与否的关键。通过对八字型刚构拱桥竖转施工过程的接触有限元模拟,研究了转动铰的局部应力分布,分析了转动铰的结构力学性能。实体工程分析表明:转动铰结构整体处于较低的应力状态,局部存在应力集中现象,可通过加强局部构造措施,保证转动铰整体力学性能满足竖转施工的安全性要求。     

大跨度钢管混凝土拱桥施工技术研究

介绍了大跨度钢管混凝土拱桥主要的施工方法,并以一个上承式钢管混凝土拱桥为例,利用大型有限元软件MI．DAS对该类拱桥进行了全桥数值模拟,分析了大跨度钢管混凝土拱桥拱上结构安装各阶段内力及变形情况,为同类大跨钢管混凝土拱桥的施工控制提供了一定指导。     

基于ANSYS的45m简支箱梁有限元分析

预应力混凝土简支箱梁截面形式优美、受力性能良好、便于施工,被广泛应用于桥梁结构中,但箱型截面力学特性复杂,特别是梁端锚固区混凝土处于三维空间应力状态,在预应力筋张拉后容易开裂。文章以一座45 m预应力混凝土简支箱梁桥为工程背景,采用大型有限元软件ANSYS10.0建立全桥实体模型,探讨恒载、活载、温度荷载等作用下桥梁的力学特性,并深入研究梁端锚下局部应力水平。该有限元分析结果可为同类桥梁的设计提供技术指导。     

钢管混凝土拱桥合龙及温度次内力

钢管混凝土拱桥为超静定结构,温度变化、主梁收缩徐变等会使主梁和拱肋中产生次内力。针对某1～80 m钢管混凝土拱桥,开展了整体温度和局部温度变化分析及后浇带影响主梁沉降和收缩徐变的分析。结果表明：整体温度变化所引起的温度及内力效应最小,拱肋温度变化会产生最大的位移效应,而主梁温度变化会引起最大的内力效应;拱肋温度上升及下降时,主梁与拱肋均会产生同步、同方向的位移变化趋势,同时会在全桥范围内尤其是梁体跨中产生更大的内力效应;与升温过程相比,主梁降温会在全桥范围内尤其是梁体跨中及端部产生更大的内力效应,主梁降温15℃时,引起的最大轴力为跨中的–17 448 kN,最大弯矩为梁端的5 434 kN·m,主梁降温15℃时,在拱脚局部出现了大于2 MPa的拉应力,主梁降温对于拱脚受力更为不利;最后,从混凝土初凝时间和主梁沉降、收缩徐变3个方面论证了设置主梁后浇带的必要性和重要性,表明一次浇筑主梁所产生的收缩变形等同于主梁降温13℃的变形效应,设置后浇带,减少了结构因混凝土收缩产生的裂缝,也可起到补偿结构在施工过程中的几何缺陷、降低结构次内力以及方便施工等作用。     

澜沧江特大桥主拱钢管应力调整研究

澜沧江特大桥是一上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥,本文采用Midas程序建立全桥施工模型,从主拱钢管壁厚、混凝土外包段施工顺序、拱轴系数和拱肋梁高四方面着手,研究其对主拱钢管峰值应力的影响以达到降低主拱钢管峰值应力的目的,从而为同类结构的应力调整提供参考。     

法兰式钢箱拱桥拱脚固结创新设计研究

中小跨径钢箱拱桥的拱脚与混凝土拱座的固结方案是关系到拱桥建设成败的关键技术,本文提出一种法兰式钢箱拱脚固结结构,可广泛应用于钢箱拱桥、钢箱桁架拱桥和钢管混凝土拱桥等先铰接后固接拱桥的建设。该技术避免了通过拱圈焊接延长固结方案可能带来的施焊作业困难、焊接变形过大、焊接残余应力不可控及灼烧拱座混凝土影响耐久性的弊端。     

铁路大跨预应力混凝土连续梁拱桥拱脚局部应力仿真模拟分析

本文结合一连续梁拱桥工程实例,运用桥梁结构分析系统BSAS进行全桥施工过程模拟计算,以便了解关键施工阶段的受力情况;然后采用有限元分析软件ANSYS建立拱脚局部模型,且以BSAS全桥模型的计算结果为依据,将相应边界的弯矩、剪力及轴力施加于拱脚局部模型中,计算并分析各关键施工阶段拱脚的应力分布情况,并对该桥拱脚结构的承载能力与传力安全性进行研究。     

山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥主拱线型比较分析

主拱线型选择是钢管混凝土拱桥设计的重要环节。文章利用有限元软件Midas Civil建模,对某座已设计的山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥在不同矢跨比、拱轴系数下的结构内力及变形进行比较分析,得出了一些规律,可供同类山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥设计进行借鉴参考。     

钢管混凝土拱梁组合桥拱脚构造设计及应力计算分析

浙江省杭州市320国道大桥为单跨161 m钢管混凝土拱梁组合桥,详细介绍了该桥拱脚构造设计特点、施工临时铰构造和拱脚混凝土防裂措施,采用ANSYS软件建立了拱脚实体有限元模型进行局部应力计算分析。分析结果表明,拱脚主拉应力、主压应力基本满足规范要求,局部应力集中区域超出了规范限值,根据应力分析结果对拱脚进行了优化设计,分析成果可为同类桥梁设计提供参考。     

中承式钢管混凝土系杆拱桥设计

以上海蕰藻浜大桥设计为基础,从钢管拱肋应力控制、伸缩缝位置的选取、边拱线型设计以及拱座局部应力分析等,对中等跨径钢管混凝土拱桥的建设做诸多优化设计研究的尝试和实践。经过施工过程和最近几年对该桥的监控检测,结果表明该桥几个主要的创新设计具有良好的实际效果。     

多跨钢筋混凝土拱桥拱肋拆除过程仿真分析

应用ANSYS有限元软件对1座钢筋混凝土5跨拱桥的拱肋拆除施工过程进行了分析。以龙门吊索力和千斤顶的预撑力作为设计变量,以拱肋截面应力、墩顶水平推力为控制变量,以拱肋切割截面的混凝土最小应力作为目标函数,应用ANSYS的优化分析方法确定拆除施工过程中的技术参数;同时对拆除过程中的冲击影响和环境因素进行了分析。结果表明：通过龙门吊索和拱下千斤顶的共同作用,在拱肋拆除过程中结构的应力、挠度变化量和墩顶水平推力都比较小,结构的拆除施工安全可靠;在拱肋拆除过程中,环境温度变化对拱肋及拱下支撑的受力有明显影响,应制定相应的技术措施以减少温度对结构的不利影响。     

铁路大跨连续梁-拱组合桥主梁横向受力研究

以跨径(82.9+172+82.9)m预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用软件MIDAS建立了单箱单室截面连续梁桥和连续梁-拱组合桥两种空间有限元模型,对两种桥梁横向受力及传递规律进行研究。分析结果表明:边跨梁段,连续梁桥与连续梁-拱组合桥横向内力及横向应力基本一致;中跨梁段,连续梁桥的轴力较小,横向弯矩较大,连续梁-拱组合桥应力较小,分布较均匀;边腹板位置处环框模型均可以包络连续梁桥和连续梁-拱桥顶板应力。对于连续梁-拱桥,环框模型在1/8~3/8边跨、1/6~1/2中跨范围内适用,其余位置,环框模型计算结果偏小;拱桥底板拉应力比连续梁桥拉应力大,且大于环梁模型计算结果,设计中应予以注意。     

钢管混凝土拱桥不同成桥方式对结构影响

通过对钢管混凝土系杆拱桥不同成桥方式的计算分析,得到钢管混凝土拱桥不同施工顺序、吊杆张拉与否对成桥状态拱肋应力、系梁应力以及吊杆内力产生的影响,分析对比得出最佳设计成桥顺序,从而为设计施工提供好的指导。     

大跨径拱桥拱座台阶基础基底应力仿真计算分析

拱座基础作为大跨径拱桥重要的传力构件,准确分析主拱-拱座-基础-地基传力路径间基础与地基间的力学行为十分必要。目前,台阶形拱座基础基底应力计算采用的简化计算方法均无法准确分析两者间的力学行为。基于ABAQUS软件建立拱座基础、地基三维实体模型,通过在基础与地基间建立surface-to-surface接触对模拟两者间的接触受力行为。计算分析结果表明:轴力最大荷载组合作用下,台阶形基底竖向应力在顺桥向表现为拱座基础前端大、后端小;横桥向基底竖向应力表现为中间小两端大;台阶背部提供的水平抗力随着台阶基底高程的增加贡献逐渐增大;传统计算方法不考虑台背水平抗力的贡献导致计算结果偏于保守,据此设计的拱座基础构造尺寸偏于不经济。     

京沪高速铁路滁河特大桥施工方案分析

对滁河特大桥支架体系及全桥施工过程进行了有限元模拟,重点分析了系梁支架体系、拱肋支架体系、混凝土系梁、拱肋、吊杆等部分构件或组件的应力及变形情况;通过对不同钢管内充混凝土方案的比选计算,分析不同灌注方案下拱肋的变形和应力差别,为最终方案的选择提供依据;以成桥状态下的吊杆力设计值为目标进行了吊杆张拉控制力的优化计算,给出了"一次性吊杆张拉"的控制力值,施工过程中吊杆力实测与理论计算结果均较为吻合,取得了较好的效果,施工质量得到了良好控制。     

钢管-钢管混凝土复合提篮拱桥的受力性能分析

钢管-钢管混凝土拱桥是最近提出的一种较新型的结构形式，其受力性能和传统的钢管混凝土拱桥和钢管拱桥有很大的不同。拱肋内倾角和拱脚混凝土灌注高度是钢管-钢管混凝土提篮拱设计中的两个重要参数，他们对于成桥结构的内力、稳定和动力特性都有很大的影响。文中借助通用有限元程序，基于一座跨径150m的中承式钢管-钢管混凝土复合提篮拱，对以上影响因素进行了分析。