我国钢管混凝土拱桥应用现状与展望

共收集到截止2015年1月的已建和在建的钢管混凝土拱桥413座(跨径不小于50m)。统计分析表明,钢管混凝土拱桥在我国修建的数量不断增多、跨径不断增大。从行业分布来看,在公路、城市桥梁中的应用仍是主体,在铁路尤其是高速铁路中的应用不断增多。在结构体系方面,上承式、中承式、拱梁组合式、飞鸟式和下承式刚架系杆拱5大类,仍为主要应用的桥型,占总数的85%。在截面形式方面,以圆钢管混凝土为基本单元组成的单圆管、哑铃形和桁式是应用的主流。提篮拱被应用于各种桥型,尤其是大跨度铁路桥。无风撑拱主要应用于120m跨径以下的桥梁,且以斜靠拱和拱梁组合桥为主,截面多采用横向刚度较大的形式。拱肋的材料强度不断地提高,钢管以Q345钢为主,混凝土以C40、C50为主。虽然对桥面系强健性的重视在不断提高,然而强健性好的整体式和具有加劲纵梁的悬吊桥面系的应用还不够普及。钢管拱的架设方法仍以支架法、悬臂法和转体法3种为主,其中悬臂拼装法应用最多,适用跨径最大范围也最广。     

上承式钢管混凝土拱桥动力特性分析

为研究上承式钢管混凝土拱桥的动力特性,以大型有限元计算软件ANSYS为平台,对跨径为252 m的上承式钢管混凝土拱桥——千岛湖1号特大桥建立了空间有限元模型,进行了动力特性分析。通过对前十阶频率和振型的分析,得出结论:面内基频一般较面外基频大,尤其是大跨度拱桥,应注意保证拱的横向稳定性;桥面系的面内振动与拱肋基本同步,桥面系的面外振动受桥面系与拱肋之间联结形式的影响较大,采用立柱或刚性吊杆联结时,二者振动基本同步;通过收集到的大量钢管混凝土拱桥的结构型式和基频计算结果,可得出钢管混凝土拱桥基频随跨径的变化趋势,并由此回归出频率对于跨度的公式,当缺少实测资料时,可作为工程设计中的参考依据。     

高铁下承式钢管混凝土简支拱桥施工过程控制技术

以潍莱高铁跨荣潍高速公路144 m尼尔森体系下承式钢管混凝土简支拱桥为工程背景,针对其同类桥型跨径大、与既有线路平面斜交角度小、拱肋竖向倾斜布置等特点,有必要开展系梁与拱肋支架形式的合理设计、系梁与拱肋应力监控、吊杆力监测等施工过程控制技术研究.提出了系梁采用"钢管柱+贝雷梁"形式和拱肋采用"钢管格构"形式的支架设计方...     

上承式钢管混凝土拱桥设计计算

某上承式钢管混凝土拱桥主拱计算跨径为170 m,主拱选用悬链线形作为拱轴线,拱肋采用四肢全桁式等截面钢管混凝土结构,由左右两条拱肋及横向联接系构成。拱肋中心距7.2 m,肋全高3.8 m,全宽2.8 m,拱肋腹杆采用钢管。拱上立柱为钢管混凝土格构式柱,上部构造采用3×4×15.3(m)先简支后桥面连续预应力矮T梁。采用有限元计算软件Midas Civil进行建模计算,分析桥梁在施工阶段、运营阶段受力情况,结合规范要求对桥梁结构进行设计。     

悬臂扣挂法钢管混凝土拱桥施工技术

随着钢管混凝土拱桥规模的不断增大,桥型也越来越多样化和富于个性化,施工方法和施工技术也在不断推陈出新。本文重点介绍了悬臂扣挂法钢管混凝土拱桥施工过程中的拱肋安装、线型控制、混凝土顶升等几个关键的技术问题。     

钢管混凝土拱桥混凝土灌注阶段计算方法研究

基于某上承式钢管混凝土拱桥主拱灌注阶段的拱肋应力和线型精度要求,文章分别采用联合截面法、统一理论法、双单元法建立该桥混凝土灌注全过程有限元模型,将理论计算数据与施工监控实测数据进行对比分析,结果表明:采用统一理论法计算的拱肋应力与实测应力吻合最好,而采用联合截面法计算的拱肋线形与实测线形吻合最佳。因此在上承式钢管混凝土拱桥计算中采用此两种方法分别计算应力与位移将得到更为精确的结果。     

扣索与拱肋夹角对钢管拱拱圈应力及线型影响分析

以某山区高速公路上承式钢管混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂拼装拱圈为例,通过对比分析扣索与拱肋的不同夹角对拱圈应力、拱圈合龙线型的影响,总结由此产生的问题,提出扣索与拱肋夹角的经验取值范围,为同类型桥梁施工扣塔高度选择提供借鉴案例。     

大跨梁拱组合体系景观桥梁设计和受力性能分析

下承式组合体系拱桥用于城市桥梁时,为美观需要,常常弱化拱肋截面或采用某些特殊拱肋造型。当应用于大跨径时,必须重视其稳定性并采取额外措施。为研究大跨径梁拱组合体系景观桥梁的整体受力性能和稳定性,以深圳市宝安区展览大道某桥为例,介绍拱肋、吊杆、钢纵梁、钢横梁设计,采用大型有限元软件MIDAS CIVIL建立有限元模型,进行成桥静力分析、成桥特征值分析、成桥屈曲分析,计算结果表明:大跨径钢拱纵横梁组合体系桥梁成桥受力合理,拱肋稳定性较好,为同类型桥梁设计提供参考。     

下承式钢管混凝土拱桥抗震性能振动台试验分析

为掌握下承式钢管混凝土拱桥的动力响应规律,实施了该桥型的振动台试验,按刚度相似关系,提出了将模型材料单一化的截面刚度转换公式;试验结果分析了不同烈度等级下,拱肋各显著截面的应变反应的状况。     

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥施工过程的模拟

钢管混凝土刚架系杆拱为自架设体系,拱脚与墩固结,系杆拉力抵消拱的大部分水平推力,施工过程中拱肋弦杆由钢管渐次向钢管混凝土转变,截面强度和刚度逐步形成,系杆拉力也在不断变化。文中以某跨度135 m的下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为例,详细模拟该钢管拱桥的施工过程,并以图表形式示出施工过程中拱脚和拱顶截面弯矩、系杆拉力等典型受力曲线。     

不同拱肋形式对无风撑钢管混凝土拱桥的抗震特性影响

无风撑钢管混凝土拱桥有钢管混凝土拱桥具有跨度大、强度高、塑性好、重量轻、便于施工、造型新颖美观等优点,而且在行车时视野开阔,在未来有很好的应用前景.文中以某五连跨无风撑钢管混凝土拱桥为例,针对无风撑钢管混凝土拱桥特点,采用不同拱肋结构布置形式,对其抗震性能进行了对比分析,得出此类拱桥拱肋合理布置形式.     

Die Bogenbrücken der A 17 – Entwurf und Ausführung

The Arch Bridges of the A 17, design and erection – three examples of arch bridges with piered bridge deck. In the course of the newly built highway A 17 were built three concrete arch bridges with piered bridge deck. The characteristics of the bridges and the type of construction are reported on. The bridge across the Seidewitz Valley has an overall length of 568 m and a span of the arch of 154 m. The bridge is the classic case of an arch bridge built using the suspended cantilever method. The Bridge Wölkau has a total length of 57 m and an arch span of 47 m. The bridge is an example for the crossing of a highway with special regard to aesthetics. The bridge across the Lockwitz Valley has an overall length of 723 m and crosses a long valley in a max. heigth of 64 m. The two main spans are each 125 m. In four of the spans are situated arches, which together with the composite superstructure and the piers form an integral frame system. The construction shows a new way for deploying the aesthetic value of arch systems in the crossing of valleys up to now thought as not suitable for this.     

铁路大跨度钢管混凝土拱桥拱肋管节点的疲劳性能研究

在研究大量资料文献的基础上,结合空间有限元分析,对比各种管节点疲劳检算方法的优缺点,研究了空心管节点疲劳检算方法在填心钢管-空心钢管节点疲劳性能分析中的适用性,对我国某在建大跨度铁路钢管混凝土拱桥(Y桥)拱肋管节点的疲劳性能作了可靠的分析评估,根据分析结果对该桥拱肋管节点的疲劳设计提出了合理建议。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥的冲击系数研究

以泰兴滨江大桥为例,根据下承式钢管混凝土系杆拱桥的结构特点,采用大型通用有限元软件ANSYS对该桥进行有限元离散。采用梁单元beam4模拟钢管混凝土拱肋（内部混凝土及外部钢管）、系杆及横梁等构件,用杆单元Iinks模拟吊杆,用壳单元she1163模拟桥面铺装层,用实体单元solid45模拟桥面系的预制空心板部分,建立了系杆拱桥的空间计算的有限元模型,进行模态分析,得到各阶自振频率及振型。建立四分之一车辆模型作用下的拱桥车桥耦合振动模型,并利用MATLAB语言编制程序,分析了移动车辆荷载作用下下承式钢管混凝土系杆拱桥的响应,系统地得到了该桥在不同车速,不同车道,不同阻尼,不同路况的振动响应等力学性能。本文所得出的主要结论和有关研究成果可为大跨度钢管混凝土系杆拱桥设计时的冲击系数取值,研究车辆对系杆拱桥的冲击性能和后期桥梁养护确定荷载效应分析提供参考。     

钢管混凝土拱桥地震破坏模糊评估方法

为了掌握钢管混凝土拱桥在地震后损伤和破坏情况,根据钢管混凝土拱桥各部件结构构造和受力特征,建立各个部件的杆件的基于变形或强度和能量的双重破坏评估模型,利用有限元法计算钢管混凝土拱桥非线性地震反应,研究基于模糊理论和层次分析法的地震破坏模糊评估方法。通过一座大跨钢管混凝土拱桥工程应用,由钢管混凝土拱桥的地震破坏模糊评估可知,在加速度峰值为0.1、0.2、0.4和0.8 g的地震作用下,整桥的破坏指数分别为0.150、0.152、0.172和0.318,说明在峰值为0.4 g的地震作用下桥梁为轻微破坏,在0.8 g的地震作用下,为中等破坏。     

The influence of the section shape of box-girder decks on the steady aerodynamic yawing moment of double cantilever bridges under construction

The yawing moment acting on the box-girder deck of reinforced concrete bridges constructed using the balanced cantilever method during the erection stage has been experimentally analyzed by testing different types of bridge cross-sections. Experimental results show that the yawing moment coefficient decreases as the bridge decks become streamlined, and that the yawing moment coefficient reaches a maximum when the bridge deck length is nearly twice the deck width.     

初应力对哑铃型钢管混凝土拱承载力的影响

根据钢管混凝土拱桥特点,采用包含初应力的实体—空间梁单元法来计算哑铃型钢管混凝土拱桥承载力的方法,计算3种哑铃型拱肋,分析了不同初应力系数、不同含钢率和不同跨径的因素对哑铃型钢管混凝土拱桥承载力影响规律,结果表明,初应力导致拱肋的极限承载力下降。     

脱空对钢管混凝土拱桥的影响分析

为了保持钢管混凝土复合材料的优越性,钢管和混凝土之间就需要紧密接触,但目前国内的钢管混凝土拱桥都出现了不同程度的脱空现象,严重影响了拱桥运营阶段的承载能力及稳定性。文章采用有限元分析方法对脱空状态下的钢管混凝土拱桥以及影响脱空的各种因素做具体分析,指出了脱空对拱桥线形、稳定性及动力特性的影响,为解决钢管混凝土脱空问题以及改善拱桥受力性能提供参考。     

钢管混凝土在桥梁工程中的应用与前景

钢管混凝土(CFST)具有承载力高、施工方便和抗震能力好等优良性能,在国内外桥梁工程中得到较为广泛的应用。全面地总结了钢管混凝土结构在梁式桥、拱桥、斜拉桥等多种桥型中的应用情况,并着重探讨了钢管混凝土桥墩的研究和应用现状。介绍了"部分钢管混凝土"桥墩的试验结果。探讨了钢管混凝土结构应用于桥梁工程中还有待解决的主要问题。最后对钢管混凝土在桥梁工程中的应用前景作了展望。     

高速铁路下承式系杆拱桥桥面形式的研究

通过有限元分析,对采用结合梁桥面和整体钢桥面两种桥面形式的下承式钢系杆拱桥的竖向刚度、系梁和拱肋的内力、桥面系统的内力和自振特性进行对比分析。计算结果表明:两种形式的竖向刚度基本上相等;系梁和拱肋的内力后者略优于前者,并且不均匀降温对前者更不利;端部横梁都存在较严重的应力集中,方案一对温度荷载很敏感;日照引起的局部温差能较大的增加方案一混凝土桥面板的拉应力值;方案二的纵梁、加劲横梁和桥面板的组合应力都较低。提出整体钢桥面为适合于我国新建高速铁路下承式钢系杆拱桥的合理桥面形式。