某三拱肋混凝土拱桥成桥状态静力分析

以某三拱肋混凝土拱桥为实例,采用空间有限元分析程序MIDAS/ClVIL建立三拱肋拱桥有限元计算模型,分析拱肋、系杆梁等主要构件的受力与变形性能。计算结果表明:拱桥各构件的受力与变形基本关于跨中对称,两侧边拱肋基本关于中跨拱肋对称,但是中间拱肋的变形明显要大于边拱肋;拱肋、系梁总体处于受压状态;全桥以竖向位移为主,最大竖向位移发生在拱顶,系梁竖向位移较小。     

连拱桥的振动试验及分析

连拱桥中,墩、拱是最重要的组成构件.通过足寸模型的振动试验发现,拱平面内的动力特性,墩、拱的频谱差别较大,可分别作为独立体系考虑.各跨拱类似干独立的单拱作用.墩的振动受拱的约束,在水平方向,拱的存在类似于在墩顶附加设置一双辊轴支座的效应;在竖向,必须考虑拱竖向振动分量对墩所产生的附加力.出拱平面,拱的振动反应类似于梁.     

多跨连拱桥设计与施工关键技术

拱桥在自重及活荷载作用下拱脚会产生较大水平推力,如何控制或减小拱脚水平推力的影响,一直是设计与施工的关键环节,特别是对于多跨连拱桥而言。结合钟祥市东环路跨湖桥(33孔不等跨连拱桥),详细介绍了该桥设计中制动墩设置、恒荷载调整、矢跨比优化,施工中预拱度设置、施工阶段划分等关键技术,为多跨连拱桥设计与施工提供技术参考。     

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。     

刚架拱桥拱片裂缝成因分析及加固方法

本文以灯杆港桥为例,介绍了刚架拱桥拱片的常见裂缝特征,通过计算分析,表明裂缝产生的主要原因是刚架拱桥的超静定结构体系对温度和拱脚变位比较敏感,在使用阶段荷载、整体降温和桥台纵向位移的共同作用下,容易产生跨中和拱脚的受力裂缝。最后根据裂缝的成因,提出了维修加固方案。     

近断层地震对飞鸟式钢管混凝土拱桥作用效应

借助有限元软件ANSYS建立了飞鸟式钢管混凝土拱桥杆系模型,选取近断层强震记录作为输入,讨论了地震动自身频谱特性及其对结构的作用效应。通过非线性时程反应分析,对比研究了飞鸟式钢管混凝土拱桥的内力和位移响应。结果表明,不能简单认为输入地震动的卓越频率更接近于结构基频就认为一定会导致更严重的地震反应。长周期大跨结构更易受低频加速度脉冲的破坏作用,拱肋与桥面交汇处地震作用效应加剧,是脉冲型近断层地震破坏作用的相对薄弱部位。     

外倾拱非线性行为的影响因素分析

蝶形拱桥的拱肋由于外倾其非线性行为规律较之普通拱桥更加难以掌握,传统的未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用.在自编程序的基础上,全面分析了外倾角、矢跨比、含钢率等设计参数对蝶形拱桥外倾拱非线性行为的影响及规律.结果表明:偏载对加载侧拱肋拱顶横向位移的影响较大,而另一侧较小;斜索体系对拱肋横向位移和面外弯矩的影响均是有利的;拱顶横向位移的影响系数随着外倾角、矢跨比和索拱平面间夹角的增大而增大;位移计算时单元初内力宜由施工阶段分析得到,面外弯矩计算时可采用一次成桥的简化方法进行计算.     

主要设计参数对斜靠式拱桥地震响应的影响

以某斜靠式拱桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立该桥的空间有限元计算模型,分析主要设计参数对斜靠式拱桥地震响应的影响。计算结果表明:斜靠拱与主拱刚度比的变化决定了斜靠拱对该斜靠式拱桥的作用;矢跨比变化对该斜靠式拱桥的顺桥向地震响应影响较大,尤其是对轴力和面内剪力的影响较大;横撑数量减少时,主副拱之间的连接变弱,使其整体性变弱,不仅削弱了斜靠拱对结构的作用,而且不利于斜靠自身受力。尼尔森体系吊杆形式使桥面系与拱肋的连接增强,使主拱肋的轴力变化均匀,同时增加了对桥面系的约束,可适当减小桥面系的位移。     

结构性能的混凝土拱桥减震方法研究

基于位移的抗震设计理论应用于混凝土拱桥时,由于混凝土拱桥刚性巨大的特殊性,该理论无法有效的对拱桥进行减震。针对混凝土拱桥,提出了一种基于性能的减震设计思路的新的减震方法——“一种混凝土拱桥变刚度智能减震控制系统”。该方法在地震作用下将改变主拱体系、适当降低拱桥刚度、提高主拱结构变形能力,对拱桥的位移和主拱的受力进行双控。分析表明,该方法在不显著增加位移的情况下可以降低混凝土拱桥在地震作用下的结构内力。     

考虑非保向力效应的单点或半跨加载钢管混凝土拱稳定性能研究

对于下承式钢管混凝土拱桥,非保向力作用可显著提高其稳定承载力,应在研究中予以考虑。通过有限元软件ABAQUS建立了拱顶单点和半跨三点荷载作用下抛物线形钢管混凝土无铰拱的有限元模型,在模型中考虑非保向力效应,利用现有试验结果验证了有限元模型的可靠性,分析了拱的破坏过程,结果表明,达到峰值荷载时拱顶单点加载和半跨三点加载拱分别形成5个和4个塑性铰区域,最终均因承载能力不足而破坏。通过参数分析研究了矢跨比、长细比、含钢率、钢材强度及混凝土强度对拱稳定承载力的影响。结果表明：拱稳定承载力随其长细比增长显著降低,随矢跨比和含钢率大致呈线性增长关系。基于参数分析结果,对现有抛物线形钢管混凝土无铰拱稳定承载力设计公式中的弯矩调整系数进行修正,提出了考虑非保向力效应的拱顶单点加载和半跨三点加载钢管混凝土拱稳定承载力设计公式。在所分析参数范围内,设计公式计算结果与有限元分析结果的相关系数达0.988,两者吻合良好。     

三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥地震反应及控制

利用ANSYS有限元软件,计算并分析了某三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥的动力特性和一致激励与行波激励下的动力响应,并对拟安装在桥上Lock-up装置的减震效果进行了评价.研究表明,纵向和竖向联合输入下结构的动力反应明显高于纵向和竖向单独输入工况;横向地震激励时,拱肋出平面位移及内力均很大,但可以不考虑行波效应的影响;纵向...     

大跨度拱桥拱肋顺桥向风荷载计算方法研究

拱桥是曲线抬升形式,单纯考虑以摩擦力形式的顺桥向风荷载对拱桥的作用是偏于不安全的。在对拱肋顺桥向风荷载计算进行详细分析的基础上,给出了基于悬链线方程的理论解。同时,基于力学模型,提出了基于考虑折减系数的门式刚架风荷载计算方法计算拱桥顺风向风荷载,同时,对折减系数进行了参数识别分析,给出了在常规矢跨比与拱轴系数下,折减系数的简化计算模型。     

考虑吊杆断裂动力作用的钢管混凝土拱桥等效静力计算方法

为简化吊杆断裂后拱桥剩余结构动力响应计算过程，提升中、下承式钢管混凝土(CFST)拱桥断索时的强健性，采用动力系数考虑断索过程的动力效应，建立一种考虑断索动力作用的中、下承式CFST拱桥等效静力方法；设计并制作跨径20m的下承式CFST拱桥大比例缩尺试验模型，研发一种电磁铁断索触发装置实现了吊杆瞬间断裂模拟，开展吊杆断裂后拱桥剩余结构的动力响应试验研究；采用ANSYS/LS-DYNA软件建立可考虑吊杆断裂过程的有限元模型，并进行试验与有限元结果的对比分析。构建11种不同跨径的中、下承式CFST标准拱桥，通过不同动力系数下标准拱桥断索时静力效应与动力效应的对比分析，确定各标准拱桥在不同吊杆断裂时的动力系数取值。研究结果表明：研发的电磁铁断索触发器可实现0.1s内断索，准确模拟实际吊杆断裂过程；吊杆断裂对纵梁位移与应力的影响远大于对拱肋的影响，长吊杆断裂对纵梁和拱肋的位移与应力的影响大，次短吊杆断裂对相邻吊杆索力的影响大。采用等效静力计算方法进行中承式CFST拱桥受力分析时，纵梁和吊杆的动力系数均可取1.8,进行下承式CFST拱桥受力分析时，纵梁和吊杆的动力系数可分别取1.8和1.7。     

大跨度钢拱桥横撑刚度对全桥抗震性能的影响

以天津大跨度钢拱桥———直沽桥为研究对象,对其在天津波、三维一致激励及行波效应下拱肋内力和位移的变化规律进行了分析,从该桥横撑刚度的变化对全桥地震响应的影响方面进行了论述,得到了大跨度钢拱桥拱顶对内力的影响程度要小于拱脚、横撑刚度较小的钢拱桥在地震作用下的内力较大、横撑刚度对横向弯矩有较大的影响等结论。     

钢管混凝土拱桥吊装施工拱肋控制点预抬高值计算

对钢管混凝土拱桥吊装施工拱肋控制点的预抬高值分两部分进行考虑:一部分由刚体位移引起,一部分为拱肋弹性变形产生,两部分之和为实际的预抬高值。计算结果与有限元结果进行了比较,结果表明拱肋弹性变形可以达到刚体位移的量级,随着钢管混凝土拱桥跨度的增加,仍将拱肋简单的假定为刚体会带来不可接受的误差。     

钢桁梁柔性拱桥稳定性分析

以广东省某钢桁梁柔性拱桥为例,基于拱桥稳定分析理论,采用有限元分析方法,研究了杆件刚度、桥面横向连系刚度、拱肋刚度,拱肋横撑形式、宽跨比等参数对拱桥稳定性的影响。研究结果表明:钢桁梁柔性拱桥的稳定性能较好,主要有以面外失稳为主,斜杆刚度变化对结构拱肋面外反对称失稳和拱肋侧倾失稳的影响最明显,结构的拱肋刚度变化对结构拱脚失稳的影响最明显;"K"形横撑较"X"形横撑及"一"字形横撑而言对提高拱肋横向稳定性有较好的作用,宽跨比对结构稳定性影响较大,选择适当的宽跨比对结构的稳定性有着重要的作用。     

空间异形组合拱肋拱桥的静力及稳定性研究

异形拱桥改变了传统拱结构的受力特性,致使拱肋受力复杂,文章对某异形拱桥的静力及稳定性进行研究.结果表明:温度和横风是异形拱桥的控制性因素,但活载效应较小;异形拱桥易面外失稳,且风荷载会显著降低其稳定性;主拱外倾角、主副拱相交位置增大将降低异形拱桥的稳定性,但主拱宽跨比的影响较弱;增大主拱横向刚度能明显提高异形拱桥的稳定性,但当刚度增大到一定数值时,稳定系数基本不变.     

钢箱拱肋缆索吊装中几何非线性影响的分析

在钢箱拱肋的缆索吊装中,由于索的垂度效应、大位移效应以及梁—柱效应等几何非线性因素的影响,致使拱肋的位移以及内力与实际情况存在一定偏差。为了减小合龙拱轴线线形误差,确保桥梁结构施工安全,通过考虑与不考虑几何非线性两种情况的分析对比,提出拱肋缆索吊装过程中可视具体情况给拱肋节段赋予一定的预抬量以抵消几何非线性作用使拱肋所产生的下沉量。     

考虑压拱效应的钢筋混凝土双跨梁竖向承载力分析

钢筋混凝土框架结构在使用期内遭遇爆炸、撞击等突发事件时，可能引起结构承重柱失效，从而导致结构倒塌。当失效柱为内柱时，失效柱上方与其相连的两跨梁将形成双跨梁，双跨梁的承载能力决定剩余结构的抗倒塌能力。为分析双跨梁的受力特征和破坏机理，进行了3根1/4缩尺钢筋混凝土双跨梁的静力加载试验。结果表明：梁端存在轴向约束时，梁产生压拱效应，其竖向承载力得到提高；基于试验结果，根据双跨梁关键截面满足的内力平衡方程、考虑压拱效应时满足的变形协调方程，推导出梁的竖向荷载与中柱竖向位移之间的关系式；通过不断增大竖向位移，得到最大竖向荷载(对应的梁轴向力为压力)即为双跨梁考虑压拱效应的竖向承载力。理论分析结果和试验结果比较表明，所提计算方法有较高精度。     

跨长40米的钢拱桥整体安装

连接深圳水库大坝和水库内闸门井室的工作桥,是一座焊接式钢桁架拱架。拱桥跨长40米,拱高2.5米,矢跨比1/16,桥面为钢筋混凝土结构。两主桁架距2米。拱桥采用双铰拱,为一次超静定结构。安装支座的桥台一端与大坝相连接,另一端即闸门井井台。拱桥施工期间,水库内水位较高。根据该桥特点,考虑施工现场情况和我单位现有施工设备条件,确定了在地面上制造,整跨一次起吊安装的施工方法。