飞燕式钢箱系杆拱桥吊杆疲劳性能影响因素研究

飞燕式系杆拱桥由于受力合理,造型优美,已成为应用广泛的桥型之一。吊杆作为拱桥桥面与拱肋之间的重要传力构件,极易发生疲劳破坏。以某飞燕式钢箱系杆拱桥为例,探究拱桥吊杆设计参数对吊杆疲劳受力特性的影响,结果表明,吊杆的最大应力和应力幅均会随着吊杆间距减小而降低,边吊杆距拱脚距离的减小和吊杆截面积的增大会明显改善边吊杆的疲劳受力特性,这一结论可供提高飞燕式钢箱系杆拱桥吊杆疲劳性能的设计参考。     

大跨连续钢桁架拱桥设计

飞云江五桥主桥为(36+100+60+100+36)m五跨连续钢桁拱桥。主桁架由边跨、中跨平弦桁梁以及主通航孔钢桁架拱组成,边跨和中跨平弦桁梁采用有竖杆的三角形桁架,桁梁高9m,主通航孔钢桁拱肋采用变高度N形桁架,中间支点处桁高17.56 m,跨中拱肋桁高3m;桥面采用由顶板、横梁、挑梁、横肋及小纵梁组成的正交异性钢桥面板,桥面全宽32.5m;吊杆采用焊接H形截面刚性吊杆;主墩采用圆端形实体桥墩,横向分离式承台,钻孔灌注桩基础。采用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,进行主桥整体静力分析、动力特性分析和稳定分析;采用Ansys建立正交异性钢桥面板节段有限元模型,进行钢桥面板局部应力分析。计算结果表明该桥各项指标均满足规范要求。     

异形钢桁架拱桥结构设计及计算分析

某三跨连续中承式钢桁拱桥,跨径布置为22 m+56 m+22 m。主桥拱肋是由中拱肋、边拱肋、副拱肋及腹杆组成的桁架结构。主桥跨中设置系梁,主梁由桥面系及横梁组成,桥面系采用正交异性钢桥面,主梁、系梁及拱肋固结连接。桥梁共设置13对吊杆,扇形布置,吊杆锚固采用耳板的结构形式。主要介绍该桥的结构构造设计及受力计算分析,该桥造型新颖优美,受力及构造较为复杂,可为类似工程提供一定的借鉴。     

钢管混凝土拱桥结构动力荷载试验分析

介绍了某钢管混凝土拱桥动力荷载试验过程,并对试验数据进行分析,试验结果显示试验边跨汽车冲击效应十分显著,且与车速有明显的相关性,汽车动荷载作用下,拱肋结构的动力响应性能异常,需引起高度重视,建议采取有效的措施对边跨主拱圈及垫梁等部位的开裂情况进行定期检查,希望本工程相关经验能为同类工程提供借鉴。     

公路网状吊杆拱桥拱脚局部受力研究

为明确公路网状吊杆拱桥拱脚局部空间受力状态,研究其关键受力特性,以G40江淮运河大桥为背景工程,采用通用有限元软件Ansys建立了中拱脚精细化分析模型,对拱脚局部受力状况进行了研究.结果 表明,各工况下局部应力分布趋势略有不同,但总体应力水平相近,拱脚区域最大等效应力约为245 MPa,未超过材料设计强度,拱脚受力满足相关要求.本研究论述了公路网状吊杆拱桥的拱脚受力特性,保障其结构安全耐久,为公路网状吊杆拱桥的推广应用提供了依据与参考.     

大跨度钢桁梁斜拉桥主桁架动力效应分析

为研究在动力荷载作用下,大跨度钢桁梁斜拉桥主桁架的动力效应,将车辆模拟为弹簧-质量块模型,并以贵黔高速公路鸭池河特大桥为工程背景,基于Ansys瞬态分析功能建立了车辆匀速通过的有限元动力模型,分析了主桁架构件的响应情况,包括构件轴力变化幅度、下弦杆动应力及构件冲击系数。结果表明:不同位置构件的动力响应程度不同,主桁架中下弦杆轴力变化幅度最大,上弦杆次之,竖腹杆最小;上弦杆是对动力效应最为敏感的构件,且跨中构件的动静载的轴力变化幅度比值较其他位置大;跨中下弦杆应力时程曲线是在静力解曲线的基础上浮动,随着车速的增加,浮动的幅度也越大;动力荷载对主桁架构件的冲击作用十分显著,主桁架构件的冲击系数随车速增加而显著增大,高车速行驶时,跨中构件的冲击系数远大于规范计算值,在桥梁设计中宜对构件进行动力分析。     

缅甸曼德勒钢桁拱桥静动力试验研究

为了了解新建成的缅甸曼德勒钢桁拱桥结构基本受力性能并评价其承载能力,对该桥实施了成桥静动力试验。静力试验中对曼德勒侧边拱及桥面挠度,拱脚处弦杆及加载吊杆截面的应力,吊杆的伸长量进行了测试,并将实测结果与空间有限元理论计算结果进行比较。动力试验中测试了桥跨结构的自振特性以及行车冲击作用。试验结果表明,实测结果与理论分析结果一致,桥跨结构在试验荷载作用下处于弹性受力状态,具有良好的强度和刚度,满足设计荷载的使用要求。     

山区大跨度网状吊杆系杆拱桥设计及关键参数影响分析

依托云南怒江渡口大桥工程,选取了吊杆倾角、拱肋内倾角、矢跨比3个结构参数,对网状吊杆拱桥受力性能进行研究。吊杆倾角对拱肋和系杆的应力有一定影响,且随着吊杆倾角的增大,拱肋压应力和系杆拉应力呈减小趋势;拱肋内倾角的增加对系杆应力影响较小,对拱肋应力有一定的影响,尤其是对拱脚上缘应力影响较大,随着吊杆倾角的增大,拱肋压应力除拱顶上缘应力外总体呈减小趋势;矢跨比的变化对结构的受力影响最为显著,随着矢跨比的增加,拱肋压应力和系杆拉应力,呈减小趋势。总的来说,随着吊杆倾角、拱肋内倾角以及矢跨比的增加,结构总体应力呈减小趋势。     

大跨度钢管混凝土桁拱桥拱脚外包段受力分析与优化设计

为研究大跨度钢管混凝土拱桥拱脚结构的复杂构造和受力问题,该文以一座主跨为280 m钢管混凝土桁拱桥为背景,采用Midas/FEA建立基于拱脚和桥面板与钢横梁详细组合单元的全桥模型,详细计算了外包混凝土拱脚结构各构件在恒载和最不利车道荷载作用下的应力响应规律,分析了外包混凝土对拱脚各构件的受力影响。进一步对比分析了加大拱脚钢管混凝土构件直径和加厚拱脚外包钢管壁厚两种优化方案对无外包混凝土拱脚各构件的受力影响规律。计算结果表明:①外包混凝土可有效减小拱脚各构件的应力;②对于无外包混凝土拱脚结构,拱脚下弦杆是控制设计的关键;③增加钢管混凝土拱脚上下弦杆的管径和外包钢管壁厚均可有效减小无外包混凝土拱脚下弦杆的应力;④考虑施工效率和成本,实际工程中建议采用增加钢管壁厚的无外包混凝土拱脚设计方案。     

桥梁损伤识别数值仿真及试验研究

以内蒙古赤峰市银河大桥为例进行研究,该桥于2000年竣工,2001年8月该桥正式投入运行,2001年12月13日早晨,一空载货车撞上ZN-54W吊杆(主拱桥由西向东第8号吊杆),造成吊杆下部保护套严重损伤,为大桥安全考虑,赤峰市松山区政府提出对该桥进行测试。本文采用有限元法、模态分析及损伤识别理论对该桥进行了全面系统的结构损伤识别数值仿真研究,并与试验结果进行比较。由于中承式拱桥的主要受力构件是拱肋及吊杆,所以本文分别分析了拱肋L/2截面、L/4截面及被撞的8号吊杆不同损伤程度下的动力特性,得出结构整体动力特性的变化规律,并通过动力特性变化规律及应变模态实现了对拱肋的损伤识别;通过动力特性变化规律及曲率模态实现了对吊杆的损伤识别。     

柳州市维义大桥主桥设计与施工

柳州市维义大桥主桥采用(108+288+108)m中承式连续钢桁拱桥结构,为双向8车道城市桥梁,综述该桥的设计与施工情况。主桁由2片钢桁架组成,采用变高度N形桁式,2片桁中心距37 m,在2片主桁架的外侧各挑出3.25 m的悬臂托架支承人行道,桥面总宽度43.5 m。在主拱圈上、下弦杆平面及边跨桁架上弦杆均设置了菱形平联。桥面系采用正交异性钢桥面板结构,桥面铺装采用厚5.5 cm的环氧沥青混凝土。吊杆采用柔性钢绞线整体挤压拉索。主梁边、主跨均采用临时墩辅助的伸臂法架设,拱、梁同步安装,在跨中合龙。     

钢桁架刚性拱桥的设计

结合具体的工程设计情况,针对钢桁刚性拱桥型在国内的使用条件,就钢桁刚性拱桥的结构受力体系的确定、结构构件的钢材强度等级的选用、桁架结构节点的构造方式的选择和现场可采用的安装方式进行讨论.     

温度对拱桥短吊杆应力的影响

既有拱桥健康检测结果表明,短吊杆是拱桥易损构件之一。该文主要研究温差荷载对拱桥短吊杆截面应力的影响。假定短吊杆两端与拱肋及桥面均为固结,首先通过吊杆表面温度实测数据得出吊杆沿周向温度分布规律,再根据径向温度梯度得出吊杆横截面温度分布模型。然后,根据温度分布模型探讨短吊杆局部温差应力的大小及分布规律。同时,结合整体温差荷载作用下吊杆截面应力的理论推导和参数分析,探讨了吊杆截面不均匀应力分布情况及应力增大系数的范围。     

钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案优化研究

为得到钢管混凝土拱桥的合理吊杆张拉方案,基于常用的张拉方式,提出了5种基本张拉顺序,给出了吊杆张拉方案的合理性准则,结合某钢管混凝土拱桥工程实例,采用MIDAS Civil建立全桥有限元模型,对比分析了11种吊杆张拉方案,探讨了各方案对应的结构受力状况。结果表明:对称依次张拉吊杆施工方便,但易造成构件局部应力过大,影响结构安全,宜从拱脚区向拱顶区对称依次张拉吊杆;对称交替张拉吊杆可使构件应力分布更均匀,利于保证结构安全,宜从四分区或拱脚区开始对称交替张拉吊杆;与单批次吊杆张拉相比,采用多批次吊杆张拉可显著降低构件应力和吊杆张拉控制力,可考虑将对称依次张拉和对称交替张拉相组合的多批次吊杆张拉方案。     

苏岭山大桥主桥设计与施工

苏岭山大桥主桥采用(70+240+70)m下承式连续钢桁拱桥,为双向8车道城市桥梁。主桁采用N形桁架,横向布置2片桁拱,桁间距38.2m,拱肋矢高54m,矢跨比为1/4.444。主桁上、下弦杆均采用带板式加劲肋的焊接箱形截面,主桁腹杆根据杆件受力分别采用箱形和H形截面,2片桁拱间设置8道空间桁架式风撑。桥面系为纵横梁格子梁体系,桥面板采用结构简支桥面连续的π形板,预制板同钢横梁之间设板式橡胶支座。吊杆采用PES7-109的镀锌平行钢丝,标准强度1 770MPa,吊杆标准间距7m。水中主墩为直径4m的圆柱形实体墩,采用双壁钢围堰施工。钢桁拱边跨采用临时墩辅助拼装施工,中跨采用吊索塔架辅助悬臂安装,跨中合龙。     

变截面钢管混凝土桁架拱桥拱脚应力分析及抗裂预防措施

钢管混凝土桁架拱桥拱脚为拱肋、系梁、端横梁、支座的交汇部位,受力复杂,在设计考虑不充分或施工过程中处理不当,容易导致拱脚裂缝的产生,影响结构的耐久性。该文以蒲山特大桥为例,借助有限元程序Midas/Civil建立了变截面钢管混凝土桁架拱桥及其拱脚的三维有限元模型,进行了拱脚在荷载及自重作用下的空间应力分析,提出拱脚抗裂的预防措施。     

基于监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法研究

为快速、准确评估拱桥吊杆振动冲击效应,提出一种基于连续动力监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法。该方法以日常交通荷载作用下吊杆连续动力响应数据为基础,对实时冲击系数进行频次统计,得到标准日概率密度谱;采用车-桥耦合振动数值方法计算吊杆冲击系数,确定与之对应的标准日概率密度谱分位点,给出分位点合理取值建议,并以该分位点的实时冲击系数作为快速估算值。将该方法应用于一座刚性吊杆钢拱桥中,基于动应变监测结果,统计7根吊杆实时冲击系数概率分布,结合车-桥耦合振动数值计算结果进行分析,得到:日常交通荷载作用下,吊杆实时冲击系数概率密度曲线具有良好的稳定性,标准日概率密度谱合理;建议取实时冲击系数标准日概率密度谱上85%～90%分位点对应的实时冲击系数作为吊杆冲击系数快速估算值。     

大跨度钢桁拱桥设计关键技术

柳州市白露大桥为主跨288 m 的连续钢桁拱桥,采用两片主桁,主桁中心距为37 m.针对边跨桁梁桁高矮、横向宽度大的特点,将腹杆设计为变截面,通过减小其线刚度并增大截面面积的方法以消除横向框架效应产生的不利影响.平联采用较为简洁的菱形桁式,兼顾结构的受力合理性和美观性.桥面采用密横梁体系的正交异性整体桥面板,使桥面板参与主桁共同作用的同时避免了横梁面外弯曲.为改善结构气动性能,降低风致振动的影响,采用柔性吊杆.边跨平弦钢桁梁采用支架法半悬臂施工,中跨拱圈采用以临时墩辅助拱上吊机悬臂架设的施工方案,桥面系随主桁同步架设.     

钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析

针对钢管混凝土拱梁组合桥在整体架设过程中,钢系梁稳定性差、混凝土系梁需配置较多预应力钢束的缺点,提出采用钢管劲性骨架系梁的整体架设施工方法。为研究钢管劲性骨架系梁在施工过程中对拱梁组合桥各主要构件的内力分配影响效果,以某公路下承式钢管混凝土拱梁组合桥为背景,采用MIDAS Civil和Abaqus软件分别建立实际桥梁的整体杆系有限元模型和拱脚结点实体有限元模型,对施工阶段各主要构件进行受力性能分析。结果表明:通过分批张拉钢管劲性骨架中的系杆,可以减小各施工阶段钢管劲性骨架的钢管应力;钢管劲性骨架可以有效分担施工过程中的拱肋应力,使拱肋和钢管劲性骨架受力均匀;拱脚结点以纵向受压为主;拱肋受力均匀,稳定计算满足要求;靠近拱脚的吊杆应力稍大于跨中的吊杆应力,吊杆应力满足要求。     

公路钢桥设计回顾(续)

4　钢拱桥4.1　概述对于两岸山峰陡壁水深流急的河谷 ,一般岸边基岩露头 ,岩土强度高 ,最宜修建单跨拱桥。我国大跨单孔石拱桥、钢筋混凝土拱桥比比皆是 ,唯钢拱桥微乎其微 ,即便欧美和日本修建钢桥众多的国家 ,钢拱桥也为数不多。我院在 60年代中期为三线建设的需要设计了跨径 1 80 m的钢肋拱桥填补了这一桥型的空白 ,接着又有了交通部第二公路设计院的钢桁拱桥的设计 ,现两桥相继建成在金沙江上。钢肋拱桥的设计总体上与钢筋混凝土肋拱桥大致相同 ,即荷载通过桥面系传给立柱 ,再由立柱作用于拱肋上 ,拱肋为受力主体 ,最后由拱脚传递到桥台…