钢管混凝土拱桥吊杆高强钢丝力学试验研究

吊杆是中、下承式拱桥的关键构件,研究吊杆的力学行为特征及其病害十分必要和紧迫.通过对营运6年的西南某钢管混凝土拱桥吊杆高强钢丝的单丝极限负荷试验,研究高强钢丝极限负荷的折减状况,探明吊杆的损伤、劣化状况,为钢管混凝土拱桥吊杆的维护提供参考.     

拱桥吊杆更换工艺及其力学特性分析

对中、下承式拱桥吊杆主要病害进行统计和原因分析,提出吊杆更换的一般原则,并对新吊杆类型选择、临时替代设施进行对比和分析。以重庆市合川合阳嘉陵江大桥为工程背景,对其吊杆更换工艺和力学特性进行分析,获得了良好效果。     

艾溪湖大桥主桥设计

艾溪湖大桥是一座30m+108m+30m三跨连续外倾式四索面下承式钢箱系杆景观拱桥,主桥结构的构成:正交异性板钢箱梁、钢拱肋、平行钢丝束吊杆及预应力钢绞线系杆。经结构受力分析,该桥各项力学性能、抗风抗震及结构稳定性均满足现行设计规范要求。     

吊杆拱桥的吊杆检测试验与评定

吊杆拱桥因其优美线形及良好的地形适应性而广泛修建,但由于其吊杆的易腐等蚀病害使得吊杆成为该类桥梁的显著薄弱环节,并已有数座桥梁因此而垮塌。在此以德阳市旌湖大桥为例,详细介绍其主桥吊杆检测与吊杆力测试分析结果。经过检测发现该桥吊杆下锚杯均有积水,下锚头钢丝锈蚀。数根吊杆保护层有破损,且吊杆大多有保护层鼓包等病害。打开部分吊杆表明吊杆发生严重锈蚀,单根钢丝锈坑最大达2.2mm。恒载吊杆力测试表明吊索力与理论值及以前测试结果有一定的偏差。检测综合评定建议换吊杆。最终该桥进行了吊杆更换。     

某拱桥吊杆内温湿度分布及其锈蚀作用分析

为研究拱桥吊杆内部温湿度分布及其对吊杆钢丝的锈蚀作用,以王安石大桥为依托工程,结合建立的吊杆数值有限元模型,通过将吊杆内钢丝简化为多孔介质,模拟在外界温度作用下吊杆截面内的温湿度分布,进而分析温湿度耦合作用对吊杆钢丝造成的锈蚀影响。研究结果表明：吊杆内温度的分布主要受侧面日光照射而影响,且吊杆圆周表面各方位温度变化存在明显相位差;随着温度的升高吊杆内的水由液态转化为水蒸气并分布在整个吊杆内,随着温度下降,吊杆内的水蒸气也逐渐冷凝成水;温湿度耦合作用下吊杆内的钢丝会产生一定程度的锈蚀,随着运营年限的不断增长,吊杆内的钢丝锈蚀程度逐渐增大,吊杆钢丝剩余直径逐渐减小。     

中承式拱桥吊杆专项检测及疲劳寿命评估

吊杆的运营安全直接影响到拱桥的结构安全,以1990年建成的某中承式拱桥为研究对象,结合该桥吊杆专项检测及理论分析结果,对吊杆的疲劳寿命进行评估。专项检测结果表明,大部分吊杆存在锚头密封不严、锚杯积水及PE护套破损开裂等现象,吊杆外观情况较差,短吊杆钢丝锈蚀状况为标度4,处于较差的状态。吊杆疲劳寿命根据桥梁实际车流量和疲劳应力幅值进行预测,计算得出吊杆在无腐蚀状态下的寿命约为44年,且在吊杆发生腐蚀后,其服役年限也不到无腐蚀吊杆的1/5,即吊杆出现腐蚀后服役年限不足10年。确认吊杆存在较大的安全隐患,建议对大桥的吊杆进行更换。     

不中断交通情况下拱桥更换吊杆施工工序优化研究

近年来,下承式拱桥更换吊杆的维修加固工程日渐增多,如何在不中断交通的情况下,安全高效地进行吊杆的更换施工已经成为人们关注的问题。该文以黑石铺湘江大桥维修加固工程为背景,在研究中国提篮拱桥更换吊杆的施工工艺基础上,通过考虑车辆通行影响的有限元施工仿真分析,比较了拱肋兜吊法和钢梁兜吊法的合理性,确定采用拱肋兜吊法施工工艺进行黑石铺湘江大桥吊杆更换施工;结合吊杆更换过程中监测控制流程,细化了更换吊杆的具体施工工序。     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

柔性吊杆拱桥吊杆索体病害特征及检测指标

针对柔性吊杆拱桥吊杆索体的退化行为,系统地总结了柔性吊杆索体的安全性和耐久性病害特征。指出吊杆索体的安全性病害主要为钢丝锈蚀、开裂、断裂、吊杆偏位及弯曲变形,其中钢丝孔蚀导致的开裂或断裂是主要因素。同时,针对现行规范中关于柔性吊杆索体检测指标方面的不足,在总结吊杆索体安全与耐久性能检测指标的基础上,建立了柔性吊杆索体服役健康状态的检测指标体系。     

中、下承式拱桥短吊杆结构行为分析

分析中，下承式拱桥短吊杆受力行为以及破坏机理，并提出改进短吊杆设计的意见。     

下承式组合体系拱桥合理跨径研究

根据吊杆力膜化理论,推导了下承式组合体系拱桥的近似计算公式。基于该公式,估算了组合桥面下承式组合体系拱桥材料用量,并从经济性出发提出了下承式组合结构拱桥的合理跨径范围。其成果对大跨径组合体系拱桥设计具有重要的指导意义。     

基于结构振动的中承式拱桥吊杆损伤识别

吊杆是中、下承式拱桥的主要受力构件,其结构损伤影响桥梁的安全,因此,吊杆的损伤识别是结构健康监测的重要工作之一。本文以一座柔性桥面系中承式拱桥为对象建立了三维空间有限元模型并以锈蚀、断丝等引起的吊杆截面缺损作为损伤指标,通过数值模拟研究了结构振动特性与吊杆损伤之间的相关性。研究结果表明,模态曲率对结构损伤较为敏感,损伤识别的效果较好并在此基础上提出了综合运用结构自振频率变化、桥面结构模态曲率变化以及吊杆内力变化进行柔性桥面系中承式拱桥吊杆损伤识别的实用算法。     

拱桥在役损伤吊杆破断安全性研究

吊杆是中下承式拱桥最重要的受力构件,易遭受腐蚀损伤和疲劳累积损伤,极限情况下甚至发生突然破断,威胁结构安全。该文以一座服役16年的中承式拱桥为例,通过在横梁之间加设加劲钢管纵梁,加强结构纵桥向的联系,研究平行钢丝吊杆存在劣化损伤时的桥梁承载能力。同时模拟吊杆突然破断,以吊杆损伤程度为参数,研究吊杆破断对结构动力放大系数DAF和结构需求能力比DCR值的影响,评估吊杆发生连锁破断的风险。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂动力性能分析

吊杆是钢管混凝土拱肋和桥面系荷载传递的纽带,吊杆的可靠性、耐久性关系着下承式拱桥的安全和正常使用。以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立全桥空间模型,分析钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂前后的自振频率。     

尼尔森体系系杆拱桥结构分析

下承式尼尔森体系系杆拱桥造型美观,结构形式新颖,具有较大的承受超载和偏载的能力,运用MIDAS/Civil程序计算分析尼尔森拱在荷载作用下的索力分布,通过对比尼尔森体系拱桥和洛泽式拱桥的内力和变形,对下承式拱桥的吊杆布置方式选择提出建议;并对一座在建尼尔森体系系杆拱桥按高速铁路规范验算拱桥主体结构的刚度及强度,验算结果均满足规范要求,同时也验证了尼尔森体系拱桥能较好地满足高速铁路对桥梁结构的刚度和动力特性的要求.     

下承式钢坦拱桥索力测试与分析

天津市友谊路立交主桥是一座下承式无风撑坦拱钢拱桥,该文采用频率测定法对该桥成桥恒载下的吊杆索力进行测定,并运用索力分析理论和有限元法计算吊杆索力,通过比较分析,结果表明该桥的吊杆索力满足设计要求。在建模分析及吊杆索力计算时就如何考虑锚固形式、计算长度和刚度的影响进行了介绍,具有一定的借鉴意义。     

吊杆拱桥新增加劲纵梁结构形式比选及优化设计

早期设计的中、下承式吊杆拱桥缺乏横梁间的纵向联系,桥面体系整体性较差,行车舒适性欠佳,断索落梁事故时有发生。为解决无加劲纵梁吊杆拱桥结构冗余度不足的问题,采用了增设加劲纵梁构造设计,并在纵横梁的连接方式和传力系统上进行优化。经计算分析,新增加劲纵梁提高了悬吊式桥面的整体性,达到了"索断桥不垮"的安全设计目标,并成功运用于合阳嘉陵江大桥维修改造中。     

考虑吊杆损伤的拱桥稳定性分析

以郑州黄河公路二桥主桥———下承式钢管混凝土拱桥为研究对象,根据该桥梁的结构特征,采用ANSYS有限元程序,建立了桥梁的空间有限元计算模型,计算了桥梁的空间稳定性,给出了桥梁的稳定安全系数,探讨了拱桥吊杆损伤对桥梁空间稳定性的影响。计算结果表明,该下承式钢管混凝土拱桥吊杆损伤对桥梁的低阶稳定安全系数影响较小。     

泰州大桥系杆拱预应力刚性吊杆一次张拉模型试验研究

泰州大桥主孔是一座下承式系杆拱桥,为满足引江河工程进度的需要,对吊杆进行了设计研究,采用了预应力刚性吊杆一次张拉完成的施工工艺。为确保施工安全和质量,达到设计要求,进行了室内吊杆张拉模型试验,得出的技术结论用于指导实桥施工。