吊杆断裂对高速铁路中承式连续梁拱组合桥力学性能的影响分析

中承式连续梁拱组合桥梁为高速铁路中较少采用的桥型,该文结合某高速铁路中承式钢箱混凝土系杆梁拱组合桥工程实际,采用有限元程序,运用全动力模拟方法,综合考虑单根吊杆断裂和多根吊杆断裂的影响,对中承式钢箱混凝土系杆拱桥的力学性能进行了研究.分析表明:单根吊杆断裂对桥梁结构力学性能影响较小;当连续3对吊杆断裂时,会使拱肋内填混凝土开裂,增加修复难度;主纵梁、横梁和拱肋全方位固结的结构形式,增强了结构的整体性能,可以有效地防止桥面坍塌事故发生.     

基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。     

某下承式系杆拱桥桥面沉降的处治

文章针对某下承式系杆拱桥施工中失误引起的桥面沉降,采用循环同步张拉右、中拱肋吊杆使桥面横向刚体转动、纵向逐渐恢复的方法,实现了中系杆沉降基本消除、右系杆恢复到设计标高附近的目标。同时监测桥梁各构件应变、位移,使桥面标高调整中构件附加内力控制在允许范围内。横梁裂缝也普遍闭合;拱肋、吊杆、系杆、横梁内力基本恢复到设计状态,满足了桥梁承载力要求,达到了预期目的。     

反对称钢筋混凝土拱肋异型系杆拱桥施工控制技术

上海大庆桥为跨径60m的异型系杆拱桥,主拱横桥向反对称布置2片C50钢筋混凝土拱肋。该桥采用"先梁后拱"方案施工,即先采用满堂支架现浇系梁并张拉预应力,再在支架上现浇拱肋。在该桥施工中,先张拉吊杆再进行拱肋脱架,以改善裸拱圈在自重作用下的不利受力问题;在横梁与系梁间设置后浇带,以缓解横梁在顺桥向的受剪状态;在主梁支架拆除后再将桥面板与系梁、横梁联结,以减少桥面板参与系梁受力;吊杆采用三轮张拉方案,吊杆在拱肋脱架前进行首轮张拉,在系梁、横梁联结后进行第2轮张拉,第2轮张拉后拆除主梁支架,在桥面系施工后进行第3轮张拉;拱肋变形较大部位的吊杆先张拉,反之后张拉。该桥成桥后的结构线形与内力均满足设计要求。     

塔园大桥钢桁架主拱整体提升安装与施工控制

塔园大桥工程(Tayan Bridge)主桥为75 m+200 m+75 m三跨连续刚性吊杆钢桁架系杆拱桥。根据现场施工条件和其自身结构特点,先整体提升合龙钢桁架主拱,再安装桥道系系杆,形成系杆拱结构后进行落拱;然后安装刚性吊杆,最后进行桥道系落架,完成全桥永久结构的安装。施工时,选取较为合理的体系转换顺序,通过采用有限元计算软件模拟分析施工过程中各阶段临时结构和永久结构的内力变化,并进行动态调整,以将结构杆件内力和成桥线形控制在合理范围内。     

吊杆断裂对系杆拱桥力学性能的影响

为研究吊杆断裂对系杆拱桥力学性能的影响,以某钢管混凝土系杆拱桥为研究对象。首先建立其有限元模型,采用正装迭代和倒拆相结合的方法计算其成桥索力,后与设计成桥索力相比较,验证了有限元模型的正确性。然后分析了吊杆断裂的数量及断裂位置对主梁线形、剩余吊杆内力及拱肋应力的变化规律。其结果表明,任意吊杆断裂,主梁线形变化值在断裂位置出现下挠峰值,且随着断裂位置往跨中偏移,该峰值不断增大,最大增加了7.18%。吊杆断裂只会引起同侧附近相邻吊杆的内力变化,对其余吊杆内力变化影响不大;其中跨中截面和L/4截面的吊杆对主梁线形和吊杆内力影响较大。双吊杆断裂之后,主梁线形和吊杆内力的变化值可近似认为单吊杆断裂时产生的变化值之和。且吊杆对称断裂时,主梁线形变化值和吊杆内力出现对称分布。吊杆断裂之后,拱肋最大值应力较完好时增加了24.8%。     

市政管线入廊经济性分析

系杆拱桥成桥状态的合理与否直接关系到桥梁合理施工阶段的确定及成桥运营阶段的安全。本文通过对刚性支承连续梁法、弯曲能量最小法和相对刚度变化法在系杆拱桥合理成桥状态确定中的应用中的介绍,并通过某钢管混凝土系杆拱桥工程案例的有限元分析,对比分析了不同计算理论下的吊杆、系杆和拱肋内力和系杆位移状态,结果显示相较于其它两种方法,相对刚度变化法均能实现拱桥结构性能最合理状态。     

系杆拱桥合理成桥状态研究分析

系杆拱桥成桥状态的合理与否直接关系到桥梁合理施工阶段的确定及成桥运营阶段的安全.现通过对刚性支承连续梁法、最小弯曲能量法和相对刚度变化法在系杆拱桥合理成桥状态确定中的应用的介绍,并通过某钢管混凝土系杆拱桥工程案例的有限元分析,对比分析了不同计算理论下的吊杆、系杆和拱肋内力和系杆位移状态,结果显示相较于其它两种方法,相对...     

下承式系杆拱桥结构体系内力分布优化分析

为改善下承式系杆拱桥结构体系受力性能,提高设计效率,采用有限元法对下承式系杆拱桥进行力学数值分析,在不改变结构构造参数的前提下,通过研究吊杆、系杆张力和拱轴线形状对下承式系杆拱桥内力分布的影响,构建下承式系杆拱桥内力分布优化分析方法。研究结果表明:以拱肋、吊杆和系杆组成的结构体系应变能最小为目标,采用无约束优化算法可对吊杆和系杆张力进行优化;以拱肋截面偏心距最小为目标,采用三次样条插值函数进行拱轴线拟合,能快速得到与吊杆和系杆张力优化值对应的拱轴线;合适的吊杆、系杆张力和拱轴线形状,可以优化下承式系杆拱桥结构体系内力分布,提升下承式系杆拱桥结构体系安全性。     

浅谈大跨径钢管混凝土拱桥施工工艺

复兴大桥主桥为上下双层钢管混凝土系杆拱桥.介绍其主体结构的施工,主要包括拱肋的吊装、钢系梁的吊装、上层吊杆横梁的吊装、下层吊杆横梁的吊装、拱上立柱横梁的吊装、空心板梁、π形桥面板的吊装.     

基于影响矩阵的钢管混凝土系杆拱桥成桥吊杆内力的优化

钢管混凝土系杆拱桥以其突出的优点在中国公路桥梁建设中占有重要地位。对目前钢管混凝土系杆拱桥成桥状态吊杆内力的优化方法进行了回顾,并提出了基于影响矩阵的双重优化法,首先以结构弯曲应变能最小为目标进行优化,然后以吊杆内力方差最小(即吊杆内力均匀)为目标进行优化,最终得到满足要求的成桥状态吊杆内力。该方法力学概念明确,思路清晰,计算方便,成功地应用在苏南地区某下承式钢管混凝土系杆拱桥中,并取得了良好的效果。     

预应力混凝土系杆拱桥的设计与施工(2)

(接上期) 2 系杆拱桥设计要点系杆拱桥,主要指钢管混凝土拱肋、预应力混凝土系梁及横梁、柔性吊杆、桥面板等组成的拱梁组合桥梁。设计要点着重研究系杆拱范围内桥型方案选择,或称方案设计,总体布置及各构件设计,即确定相关尺寸的经验,细部构造,以及有关设计计算的原则与要点,并结合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)相关条文的实施及经验。     

空间缆索悬索桥吊索断裂时的强健性分析

悬索桥吊索是整个结构较为薄弱的位置,吊索突然断裂对相邻吊索存在巨大冲击,内力在短时间内迅速增大,存在破坏的风险,从而影响整个桥梁结构安全。依托空间缆索悬索桥宝塔坪特大桥,在有限元分析软件ANSYS中建立结构空间模型,采用杀死单元的方式使特定位置的吊索退出工作。考虑结构阻尼的影响,进行瞬态非线性时程分析,研究空间缆索悬索桥不同位置、不同数量吊索断裂时,相邻吊索瞬时内力响应情况以及整个结构的强健性。结果表明:单根吊索断裂时,对左右两侧相邻3根吊索的内力扰动较大,更远处的吊索在内力重分布平衡之后,其内力值变化很小;吊索断裂位置越往跨中靠拢,相邻吊索的损伤动力响应越大,结构破坏风险以及安全隐患越高;跨中同侧连续两根吊索同时断裂时,相邻吊索的瞬时损伤动力超过吊索的破断力,断索瞬间有一定概率导致相邻吊索也发生断裂,进一步可能引起邻近吊索依次连续断裂,最终导致结构破坏。因此有必要在跨中短吊杆处设置中央扣或者采用刚性短吊杆,防止跨中短吊杆疲劳破坏,达到提高结构强健性的目的,同时有必要加强跨中短吊索的疲劳检测频率。     

结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究

为了研究系杆拱桥在关键构件损伤后的安全性能和内力重分布规律,以某钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,设置吊杆损伤、吊杆失效和拱肋损伤不同工况,对比分析该桥在损伤状态和完好状态下的结构性能,分析损伤状态对其动力特性、稳定性、结构位移和内力的影响。结果表明:吊杆损伤、失效和拱肋损伤会使桥梁整体刚度降低、自振频率减小,但对振型基本没有影响;吊杆损伤、失效和拱肋损伤会导致桥梁稳定性降低,但降低幅度较小,对失稳形式没有影响;吊杆损伤会引起桥面竖向位移和吊杆应力增加,但对拱肋弯矩影响不大;吊杆失效会对其相邻部位产生显著影响,使结构发生显著的内力重分布;拱肋损伤对桥面竖向位移和吊杆应力影响很小,对拱肋弯矩影响较大。     

钢筋混凝土下承式系杆拱桥设计与施工

贵州省开阳县东山大桥为一跨90m钢筋混凝土下承式系杆拱桥,净跨88m。拱肋矢跨比为1/5,其轴线为二次抛物线,为钢筋混凝土结构,系梁断面为矩形截面。截面内共设6束21φ~j15．2mm低松驰预应力钢绞线。每片拱肋有14根吊杆,每根吊杆采用φ7-73预应力钢丝束组成,并锚于拱肋和系梁上。结构计算分析在平面力系下进行,采用“桥梁平面杆系结构计算软件”对上部结构进行计算分析。     

钢管混凝土拱桥新增吊杆加固设计

为改善吊杆承载能力及提升桥梁运营服务能力,以某跨径72m的下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用新增吊杆法对该系杆拱桥吊杆进行加固。按照新增吊杆总拉力为原桥恒载15%~20%的原则进行加固设计,经对比分析,各新增吊杆张拉控制值为160kN,总拉力约为该桥结构恒载的17.6%;在拱脚端间和各旧吊杆节间增设1根新吊杆,全桥共新增吊杆28根,新增吊杆采用JL32型精轧螺纹钢筋,其下端通过2个平行吊板与外径800mm的钢管系杆连接,上端穿越拱肋钻孔、锚固于拱肋上缘焊接的锚箱内;经仿真计算得到在结构恒载作用下新增吊杆可分担原吊杆12.5%的荷载,符合设计原则。采用新增吊杆加固法来维持或提高吊杆承载能力是可行的。     

确定系杆拱桥吊杆初始张拉力方案及施工控制

利用力学的平衡条件,推导出一种以系杆拱桥的系杆为相应刚性支承连续梁弯矩为目标控制量的吊杆钢束初始张拉力的确定方法,同时考虑整体结构与预应力钢筋的作用。利用得到的目标控制量,实现在每一施工阶段或在确定的某一状态下对吊杆的张拉。得到吊杆与阶段张拉的施工控制程序,该程序使施工张拉过程简单明确,能较为准确地使系杆达到期望的内力状态和合适的线形要求,最终使成桥状态达到满意的结果,为大跨径系杆拱桥的设计与施工提供一种参考方法。     

京沪高速铁路青阳港大桥设计

京沪高速铁路青阳港大桥主桥采用单孔96m尼尔森体系提篮式系杆拱桥。拱肋矢跨比1∶5,采用悬链线线形,哑铃形钢管混凝土截面;系梁采用单箱三室预应力混凝土箱梁;吊杆布置采用尼尔森体系,间距为8m;系梁内设16根环氧钢绞线系杆;两拱肋之间共设5道横撑;桥墩采用T形钢筋混凝土实体墩;基础采用18根150cm钻孔灌注桩。为满足通航要求,该桥采用先拱后梁法施工。采用桥梁博士V3.2.0软件对主桥进行结构静力计算,计算结果表明:桥梁主体结构各截面应力和位移均满足规范要求。     

汕头市光华钢管混凝土系杆拱桥设计

汕头市光华桥是一座跨径63.8m、桥宽30m的下承式钢管混凝土系杆拱桥，本文介绍该桥的总体设计，以及拱肋、拱脚、系梁、吊杆、风撑等系杆拱桥主要构件的设计特点，简述系杆拱桥的内力特性及施工概况。     

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。