下承式钢筋混凝土异型系杆拱桥的施工监控技术

依托上海市大庆桥-下承式钢筋混凝土异型系杆拱桥,研究了异型系杆拱桥的施工监控技术。通过拱肋、主梁的线形与应力监测及吊杆的索力监测,取得了很好的成桥状态。结构变形和受力均与有限元分析结果吻合且安全可控,成桥索力与设计索力最大误差不超过8%且全桥索力累积误差为1.3%,验证了施工方案的可行性,可为类似城市异型拱桥施工提供参考。     

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%。     

飞燕式钢管混凝土系杆拱桥参数分析与线形控制

对影响结构的参数进行有效识别是拱桥施工控制的重点。该文结合秋湖里飞燕式钢管混凝土系杆拱桥工程实例,利用有限元软件Midas/Civil进行计算分析,对主拱肋混凝土重度、温度、刚度及系杆索力影响参数进行了分析。得到了各设计参数变化时对主拱肋成桥线形、应力及拱脚水平推力的影响程度,为秋湖里飞燕式钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供了参考。现场线形监测结果表明:该有限元模型有效性较高,主拱肋线形控制良好。     

某下承式钢管拱肋钢箱梁系杆拱桥拱梁接合部设计

某下承式钢管拱肋钢箱梁系杆拱桥主桥为不等跨三连拱桥,跨径布置为(60+136+208+136+60)m。结构体系为墩梁分离、拱梁固结,拱肋由外倾式钢管主拱和空间曲线的钢管副拱组成。边跨60m主梁采用混凝土箱梁,拱跨主梁为钢箱梁。下部结构采用Y形混凝土桥墩。钢管拱肋与钢箱梁连接处采用了一种新型的连接构造形式,在钢箱梁顶面对应纵腹板及横隔板的位置熔透焊一个矩形结构,将钢管拱肋伸入到矩形结构中,拱肋与钢箱梁通过矩形结构连接成整体,内力通过矩形结构顺利传递。利用有限元程序ANSYS建立拱梁接合部局部模型进行分析,结果表明,整体受力性能良好、传力可靠,是一种合理的构造设计。     

高速铁路大跨钢管混凝土提篮式拱桥施工监控

为确保高速铁路大跨度混凝土提篮式拱桥的线形、应力及内力满足要求,以京沪高铁跨沪宁高速公路128m下承式尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥为例,根据有限元分析理论,采用大型空间有限元分析软件MIDAS Civil建立空间模型进行理论分析,对系梁、拱肋、吊杆进行线形、应力及索力监控.结果显示,系梁在前期施工期间沉降量较小,拆除拱肋临时支架以后的施工阶段中拱肋沉降量与理论计算值较接近,对整体线形影响不大;系梁和拱肋各应力测试截面实测应力变化趋势与理论值吻合良好,处于安全范围;吊杆实测索力与目标索力相对差值在±5％以内,满足设计要求.     

钢管混凝土系杆拱桥检测难点及技术分析

本文分析钢管混凝土系杆拱桥检测中有4个主要的检测难点,包括钢管混凝土拱肋脱空缺陷、吊杆内部锈蚀断丝、吊杆索力以及系杆钢绞线受力和损伤检测,并对各检测难点的检测手段进行了分析,可供相关研究、检测人员参考。     

有约束的最小能量法优化系杆拱桥成桥索力

为优化成桥索力,借鉴斜拉桥成桥索力的优化方法——有约束的最小能量法。以某系杆拱桥为工程背景,采用Midas/civil建立有限元模型,以各吊杆索力为自变量,求得主拱拱肋和主梁的拉压及弯曲应变能之和作为因变量,并限定节点位移、截面弯矩,以及吊杆索力。采用MATLAB建立数学模型求得最优成桥索力,并与刚性连续梁法、刚性吊杆法所得索力,以及成桥状态对比。有约束的最小能量法求得的索力使得主拱挠度平顺,拱脚处的弯矩更为合理。     

钢管拱桥落梁法施工钢箱梁的优化控制研究

为了解决钢管拱桥施工中的钢箱梁落梁问题,建立了梁-拱-索三控方法的优化模型,以主拱圈和主梁的线形状态以及吊杆索力三者与设计值相对误差之和为目标函数,钢箱梁顶升高度为设计变量,在施工阶段采用坐标轮换法和抛物线法进行求解,基于落梁法施工原理,以越南钢管拱桥-龙桥为工程实例,采用梁-拱-索三控方法对其落梁法施工控制进行优化研究,结果表明:主拱圈和钢箱梁的线形、应力的实测值与理论值变化趋势一致,主拱圈和钢箱梁的位移最大误差分别为18mm和23mm,最大应力分别为-127.60 MPa和-33.39 MPa,吊杆力误差均在10%以内,吊索索力分布均匀合理,采用梁-拱-索三控法优化后落梁法施工的钢管拱桥成桥内力、线形和索力具有较高的精度,满足规范要求,能够很好地应用在钢管拱桥施工中,可为同类型桥梁的高效施工提供借鉴和参考。     

钢管混凝土系杆拱桥用体外束控制桥墩位移

下承式钢管拱系杆拱桥在拱肋安装、钢管混凝土浇筑、横梁安装和现浇横梁、桥面板湿接头时对拱脚产生的水平推力极易造成桥墩位移,通过对不同过程中的水平力计算,确定体外束张拉方案,使水平力通过体外束得以平衡。     

正装迭代法在下承式系杆拱桥吊杆施工控制中的应用

吊杆是系杆拱桥的重要组成部分,是关乎拱桥能否达到最优受力状态的重要因素。为避免后期繁复的调索过程,实现拱桥吊杆索力的一步到位,采用正装迭代计算的方法在有限元软件中计算出吊杆索力张拉的理论值对丰头新村系杆拱桥的索力张拉进行指导控制。实践表明,采用有限元软件迭代计算得出的吊杆索力张拉理论值指导施工后的实际索力值能很好地与索力的设计值相吻合,施工完成后的主梁及拱肋挠度变形与理论值也能很好吻合,避免了后期繁复的多次调索过程,有效缩短施工工期。     

惠州市鹅城大桥总体设计及创新

鹅城大桥位于广东省惠州市，为双向通行6车道城市主干路桥梁，上跨东江，桥位处江面宽600m。桥梁景观造型设计极具地域特色，与当地自然、人文文化紧密结合，呼应了惠州“鹅城”的千年美称。主桥采用四跨连续空间斜跨异型系杆拱桥，主跨跨度为180m，为国内最大的空间斜跨偏态系杆拱桥。采用拱、塔和梁固结，墩梁分离体系。主梁创新性的采用正交异型钢桥面板与多片梁的结构形式。拱肋由五大系统组成，包括主拱肋、副拱肋、主副拱肋之间的斜杆、两副拱之间的曲杆以及曲杆之间的水平拉索等构件组成。主拱拱肋中心线为空间斜跨偏态曲线，吊索成空间放射性布置，吊索采用高强度平行钢丝吊索，主梁、拱肋系统和鹅塔均采用Q345qD桥梁结构钢。下部结构采用C40花瓶造型墩柱和水下C35钻孔灌注群桩基础。     

钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为

为研究钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为,以某钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用有限元方法对其全过程非线性受力行为进行深入分析。首先,建立钢管混凝土拱桥整体模型,对其整体受力行为进行分析,提取系杆拱桥关键节点在设计荷载工况下的最不利内力情况;然后以力边界条件形式施加给节点三维精细有限元模型,对拱脚节点和拱肋吊装节点在设计荷载工况下进行应力分析,探讨2种节点在设计荷载工况下的受力行为;最后,考虑材料非线性行为,采用弧长法对2类节点极限承载力进行分析,探讨其承载非线性行为及安全储备。研究结果表明:这2种节点构造形式在设计荷载工况下均安全可靠,且具有较大的安全储备;拱脚节点区拱肋钢管与系梁上翼缘板相交处存在明显的应力集中现象,该处构造复杂,焊缝多,设计时应重点关注;吊装节点区下弦钢管径向刚度小,采用环向加劲肋加强后,对钢管刚度及承载力均有显著改善。     

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。     

钢管混凝土刚架系杆拱桥静力计算分析

以一座钢管混凝土刚架系杆拱桥设计为工程背景,通过在Ansys程序中建立有限元模型进行静力分析,并根据分析结果确定了刚架系杆拱在施工过程中各阶段的系杆设计张拉力,并对不同拱轴系数的拱肋内力进行对比分析,确定了拱肋的合理拱轴线,从而确定了拱肋的设计线形,在文章的最后根据应力叠加法原理对拱肋进行了应力验算.     

杭州市钱江四桥钢管混凝土顶升施工技术

钱江四桥主桥上部结构为11跨钢管混凝土系杆拱桥,拱肋管径最大达170 cm。介绍钢管混凝土配合比设计,泵送顶升法浇注管内混凝土工艺,以及管内混凝土质量的控制和检测。     

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。     

基于正交试验设计与功效系数法的斜跨拱桥优化设计

斜跨拱桥作为拱桥和连续梁桥的异型组合桥,与常规桥型相比结构受力复杂,为对这一组合桥型进行进一步优化设计,该文依托实际工程,采用梁格法建立空间有限元模型,基于正交试验设计法和功效系数法,通过选取多种控制指标,建立斜跨拱桥参数优化设计目标函数,对与斜跨拱桥受力性能密切相关的设计参数进行多轮优化,得到了拱跨结构矢跨比、梁拱刚度比、吊索对数、吊索梁上间距、吊索顺桥向拱上间距5种设计参数的较优取值,较大幅度地改善了斜跨拱桥成桥状态下的主梁及拱肋的受力状态。     

钢管混凝土系杆拱桥空间稳定性分析

为真实反映大跨度钢管混凝土系杆拱桥的稳定安全储备,以一座跨径为254m的下承式钢管混凝土系杆拱桥为例进行研究。采用ANSYS建立该桥施工和运营阶段的三维非线性仿真分析模型,采用基于纤维单元模型的核心混凝土本构关系考虑钢管径向应力梯度影响的套箍效应,对灌注拱肋弦管混凝土工况和成桥运营阶段的结构稳定性进行分析。分析结果表明:该系杆拱桥施工和运营阶段具有较高的稳定性安全储备;拱肋弦管混凝土灌注不同步以及初始几何缺陷和活载对稳定性的影响相对较小;材料非线性对结构稳定性的影响较为显著。     

浦东新区钢管混凝土桁架系杆拱桥的设计实践

借鉴在浦东新区已建或待建的钢管混凝土桁架系杆拱桥的经验,进一步探索了桁架拱肋断面形状选择、拱梁设计的理论,包括计算图式的取用。介绍了实践桥梁的桥面系设计及拱梁结构计算结果。同时深化了桁架系杆拱桥无支架施工工艺。     

涡河三桥钢管混凝土拱肋设计及施工

涡河三桥主桥为三孔５９．９８ｍ＋８３．９８ｍ＋５９．９８ｍ钢管混凝土拱肋系杆拱桥。全桥结构形式精巧，主桥最大跨径目前居安徽省同类型桥梁之首。该桥已于２０００年１月２８日竣工通车。论文主要介绍该桥钢管混凝土拱肋的设计特点和施工技术要点。