重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

韩江北桥主桥动力特性研究

以韩江北桥主桥主跨钢管混凝土拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土拱桥主跨的整体动力计算有限元模型,分3种工况（实桥模型;在实桥模型的拱肋间增设横向风撑;将实桥模型的端横梁的顶板、底板和腹板厚度增大1倍）计算了桥梁的振动特性.计算结果表明：实桥模型的拱肋面外刚度较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动,且桥梁前10阶振型中有6阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前10阶振型中出现了扭转振动形式.增设横向风撑后,拱肋面外刚度明显增大,对该桥梁动力特性的影响较为明显;增大端横梁截面尺寸对该桥梁动力特性影响不大.计算结果为该桥梁的设计修改提供了参考.     

十字交叉型叠合系杆拱桥设计

随着钢管混凝土拱桥的迅速发展，单索面、异型拱肋等各种独特造型的钢管混凝土拱桥在人行桥和小跨径桥梁上的应用也越来越频繁，十字交叉型叠合系杆拱桥构造简洁，造型别具一格，经济实用，是钢管混凝土拱桥的又一创新。本文依据兰州市城关区中山林什字拟建人行天桥工程项目，详细介绍了该桥的总体设计、静力分析、屈曲分析、动力分析，设计结果表明十字交叉型叠合系杆拱桥不仅能较好地满足人行桥梁结构刚度及动力特性的要求，而且在城市十字路口立交中具有较强的适用性。     

艰险山区单线大跨度钢管混凝土拱桥结构分析与方案比选

当桥梁处于V型或U型山谷时,大跨度拱桥是常见的桥式方案之一。大跨度拱桥能充分利用地形地质条件,受力性能及经济性较其他桥式有一定的优势,但用于桥梁宽度较窄的单线铁路时,拱桥的静动力性能及稳定能否满足要求则需进行结构的计算与分析,以判断桥梁结构方案的可行性与合理性。针对桥址两岸V型深谷实际地形,研究了324 m上承式钢管混凝土拱和390 m中承式非对称钢管混凝土拱两种桥梁方案,建立计算模型,进行结构静力、动力计算与稳定分析,结合工程造价进行综合比选,最后选取324 m上承式钢管混凝土拱作为推荐方案。     

下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性参数敏感性分析

为研究下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性及影响该种桥型结构稳定的参数敏感性,以运城市某省道上一座27+60+27 m下承式悬链线钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2012有限元软件对该桥进行建模,在成桥状态及成桥运营状态2种工况下对其进行稳定性分析。结果表明,该种桥型拱肋结构存在"面内失稳"和"面外失稳"2种失稳状态,拱肋面外刚度小于面内刚度,拱肋结构失稳模态首先表现为拱肋面外侧弯失稳。同时选取拱肋间连接形式、拱肋钢管壁厚t、拱肋单侧吊杆布置数量n、拱肋管腔混凝土弹性模量E、拱肋矢跨比f/L、拱肋拱轴系数m等影响结构稳定性的参数进行对比分析,得出影响结构稳定性的敏感参数,可供同类型桥梁在结构稳定性设计时参考借鉴。     

82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计

钢管混凝土拱桥充分发挥了钢管混凝土抗压性能好的优点,而且减轻了桥梁上部结构自重,大大提高了梁拱组合体系拱桥的跨越能力。钢管混凝土拱桥以其结构轻盈、线型优美、造价经济等优点而在铁路跨路、跨线工点上大量采用。张唐线跨越唐津高速公路立交主桥结构为跨径82.5 m下承式钢管混凝土拱桥,拱肋在横桥向内倾8度,呈提篮式。主要从结构设计、结构计算和拱肋稳定性3个方面重点对该桥进行介绍,并在拱轴线比选和吊杆张拉顺序两个方面提出一些设计思考。     

梁－拱组合体系桥自振特性分析及参数研究

以(60 128 60)m和(72 160 72)m连续梁-钢管混凝土拱桥为研究对象,建立空间结构模型,计算并比较连续梁-钢管混凝土拱桥的自振特性,进一步探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对连续梁-钢管拱桥动力特性的影响,为此类桥梁的设计提供参考.     

瓮马铁路乌江特大桥设计关键技术研究

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表明：主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥具有刚度大、徐变小、后期养护维修工作量小等优点,主拱圈采用小矢跨比设计,兼顾安全、经济、环保和美观,能够满足铁路桥梁跨越山区“V”形峡谷的要求;主拱圈由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,通过分层分段浇筑方案改善拱圈各构件的内力;拱上结合梁采用两片工字形钢与混凝土桥面板相结合的形式,钢梁栓焊结合,便于制造、运输和施工;拱座采用梯形断面扩大基础,基础开挖永临结合,有效降低施工风险;数值分析表明该桥结构的刚度、强度、稳定性均能满足规范要求,能够满足客货共线铁路的安全性和乘坐舒适性要求。可为其他山区铁路桥梁桥式研究提供参考。     

兰渝铁路96m下承式钢管混凝土拱桥设计

兰渝铁路是设计时速为200 km的客货共线双线铁路,为跨越巉柳高速公路,设计采用了1孔96 m下承式钢管混凝土拱桥。针对客货共线铁路对桥梁的要求,简要介绍96 m下承式钢管混凝土拱桥的结构设计和施工方法,分别采用平面和空间计算模型,对该桥进行静力计算分析、拱脚节点局部应力分析、自振特性分析和空间稳定性分析,计算分析表明该桥设计合理,各项设计计算值均满足规范要求。     

140m双线铁路上承式劲性骨架混凝土拱桥设计

上承式劲性骨架混凝土拱桥具有适用于地质条件较好的峡谷和山谷地区的优势,是铁路大跨度桥梁的发展方向之一。其拱肋采用劲性钢管骨架,缆索吊装合龙,挂模施工外包混凝土,能够较好地解决桥下山坡陡峻、河谷水深等不利条件对施工的影响,成桥具有造型美观,结构刚度大,后期维修养护小等优点。根据桥址处的地质条件、通航要求、桥上线路布置等要求,桥型选择了主跨140 m的上承式劲性骨架混凝土拱桥。对该桥的拱轴系数、矢跨比、横肋横向倾角、拱上立柱间距等参数进行了详细研究。在此基础上,采用M idas软件建立有限元模型,从静力、动力以及屈曲3个方面进行了计算分析,结果分析表明该桥满足设计要求。     

高烈度区高速铁路大跨度梁拱组合桥设计

徐宿淮盐铁路徐洪河特大桥采用(100+200+100) m梁-拱组合结构桥式方案,以小角度、低净空跨越通航河道。主梁为预应力混凝土连续箱梁,拱肋设计为哑铃形钢管混凝土截面,吊杆采用平行钢丝束并锚于箱梁外侧。为解决大跨度连续梁-拱桥徐变上拱大的技术难点,通过适当加大梁体竖向刚度、优化预应力钢束布置、选择合理的混凝土加载龄期等一系列措施,将主梁最大徐变变形控制在20 mm以内。另外,桥址区地震动峰值加速度为0.34g,采用双曲面摩擦摆支座进行减隔震设计,以延长结构周期,达到有效削弱地震力作用的目的。     

高速铁路钢管混凝土拱桥拱轴线型比较分析

研究目的:为探讨钢管混凝土拱桥拱轴线型对结构力学行为的影响,以某高速铁路上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型,对比分析恒载或ZK活载作用下不同拱轴线型对结构变形、内力以及稳定性的影响,并探究其影响规律,从而为高速铁路钢管混凝土拱桥的相关设计、施工和运营提供参考或借鉴。研究结论:(1)该结构具有良好的线弹性,不同荷载作用下拱轴线型对结构力学行为的影响规律保持较好的一致性;(2)拱轴线型对结构靠近拱脚区段弯矩、剪力和组合应力影响显著,对跨中区段轴力影响明显,而对L/8截面和L/2截面竖向变形影响明显;(3)高速铁路桥梁面内面外刚度要求高,整体稳定较好,失稳形式主要表现为局部杆件失稳;(4)该研究结果有助于优化钢管混凝土拱桥拱轴线选型以及结构杆件设计。     

简支系杆拱桥施工过程分析

以沈丹客运专线跨度113.3 m简支系杆拱桥为工程实例,采用MIDAS软件对施工过程进行模拟,给出施工过程中有限元模型的建立方法,对该系杆拱桥施工过程中的应力、挠度及稳定性进行验算。结果表明:系杆拱桥在施工过程中结构体系不断变化,整体刚度不断增强;由于钢管混凝土拱肋为组合截面,混凝土收缩徐变对钢管应力和桥梁整体的变形影响较大,应选择合理的收缩徐变计算模式;浇筑管内混凝土时,支架反力最大,是控制支架结构设计的施工阶段。     

高速铁路钢箱叠拱桥空间稳定性分析

针对新建哈尔滨—大连高速铁路140 m钢箱叠拱桥方案,利用有限元分析程序MIDAS建立空间有限元模型,进行整体稳定性分析,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,并且探讨影响大跨度钢拱桥稳定性的因素,这些因素包括:拱肋形式、拱肋刚度、拱肋倾角、横撑样式及布置形式、横撑刚度、系梁刚度、吊杆刚度、吊杆对数(或间距)以及矢跨比。     

钢管混凝土提篮拱桥施工阶段有限元分析

广深港铁路线广深段沙湾水道特大桥为钢管混凝土提篮拱桥,提篮拱桥上部结构可划分为15个施工阶段,对该桥的15个施工阶段,分别采用桥梁博士软件和Midas软件建立二维平面模型和三维空间模型,进行有限元对比分析,得到各阶段拱肋钢管和拱肋混凝土压应力以及拱肋钢管竖向位移,对该桥梁工程的施工控制起到了很好的指导作用,也为今后同类工程的施工和设计提供了参考和借鉴。     

菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术

钢管拱肋混凝土利用钢管的套箍作用,其抗压、抗裂性显著提高,提高拱肋总体受力性能,因此确保拱肋混凝土密实成形是施工质量控制的关键要素。芜湖袁泽桥主桥为带副拱的中承式菱形变截面钢管混凝土拱桥,结合本桥压注施工实例,介绍菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术,包括施工方案、机械设备、配合比设计、质量控制措施和具体施工参数,为类似工程提供一种安全、可靠、实用的参考方案。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂.结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响.因此,本文对此进行研究探讨.研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式.通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1)拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2)拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3)形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法.     

温度对CFST系杆拱桥静力性能的影响研究

钢管混凝土系杆拱桥作为一个内部高次超静定的结构,在使用阶段桥梁的整体性已经形成,温度必将对结构的内力和位移产生影响。针对该影响,本文以某钢管混凝土系杆拱桥为例,基于有限元分析方法,建立三维有限元模型,分析了温度对钢管混凝土拱桥静力性能的影响。结果表明,温度会显著影响拱肋位移、吊杆力及系梁弯矩。在钢管混凝土系杆拱桥的设计和长期静力性能分析中,应该充分考虑温度的影响,以增加设计和静力性能分析的准确性和可靠性。     

V形刚构—拱组合桥方案抗震性能分析

V形刚构—拱组合桥将大跨度V形连续刚构和拱桥两种体系有机结合在一起,整体受力以V形连续刚构为主,拱对主跨起加劲作用。本文以广元嘉陵江特大桥初步设计V形刚构—拱组合桥方案作为工程背景,采用Ansys有限元软件对该方案抗震性能进行分析。计算结果表明,桥梁面内刚度远大于面外刚度,竖向地震作用对该桥的地震反应有较大影响,不容忽视。此外,在地震力作用下,拱脚受力最为危险,设计时应给予重视。     

高速铁路主跨420 m钢箱拱桥设计方案研究

为满足西安至十堰高速铁路汉江特大桥420 m中承式钢箱拱桥方案的设计要求,对影响大跨钢箱拱受力的矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置数量及位置等关键参数进行比选,提出了适合于本桥的设计参数。通过合理设置拱脚混凝土段长度,显著减小了钢箱拱桥的用钢量,提高了钢箱拱桥方案的竞争力。静动力计算分析表明,大跨钢箱拱桥可满足高速铁路运营需求。