无应力状态法在大跨径拱桥施工中的应用

为了实现大跨径拱桥经施工成桥后拱肋的受力状态逼近设计的合理成桥状态,以采用斜拉扣挂的缆索吊装、悬臂浇筑、转体施工等工法的大跨径拱桥为对象,讨论了无应力状态法的具体实施方法;推导了扣索索力的计算公式;提出了调索过程中拱肋位移和曲率约束条件的控制条件。将无应力状态法用于500 m级的钢管混凝土拱桥和200 m级悬臂浇筑拱桥施工计算,计算结果表明:成拱后的拱肋线形和内力与设计状态一致。     

大跨径劲性骨架钢管拱桥拱肋施工过程仿真分析

大跨径拱桥的拱肋施工是一个复杂的过程。为保证施工安全,最终成桥线形和受力状态满足设计和验收规范要求,需要施工控制仿真。应用有限元结构计算理论与计算机技术,结合主跨140 m的某上承式劲性骨架混凝土拱桥,对钢管混凝土拱桥拱肋施工过程进行仿真分析,给出了仿真计算的具体步骤并得出结论:仿真分析过程中,拱脚处上平纵联杆件应力普遍较大。为同类型桥梁仿真计算提供参考和借鉴。     

大跨径三榀式钢管混凝土拱桥静载试验研究

三榀式钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁发展的新技术。文中根据桥梁荷载试验的要求,针对某跨径为144m的三榀式钢管混凝土拱桥制定详细的静载试验方案。为了与试验结果进行对比,采用梁单元建立了该桥有限元空间模型,按照荷载试验方案中的工况进行了静力分析,将计算结果与试验结果进行了比对。研究表明:采用钢混组合材料模拟法将钢管混凝土按单一的组合材料来进行计算,较为准确地计算了钢管混凝土的内力和应力;是否考虑施工阶段对三榀式钢管混凝土拱桥的受力影响很小,因此可以采用一次成桥的简化方法计算结构内力;在对三榀式钢管混凝土拱桥进行位移变形分析时,应充分考虑施工阶段对结构挠度变形的影响;该桥在试验荷载作用下,结构处于弹性工作阶段,结构强度和刚度能够满足设计要求。     

混凝土徐变对钢管拱桥受力性能的影响

为了解钢管拱桥结构核心混凝土的徐变特性及变化规律,以主跨为30m+80m+30m的某大桥为工程背景,通过对比选择最为适宜的徐变预测模型方程,并建立全桥有限元分析模型,对钢管拱桥核心混凝土进行精细化分析,通过分析该桥十年以内的混凝土徐变效应,分别对比了其核心混凝土和钢管应力变化,研究结果为该钢管拱桥设计、施工与养护等关键技术提供理论依据,为同类拱桥结构提供参考借鉴。     

考虑几何非线性及施工的钢管混凝土拱桥徐变

为研究大跨度钢管混凝土拱桥的徐变行为,基于混凝土徐变的B3模型,采用结构徐变效应分析的龄期调整有效模量法,建立了结构徐变的有限元分析模型.在此基础上,基于协同转动法考虑大跨度结构的几何非线性;利用生死单元技术模拟拱桥的分阶段施工过程;最后结合某大跨度中承式钢管混凝土拱桥,分析了考虑几何非线性和施工过程的徐变效应.数值分析表明:考虑这两个因素后拱肋挠度、钢管应力的变化在10%以内,而拱肋混凝土应力的变化可达50%;在分析大跨度钢管混凝土拱桥的徐变效应时,必须考虑几何非线性及施工过程与徐变的耦合作用.      

整体温度变化下钢管混凝土拱桥结构效应分析

钢管混凝土拱桥结构在运营阶段的温度效应明显,为分析钢管混凝土拱桥结构的温度效应,以跨径布置为30m+80m+30m的某钢管混凝土拱桥为例,融合了等效时变的温度效应模型和有限元方法,建立精确的空间有限元模型,深入分析了整体温度变化作用下钢管混凝土拱桥的挠度、结构内力和应力以及拱桥稳定性的变化规律。结果表明:整体温度变化对钢管拱桥挠度影响显著,甚至会出现挠度方向的变化;整体温度升高时,钢管轴力增大,混凝土轴力减小,同时钢管和混凝土弯矩方向均发生变化;整体温度变化对钢管混凝土拱桥的稳定性影响较小。     

钢管混凝土系杆拱桥大节段拼装施工受力计算及关键施工技术研究

文章对钢管混凝土系杆拱桥常见的几种施工方法进行介绍,分析各种施工方法的主要优缺点,并结合工程实例对钢管混凝土拱桥大节段拼装施工过程中的受力进行计算,对该吊装方法的关键施工技术进行了研究,结果表明,通过在吊装过程中采取必要的措施可以将大节段钢拱肋产生的内力和变形控制在合理的范围内。     

铁路钢管混凝土系杆拱桥施工过程监控及受力性能分析

以某铁路钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用Midas软件,根据施工过程建立了有限元模型,对各施工阶段拱肋、系梁和吊杆的应力和变形进行了分析。对该拱桥进行了应力及线形施工监控,详细介绍了监控方法及测点布置方案,并将实测值与数值计算结果进行了对比。结果表明:拆除系梁支架后系梁和拱肋的挠度增加幅度明显;随着拱桥整体刚度的增大,系梁压应力下降,拱肋压应力增加,体现出系杆拱桥的受力特征;系梁和拱肋的实测应力和位移均与有限元计算结果比较吻合,说明施工监测方案合理,可为同类结构的施工监测提供参考。     

拱脚封铰时机对缆索吊装施工拱桥的受力影响分析

大跨径钢管混凝土拱桥[1]以其良好的跨越能力,在跨江河、跨峡谷地形桥梁中应用广泛,缆索吊装施工是该类桥型主要施工方法之一,且缆索吊装系统具有跨越能力大、水平和垂直运输机动灵活等优点。大跨径拱桥采用缆索吊装施工成败的关键点之一在于拱脚封铰时机的选择,即何时进行体系转换,该施工步骤直接关系到施工过程及成桥后结构的线形和内力。以某大跨径钢管混凝土拱桥为例,对5种封铰方案分别进行了介绍,同时借助空间有限元模型对拱肋吊装过程进行仿真分析,从控制施工过程中结构受力的角度得到了理想的封铰方案,分析方法可供类似工程借鉴。     

大跨度悬浇拱桥合理施工索力求解方法研究

通过对悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工过程的模拟,建立有限元计算模型,针对悬浇重量大的钢筋混凝土拱桥提出了"一张控制线形,二张控制应力"的合理施工索力求解方法,并以某高速公路上一悬浇拱桥为工程背景,采用该法对施工索力进行正装计算。结果表明,采用该法求得的索力使得主拱圈截面应力控制在+1.83MPa以内,保证了主拱圈施工过程的安全,为同类型拱桥合理施工索力求解提供了参考。     

美兰法与美兰拱桥技术发展综述

回顾了美兰法100多年的发展历程,讨论了相关专业术语及其内涵与外延;调查分析了美兰拱桥在中国的应用现状,总结了美兰法的技术发展要点和历史经验;指出了美兰法技术与美兰拱结构的研究现状与发展方向。研究结果表明:美兰法在19世纪末和20世纪上半叶从欧美起源,20世纪下半叶传到中国和日本;按所采用的埋置拱架类型,其在中国的发展可分为半劲性拱架、(一般)钢管混凝土(CFST)拱架和强劲CFST拱架3个阶段;美兰拱桥为混凝土拱桥的一种,美兰法所用的埋置拱架以服务施工为主,成桥后对混凝土的增强作用为辅;截至2021年5月,收集到的中国已建成或在建的美兰拱桥有57座,2007年以来,跨径250 m以上的混凝土拱桥均采用此法修建,其中最大跨径为600 m;美兰拱桥主要应用在中国西南山区的公路桥梁中,近年在铁路桥中的应用增多,以上承式双肋组拼拱为主,矢跨比集中在1/4~1/6,拱轴线多采用悬链线;CFST拱架截面积在主拱截面中的占比、钢管直径、钢管和混凝土材料强度均随时间的推移和跨径的增大而不断提高;应用美兰法时要综合考虑有限的用钢量、受控的结构受力和简便的施工这3种因素;预埋拱架从最早的型钢向类桁式、箱式、桁式发展,目前以桁式为主,桁式钢管拱架多采用悬臂法架设,转体法也有应用且形式多样;为减少用钢量,并控制施工过程中结构的受力与变形,中国创新地引入了CFST桁式结构作为埋置拱架,并采用预压、辅助锚索、多点平衡浇筑、斜拉索等调载方法;近年来,通过采用强劲CFST拱架,外包混凝土横向分环浇筑工序减少至3环及以下;在美兰法应用方面,应以强劲CFST拱架为核心,继续开展材料、结构与施工技术方面的研究;在美兰拱结构方面,应加强钢管增强混凝土结构、超高性能材料、钢腹板(杆)-混凝土组合拱受力性能研究;同时,还应深入研究美兰拱桥的耐久性,从而为新建桥梁的设计和既有桥梁的维修养护服务。      

钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注阶段扣索力计算

钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注时,会在某些阶段产生超过混凝土容许值的过程拉应力,需要通过张拉扣索力来调整。提出利用拱脚管内混凝土截面应力影响线来寻找最佳扣索点位置,分别计算管内混凝土灌注阶段和单位扣索力下控制截面的应力。根据混凝土施工过程中的容许应力值,计算出混凝土灌注时所需的扣索张拉值。结合在建中的湖北恩施小河特大桥,介绍详细计算方法     

世界拱桥建设与技术发展综述

为了解近20年世界拱桥的发展情况, 分析了钢拱桥、混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥等拱桥的建设和技术创新, 展望了拱桥今后的发展趋势。分析结果表明: 在活载比重较大、动力问题比较突出的高速铁路桥梁中, 拱桥刚度大, 应用优势突出。在跨径方面, 3种大跨径拱桥的平均跨径分别为464、370和425 m, 且最大跨径不断增大, 以钢管混凝土拱桥最为明显。在材料方面, 高强钢在钢拱桥中的应用趋势并不明显; 混凝土拱桥的材料强度随着跨径的增大而不断提高, 超高性能混凝土已经得到应用; 钢管混凝土拱桥的拱肋材料强度在不断提高; 超高性能砂浆的提出将有助于提高圬工拱桥的竞争优势。在结构方面, 主拱采用新材料和钢腹板(杆)-混凝土组合截面, 与其他结构形成组合结构, 以及桥面连续化、轻型化和强调强健性, 是重要的技术进步。在施工技术方面, 钢管混凝土劲性骨架施工法、转体施工法和快速施工法等的发明, 推动着拱桥施工技术的进步。在结构创新与技术进步的推动下, 由于拱桥在美观、经济、结构等方面的独特优势, 今后仍将被大量修建; 超高性能混凝土有望为拱桥发展带来革命性的变化; 在跨径方面, 近期可望取得明显突破的是混凝土拱桥; 桥面系与主拱共同受力、连续化、轻型化和强调强健性也是重要发展方向。      

钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工模型试验研究

为验证钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工工艺的可行性和安全性,以白沙沟1#大桥为工程背景,进行了悬臂浇注施工全过程模型试验;测试了拱圈变形、控制断面应力和扣索索力,并与有限元法计算结果进行了比较,二者基本相符.结果表明,拱圈在施工过程中是安全的,钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工工艺可行.     

钢管混凝土拱桥线型控制

结合某市钢管混凝土系杆拱桥的实际工况,通过钢管拱桥坐标测设、计算及钢管拱肋制作加工、采用临时支墩架设等施工工艺,对钢管拱桥拱肋施工线型控制进行了全面介绍,实践证明线型控制方法简单、方便、快捷,较好地处理了温度的不利影响。     

钢管混凝土拱桥施工全过程稳定性分析

大跨度钢管混凝土拱桥常采用缆索吊装斜拉扣挂法施工。应用有限元软件,针对某中承式钢管混凝土拱桥建立了从拱肋吊装至成桥的全过程计算模型,并对该有限元模型进行了稳定性分析,得出各工况下结构的稳定安全系数,最后讨论了设置横向风缆对拱肋稳定性的影响。结果表明,该桥施工各阶段稳定性均满足规范要求。     

大跨钢管砼拱桥施工控制的理论与实践

介绍钢管砼拱桥的施工控制理论 ,包括施工控制的分析方法与参数识别 ,拱肋节段安装时控制高程的计算以及砼浇筑时应力调整技术 ,提出施工控制的重点和参数识别的阶段 .并将此应用于武汉江汉五桥施工控制中     

钢管混凝土拱桥的多维平稳随机地震响应

用随机振动理论，对钢管混凝土拱桥的多维地震响应的计算方法和响应特性进行了研究．提出了多维激励作用下的虚拟激励法，采用该方法分析了钢管混凝土拱桥在多维激励作用下的平稳随机响应特性，并探讨了主拱横撑刚度对结构响应特性的影响．结果表明，多维激励作用下的虚拟激励法与传统的随机振动理论具有相同的计算精度，但速度要快得多；横向激励和竖向激励对拱肋内力的影响较大，拱肋内力响应有随横撑剐度增大而增大的趋势。     

空腹式拱桥新型拱轴线研究

将常规线型作为空腹式拱桥的拱轴线,有着方法上和理论上的不完善.基于空腹式拱桥的实际恒载分布,提出将主拱圈自重与行车道系自重之和的压力线作为拱轴线,由受力平衡微分方程,使用四阶Runge-Kutta法进行求解,提出用悬索线与抛物线的组合作为空腹式拱桥新型拱轴线,通过数学分析、拱轴线坐标、主拱圈内力和实际算例,验证了其合理性.