钢管混凝土拱桥的三维弹塑性地震反应理论分析

为了对钢管混凝土拱桥的抗震性能进行更加深入的了解,提出基于“统一理论”的钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析方法。首先利用钢管混凝土构件“统一理论”双线性力-变形关系,运用集中塑性铰模型,建立了钢管混凝土构件梁柱单元,在此基础上开发一钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析程序。使用DRAIN-2D和笔者开发的程序共同对一单拱模型进行计算,验证了程序的正确性。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注顺序优化

钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注是施工中的控制性工序,为保证灌注过程的安全,在分析、比较弹性稳定计算方法和弹塑性稳定计算方法的特点和差别的基础上,提出了以施工过程中的弹性稳定安全系数为评价标准和用弹塑性稳定分析方法进行校核验算的拱肋混凝土灌注顺序优化方法,并以千岛湖1号特大桥为例进行了分析计算,同时还讨论了钢管拱肋合龙时初始应力对灌注顺序优化结果的影响。分析结果表明,最优的灌注顺序和拱肋合龙时的初应力关系密切,不同的拱肋架设方法将导致最优的灌注顺序发生变化。因此进行拱肋混凝土灌注顺序设计时,应该按照实际拱肋拼装过程考虑钢管拱肋的初应力。     

续论预应力混凝土系杆拱桥的设计与施工研究(续)——连续梁拱组合桥梁

(接上期) 2 系杆拱施工的发展 2.1 钢管混凝土拱肋施工 2.1.1 钢管拱肋的吊装 对于中承式拱桥或半中承式系杆拱桥,实践证明采用无支架施工既安全又经济.在施工步骤上,首先完成三角体或边跨施工,然后安装中跨桥面以上拱肋.     

考虑地基-结构相互作用的钢管混凝土拱桥非线性地震响应

考虑地基-结构相互作用情况,研究了上承式大跨度钢管混凝土拱桥线性及非线性地震响应.以其上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,以三维粘弹性人工边界模拟远场地基的辐射阻尼和弹性恢复性能,建立了包括基岩和上部桥梁的整体分析模型,沿纵桥向输入amax=0.2g迁安地震波,在考虑地基-结构相互作用条件下研究了上承式大跨度钢管混凝土拱桥线性及非线性地震响应.研究表明非线性行为在桥梁进行地震响应位移分析时是不可忽视的,考虑非线性后拱肋地震响应位移计算结果增大,主拱肋部分截面弯矩My、Mz大于线性计算时结果;下弦管轴力在拱脚附近非线性计算时结果大于线性计算时结果,但幅度不大,在跨中附近非线性计算时结果小于线性计算时结果.     

钢管混凝土拱肋滞回性能非线性有限元分析

考虑钢管混凝土中钢材与拉压区混凝土的非线性本构关系，引入几何非线性的影响，采用考虑截面特性的空间组合梁单元，建立钢管混凝土构件非线性有限元模型。首先对试验构件进行计算，与试验结果吻合较好，然后深入研究钢管混凝土拱肋竖向弯矩一曲率、纵桥向荷载一位移以及横桥向荷载一位移滞回关系，从中看出钢管混凝土拱肋具有良好的延性和吸能性质，并得出拱肋滞回性能的各种影响因素。     

基于钢管混凝土拱桥检测结果的主拱肋病害评估

为探讨钢管混凝土拱桥核心受力部位主拱肋病害(钢管中混凝土发生空洞,脱粘等)的评估及加固方法,以某既有钢管混凝土拱桥(上承式有推力无铰拱桥,净跨160 m)为背景,通过敲击法和超声法相结合对钢管拱混凝土密实度进行检测,通过动、静载试验对桥梁整体结构受力性能进行测试.基于实测结构受力行为,利用有限元软件对主拱肋钢管混凝土不同状态下的应力进行分析,以此为参照,对主拱肋病害进行评估分析.评估结果表明,主拱肋的主要病害为钢管混凝土的脱粘而产生的混凝土局部受力截面削弱,主拱肋跨中截面应力校验系数的异常偏大仅为结构局部病害.基于评估结果提出以压浆的方式进行拱肋加固,加固后的结构整体受力能满足设计荷载要求.     

脱粘对桁架式钢管混凝土拱肋刚度影响研究

定量分析了钢管与核心混凝土之间的脱粘对桁架式钢管混凝土拱桥整体刚度的影响程度.基于完全脱粘计算模型,以一桁架式钢管混凝土悬臂梁为例,揭示了脱粘使桁架式钢管混凝土拱肋抗弯刚度降低的机理.采用有限元方法,以一桁架式钢管混凝土拱肋为例,分析了在完全脱粘情况下矢跨比、桁高、钢管壁厚和荷载作用方式对桁架式钢管混凝土拱肋刚度的影响...     

合江长江一桥拱肋钢管混凝土灌注施工

合江长江一桥为主跨530 m的中承式钢管混凝土桁架拱桥,共有2个拱肋8根拱肋主弦钢管,每根拱肋钢管分两边(半跨)同时灌注,拱肋管内混凝土为C60高性能自密实微膨胀混凝土,每次单边灌注方量300多m3,采用真空辅助泵送法分3级接力一次性完成灌注施工,施工质量好、速度快,可在同类工程中推广应用.     

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。     

中承式钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定性分析

基于U.L列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立钢管混凝土空间梁单元弹塑性刚度矩阵,并编制了钢管混凝土拱桥空间稳定分析方法及设计程序,采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间稳定性,探讨了材料非线性以及桥面以上拱肋之间加设横向风撑对其稳定安全系数的影响。     

南昌生米大桥拱肋施工质量控制

以南昌生米大桥（主桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥）为例,探讨了钢管拱制作及防腐、钢管拱拱肋大型膺架整体吊装架设施工方法、钢管拱拱肋焊接、钢管拱内混凝土配制与现场浇筑、钢管防护涂层施工中需要注意的问题,进而提出大跨钢管混凝土拱桥各施工阶段质量控制要点。     

溶洞对钢管混凝土拱桥地震反应分析的影响

为了研究溶洞对钢管混凝土拱桥地震反应影响,利用有限元法建立钢管混凝土拱桥三维空间有限元模型,考虑地基基础相互作用,建立有限区域地基有限元模型,基于EL-CENTRO地震波的地震动数据,采用时程分析方法计算溶洞存在对钢管混凝土拱桥地震反应的影响。结果表明:强震作用下,地基土有溶洞的钢管混凝土拱桥各关键部位的位移、加速度、内力值均大于不含溶洞地基土的结果,拱肋弦杆等薄弱部位增幅较为明显,拱肋弦杆位移量、加速度及弯矩值最大。因此,建议在有溶洞地基的钢管混凝土拱桥建设中,应加强针对拱肋弦杆等关键部位的抗震设计,以减轻或避免地震作用对钢管混凝土拱桥结构的破坏。     

地震荷载作用下钢管混凝土拱桥的动力稳定分析方法

随着钢管混凝土(CFST)拱桥极限跨径不断被刷新，拱肋作为其主要承压构件，其结构趋于细长化，稳定问题日益突出。针对钢管混凝土在地震激励下的动力稳定问题展开了研究，针对钢管混凝土拱结构的静、动力失稳特点，提出了适用于随机动力荷载作用下动力稳定的高效分析方法，并以既有的地震台试验研究为例，对CFST拱进行了抗震稳定分析，并对拱肋的截面、几何、结构等参数进行了敏感性分析。研究发现：CFST拱的动力稳定性对几何参数的变化最为敏感，在大跨度拱桥的设计中，应充分考虑初始缺陷的影响。当CFST拱的矢跨比为1/4时其抗震性能最佳。     

大跨度CFST拱桥地震反应的地面运动模拟

介绍了模拟地震反应地面运动的大质量法,并用大质量法和拱脚固定法在有限元软件ANSYS里对大跨度钢管混凝土(CFST)拱桥地震反应分析.该大桥的有限元模型是采用双单元对该拱桥拱肋进行模拟,输入E 1-Centro波对该桥进行时程分析,通过分析得出了两种方法的结果是一致的,都是大跨度钢管混凝土拱桥地震反应分析有效的方法.     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注过程稳定性研究

为指导钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注施工,以主跨575m的中承式钢管混凝土拱桥——广西平南三桥为背景,基于稳定性基本理论,建立主桁拱结构的有限元模型,对拱肋混凝土灌注过程中主拱肋的线形、应力和稳定性进行研究。结果表明:混凝土由拱脚灌注到拱顶过程中,主拱肋存在横向偏位和竖向偏位,灌注初期的偏位大于灌注后期,跨中截面的偏位大于其它截面;拱肋混凝土灌注过程中,钢管和核心混凝土的应力不断变化,最大应力主要集中在拱脚截面,且小于材料的允许值,钢管应力变化幅度大于混凝土应力变化幅度;结构稳定系数逐渐降低,灌注初期结构的稳定系数降低幅度大于灌注后期结构的稳定系数降低幅度。     

上承式大跨度钢管混凝土拱桥地震反应分析

为研究上承式大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应性能,以大型有限元计算软件ANSYS为平台,分别以纵向＋竖向和横向＋竖向迁安波与EI Centro波作为输入地震波,对跨径为430m的上承式钢管混凝土拱桥——支井河特大桥进行了地震反应分析。研究结果表明：前10阶振动以侧向振动为主,表明桥纵向刚度远大于侧向刚度;拱肋抗震设计最危险截面是拱脚截面,地震反应内力最大;横向＋竖向地震动输入时拱肋轴力及弯矩略大于纵向＋竖向地震动输入时,相差幅度不大,但横向＋竖向地震动输入时弯矩My远大于纵向＋竖向地震动输入;在横向＋竖向地震动输入下最危险截面——拱脚处的地震反应轴力内侧拱肋大于外侧拱肋。     

钢管混凝土拱肋管内混凝土灌注技术

该文结合合川嘉陵江大桥58 130 200 130 58 m连续5跨钢管混凝土拱桥的实际建设情况,详细介绍了多跨钢管混凝土拱肋管内混凝土灌注的施工技术,可为同类工程提供一定的借鉴。     

南宁市永和大桥主桥拱肋的施工技术浅析

钢管混凝土拱桥拱肋的施工方法有多种,文章以主跨计算跨径为346.49m的钢管混凝土拱桥——南宁市永和大桥主桥拱肋的施工过程为例,介绍该桥钢管混凝土桁式肋拱桥拱肋钢结构的制作与安装、钢管内混凝土灌注等关键的工序过程。可供其他大跨径钢管混凝土拱桥拱肋施工参考。     

钢管混凝土拱桥主拱肋应力施工控制

以净跨190 m的钢管混凝土拱桥———重庆细沙河大桥为例,介绍钢管混凝土拱桥拱肋应力的施工控制,可供相关施工人员参考。     

钢管混凝土拱桥核心混凝土徐变效应可靠度分析

为明确钢管混凝土拱桥钢管内核心混凝土徐变对桥梁应力重分布的影响,采用"按龄期调整模量法",分别运用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2012)中公式计算所得混凝土徐变系数和轴向受压钢管混凝土徐变试验、拱肋徐变试验拟合所得混凝土徐变系数,建立可以考虑混凝土徐变过程的ANSYS模型,分析混凝土徐变对茅草街大桥建造期拱肋下挠的影响;运用拉丁超立方抽样方法,以跨中拱肋挠度和钢管应力为限值,以钢材和混凝土弹性模量、上弦和下弦钢管壁厚、腹管壁厚、徐变模型不确定性系数、核心混凝土弹性模量计算所得不确定性系数和茅草街大桥数值模型不确定性系数为参数,计算得到茅草街大桥服役期内的失效概率。结果表明:在建造期内,以基于拱肋徐变试验得到的混凝土徐变系数来计算跨中拱肋下挠值与实际实测值吻合最好,验证了模型的可靠性和精确性;在服役期内,以拱肋挠度和钢管应力为限值,当服役龄期增加到100年时,桥梁失效概率逐步增大,不同混凝土徐变系数的计算结果差异较大;以挠度为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.311,0.013 8和0;以应力为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.499,0.225和0.165 2。因此对于钢管混凝土拱桥的徐变可靠度分析来说,关键之处在于选择正确的混凝土徐变模型。