钢管混凝土拱肋脱空分类及原因分析

造成钢管混凝土拱桥的拱助脱空的原因有很多,轴向压力、温度变化、施工方法、法拉盘和加筋环的设计、混凝土配合比和混凝土的收缩徐变等原因都有可能造成拱肋脱空,应从多方面进行总结和分析。     

立式预制混凝土拱肋施工期温度及收缩裂缝问题研究

以某系杆拱桥施工过程中立式预制混凝土拱肋开裂的工程实例为背景,采用理论计算分析,推导了混凝土拱肋温度及收缩应力计算公式,分析了混凝土拱肋在施工期应力变化情况,同时也采用有限元软件建立混凝土拱肋的有限元模型,并将有限元计算结果与理论计算结果进行了对比。研究表明,拱肋受到胎膜的连续约束,在季节性温差及混凝土自身收缩作用下的温度及收缩应力是导致拱肋开裂的主要原因。研究结论对混凝土桥梁预制构件的裂缝防治有一定的意义,同时本文的计算方法可以适用于其他类似结构施工期的开裂分析。     

脱空对钢管混凝土拱桥整体稳定性影响分析

钢管混凝土拱桥由于可以很好地发挥钢材和混凝土的优势,在我国现代桥梁的发展中占居十分重要的位置,但是钢管混凝土拱桥在施工及运营过程中经常出现脱空问题。首先讨论产生脱空的原因,然后建立了空间有限元模型,讨论脱空对钢筋混凝土拱桥整体稳定性的影响,分析结果表明：钢管与混凝土的脱空会降低钢管混凝土拱桥的整体稳定性,随着脱空范围的不断增加,钢管混凝土拱桥的稳定系数不断降低。当脱空长度为拱肋长度的1/2时,全桥布载、半桥布载与半侧布载情况下拱桥的稳定安全系数分别降低了14％、18％、23％。钢管混凝土中的脱空问题应引起足够重视。     

超声波检测钢管混凝土拱桥脱空量的应用

为确定钢管混凝土拱桥灌注后主拱肋的灌注质量,确保桥梁的安全,结合超声波对钢管混凝土检测的原理,对某钢管混凝土拱桥试验模型进行超声波检测,得到钢管混凝土拱桥混凝土灌注后,脱空的普遍规律及对超声波检测混凝土脱空量的验证。     

核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响

核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响是当前研究的热点问题。针对营运6 a的西南某钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土的填充状况,通过相似模型试验和理论分析,浅述了脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响,以期对钢管混凝土拱桥的设计、施工和检测提供一定的参考。     

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、环向应力-应变关系以及核心混凝土的轴向应力-应变关系、径向应力-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。     

混凝土灌注过程中钢管拱受力状况分析及改善

在钢管混凝土系杆拱桥的施工过程中,拱肋混凝土灌注是一项关键工序.但在混凝土灌注过程中,由于整个钢管拱受力不均,会使钢管拱局部应力或变形过大.以一座钢管混凝土系杆拱桥——琼海九曲江大桥为例,研究拱肋混凝土灌注过程中钢管拱的受力变形,通过张拉关键吊杆改善钢管拱的受力状况,有效地减少了钢管拱的局部应力和变形,取得了较好的效果.     

钢管混凝土系杆叠拱桥吊杆张拉方案分析

为确定钢管混凝土系杆叠拱桥的吊杆张拉方案,基于常见的张拉方案,提出了3种吊杆张拉方案(①吊杆一次张拉到位,拆除梁部支架;②吊杆分两次张拉到位,拆除梁部支架;③吊杆一次张拉后,拆除梁部支架,吊杆二次张拉),采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行仿真计算,分析3种方案吊杆的成桥索力、拱肋位移、拱肋混凝土应力、拱肋钢管应力、系梁位移、系梁应力。结果表明3种方案均能满足设计要求,方案3为设计方案,提出另2种方案并验证了可行性,为施工单位提供更多方案参考。     

钢管拱混凝土脱空距离检测计算新方法的研究

桥梁钢管拱混凝土是在钢管拱中浇注混凝土,使其共同受力的一种新型复合结构材料,由于施工工艺及混凝土硬化收缩等原因,极易造成拱内上部混凝土脱空剥离,检测、计算并控制其脱空距离尤为重要。通过理论计算并结合工程实例,提出了一套计算脱空距离的新方法,为同类检测提供借鉴参考。     

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.      

复式钢管砼空心柱的抗压刚度

将复式钢管砼空心柱分成核心砼、内钢管和外钢管3部分,通过对核心砼进行轴对称柱体分析和钢管的薄壳分析,考虑核心砼和内、外钢管的径向位移和纵向应变的协调条件,建立了复式钢管砼空心柱抗压刚度EA的计算公式.同时分析了内钢管泊松比、外钢管泊松比、核心砼泊松比对构件抗压刚度、钢管与核心砼应力比的影响,得出了一些有益的结论.     

装配式圆钢管约束混凝土柱的轴压性能

为了研究钢套管及套筒连接装配式圆钢管约束混凝土柱轴压性能，基于试验研究结果，对钢套管及套筒连接装配式圆钢管约束混凝土柱轴压性能进行了有限元分析. 首先通过有限元建立了现浇式和装配式圆钢管约束混凝土柱模型；然后从承载力-平均纵向应变关系曲线、钢管应力、钢筋应力和混凝土应力方面对比了现浇式与装配式柱的轴压性能；其次分析了装配式柱变形形态及受力机理；最后提出了装配式柱轴压承载力计算方法. 研究结果表明:与现浇式柱相比，装配式柱也具有良好的轴压性能和延性性能，钢管及钢套管对核心混凝土的约束作用更强，轴压承载力提高幅度为1.94%～6.17%；增加钢管厚度对提高装配式圆钢管约束混凝土柱轴压承载力最有效，提高幅度达59.15%，增加箍筋间距对其轴压承载力影响较小，减小幅度为2.91%；钢管纵向应力在靠近钢套管与钢管连接处较大，钢管环向应力在钢管通缝上、下附近区域较大，在钢套管装配处也较大；所提装配式柱轴压承载力公式计算值（N_uc）与有限元值（N_uf）、试验值（N_ut）的比值均值分别为0.964、1.014，方差分别为0.003 5、0.002 9.      

大跨度上承式钢桁架拱桥的地震损伤演化模拟

为评估大跨度钢拱桥在多维地震作用下的损伤状态，以一座铁路上承式钢桁架拱桥为研究对象，首先借助OpenSEES平台建立桥梁弹塑性纤维单元模型；接着选取“双参数”损伤指标和应变指标进行损伤评价；最后通过增量动力分析，从构件和全桥两个层面进行损伤评估，并对比两种指标对桥梁主要构件（钢管、钢管混凝土、钢筋混凝土）的适用性. 研究结果表明:基于变形和能量的双参数损伤指标比应变指标的评价结果会严重1～2个等级；相比于地震波纵向作用，大跨度钢桁架拱桥在横向地震作用时损伤更小，在峰值加速度（PGA）为1.5g时全桥仍处于轻微损伤状态；3种类型构件中，钢管构件损伤数量较多但是损伤程度轻，钢管混凝土构件（拱脚）损伤较早但是损伤程度轻，钢筋混凝土构件（交界墩）损伤最为严重，在抗震设计时，应对相应位置予以重视.      

圆钢管自密实混凝土纯弯力学性能

基于合理的钢材和核心混凝土拉压本构模型,利用截面分层法对钢管混凝土纯弯构件弯矩-曲率进行全过程分析,建立了钢管混凝土实用组合抗弯刚度、极限抗弯承载力等计算式和钢管混凝土组合梁单元弯矩-曲率全曲线实用计算方法,通过3根钢管自密实混凝土和1根钢管普通混凝土受弯构件的试验研究,考察了混凝土强度和含钢率对构件纯弯性能的影响。试验结果表明,受弯构件受压区钢管对混凝土产生约束套箍作用,受拉区钢管处于双向受拉应力状态,提高混凝土强度对提高极限弯矩作用不明显,而增大含钢率对提高极限弯矩作用较明显,并且与分层法相比,组合单元法在保证精度的前提下,减少了截面分层,提高了程序的计算速度。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

大跨度上承式钢管砼拱桥的地震响应分析

研究大跨度上承式钢管砼拱桥在地震激励作用下的响应特性.对比了中、上承式钢管砼拱桥的自振特性,采用时程分析法分析了纵向、竖向、横向激励作用下,上承式钢桁拱桥的响应特性,讨论了多点激励对上承式钢管砼拱桥地震响应的影响,并与中承式钢管砼拱桥的地震响应特性进行了对比分析.     

大跨度上承式钢管砼拱桥的地震响应分析

研究大跨度上承式钢管砼拱桥在地震激励作用下的响应特性.对比了中、上承式钢管砼拱桥的自振特性,采用时程分析法分析了纵向、竖向、横向激励作用下,上承式钢桁拱桥的响应特性,讨论了多点激励对上承式钢管砼拱桥地震响应的影响,并与中承式钢管砼拱桥的地震响应特性进行了对比分析.