中承式系杆拱桥体系冗余度分析

为了降低局部构件破坏导致中承式系杆拱桥连续倒塌的风险,以一座典型中承式系杆拱桥为例,研究了将桥梁结构冗余度应用于设计优化和运营养护的结构分析方法。采用美国国家公路合作研究项目报告中的确定性准则与确定性分析方法,利用有限元软件ANSYS求得桥梁完好状态与局部破坏状态的荷载-位移曲线,分析不同局部破坏模式对桥梁结构承载能力与正常使用的影响及冗余度计算结果,提出设计优化与运营养护建议。结果表明:拱脚处中墩支座破坏、一般吊杆或长吊杆的断裂导致系杆拱桥极限承载能力下降约30%,整体失效时主梁最大挠度减小10%至30%;正常使用冗余率rf与桥梁结构刚度有关,极限承载冗余率ru与不同加载方式下桥梁整体失效模式相关,局部破坏冗余率rd与破坏构件在桥梁结构中所处边界条件相关;从设计优化角度,应适当提高中跨桥面系刚度与吊杆强度,从运营养护角度,应提高养护水平,加强对超载行为的管制,并对吊杆重点养护。     

多跨系杆拱桥吊杆疲劳性能研究

以某三跨系杆拱桥为例,提出了一种拱桥吊杆的疲劳分析方法.对桥梁结构建立有限元模型求得各吊杆的索力影响线.依据交通量调查和交通量各参数的统计资料,将车辆概括为几种典型车型并计算其各参数的概率密度函数.基于蒙特卡罗方法模拟产生了通过桥梁的双向多车道车流作为疲劳荷载.针对典型吊杆的影响线加载模拟车流,得到杆件应力历程,用雨流法统计应力历程可以得到应力幅值谱.按照线性累积损伤理论和总交通量预测结果,计算得到各吊杆的在指定时间的累计损伤.     

中承式系杆拱桥吊杆更换施工监测

某中承式钢管混凝土系杆拱桥,在运营过程中,中跨下游的跨中吊杆出现松弛退出工作现象,结合该桥实际状况,经综合分析,决定对问题吊杆立即予以更换.文章重点介绍了在吊杆更换过程中,吊杆索力、拱肋及桥面变形的监测情况,监测情况表明,吊杆更换之后,桥梁恢复正常运营状态.     

某大跨钢管混凝土拱桥加固后荷载试验及其评价

通过对一座跨径150m的钢管混凝土中承式拱桥加固后吊杆索力的测试、荷载试验结果的比较和分析．对该桥的加固效果进行了评价,对此类桥梁的加固维修具有重要参考价值。     

新建省道S336公路桥施工过程模拟分析

通过对江苏省新建省道S336公路桥-80m计算跨径的PC系杆拱桥的施工建模和施工过程的模拟分析,展示了PC系杆拱桥施工过程中各控制截面的内力、应力以及吊杆索力的分布特点,为同类型桥梁结构受力分析和施工控制提供参考。     

系杆拱桥吊杆评价方法应用研究

吊杆是系杆拱桥的重要组成部分和传力构件, 一旦发生病害将严重影响桥梁结构的安全和使用寿命。在系杆拱桥吊杆评估过程中,如何采取有效的方法对损坏的系杆拱桥进行分析和评价,是关系到工程质量和结构安全的至关重要的环节。而作为系杆拱桥吊杆更换的一个重要组成部分,正确地测试吊杆索力是吊杆顺利更换的保证。鉴于此,结合工程实例,介绍了基于频率法的拱桥吊杆索力测试方法,并对索力分布进行分析,判断其均匀程度及各根吊杆的承载力是否满足要求。     

车辆荷载作用下钢-混组合桥面系的疲劳损伤

针对钢-混组合桥面系在车辆荷载作用下的疲劳失效特点,以某大跨度钢-混组合桥面系悬索桥为工程背景,建立了钢-混组合桥面系的有限元模型。基于等效疲劳损伤原理,对某长江公路大桥24h实测交通荷载数据进行计算,得到了7类典型车辆荷载模型及其频值谱。将得到的7类典型车辆荷载分别加载到有限元模型中进行计算,提取关注点的应力时程曲线。用MATLAB编制了雨流计数法程序,对应力时程数据进行处理,得到了该关注点的应力幅及循环次数。参照英国BS5400规范,对该点进行了疲劳损伤计算。研究结果表明:该疲劳点在实测车辆荷载谱作用下的应力-时程曲线呈双峰和多峰的分布形式;其最大应力幅较BS5400规范规定的常幅疲劳极限偏大;关注点的疲劳寿命比设计的低,车辆动荷载对该关注点疲劳性能的影响明显,在钢-混组合桥面系抗疲劳设计中应予以考虑。     

尼尔森体系提篮拱桥的内力分布

为了研究尼尔森体系提篮式系杆拱桥在各种荷载（分布力，集中力，活载）作用下内力分布规律，对一座提篮式系杆拱桥进行了计算分析，并与平行吊杆及平行拱肋拱作了比较，在此基础上结合模型试验进行验证研究，结果表明；模型设计合理可行，能准确反映结构的受力特征。     

系杆拱桥吊杆评价方法研究

吊杆是系杆拱桥的重要组成部分和传力构件,一旦发生病害将严重影响桥梁结构的安全和使用寿命.在系杆拱桥吊杆评估过程中,如何采取有效的方法对损坏的系杆拱桥进行分析和评价,保证加固方案的合理性,是关系到工程质量和结构安全的至关重要的环节.作为系杆拱桥吊杆更换的一个重要组成部分,正确测试吊杆索力是吊杆顺利更换的保证.采用基于频率法的拱桥吊杆索力测试方法测定旧吊杆的索力.对索力分布进行分析能够判断其索力是否均匀分布及各根吊杆的承载力是否满足要求.     

考虑横观各向同性疲劳损伤的沥青路面数值模型

为研究车辆荷载作用下沥青路面的疲劳损伤问题,假定路面结构内受拉区的疲劳损伤横观各向同性,推导了沥青路面考虑横观各向同性疲劳损伤的本构方程.采用FORTRAN语言开发了材料子程序UMAT,结合有限元分析软件ABAQUS,得到了沥青路面的横观各向同性疲劳损伤数值分析模型.通过对该模型在不同荷载下的疲劳寿命分析,建立了荷载-疲劳寿命曲线,与试验结果进行对比,验证了模型的可靠性,并分析了损伤度及水平拉应力在路面结构内的分布规律.研究结果表明:疲劳损伤主要分布在基层底面双轮中心线附近,该位置最先产生疲劳裂纹,随着荷载作用次数增加,受损区水平拉应力在减小的同时,分布规律也发生了很大的改变,其最大值位置沿道路竖向从基层底面向上移动,沿道路横向从双轮中心线位置往两侧移动;本文方法得到的路面疲劳寿命与试验结果吻合较好,相对误差在4.57%~9.82%之间.      

系杆拱桥连接与约束的优化

系杆拱桥内部连接是由构造来实现的,良好的结构体系对于桥梁的设计、使用以及旧桥加固都起着至关重要的作用。目前,对于桥梁连接与约束存在的腐蚀、断裂等病害没有较好的处置办法,因此,对其合理处置和更换进行探讨显得尤为重要。针对单吊杆在系杆拱桥中运用存在的问题,分析了双吊杆对系杆拱桥安全和可靠性;新增吊杆优化桥梁结构体系可增强其整体性和安全性,对连接与约束更换技术进行优化,可保证桥梁在二次维修之后能更长久地发挥作用。通过以上不同阶段与时期对系杆拱桥连接约束进行优化,能够更好地实现桥梁建设的实用、安全、耐久、美观和节约成本等目标。     

中承式钢管混凝土拱桥吊杆更换关键技术

高明大桥为2×110 m中承式钢管混凝土吊杆拱桥,采用临时兜吊系统对全桥吊杆进行了更换.针对该桥结构特点与环境限制,提出了一种新型的可更换铰接式吊杆.该吊杆可适应较大纵向位移,极大地提高了新吊杆疲劳寿命.介绍了吊杆更换过程中的关键施工技术,在吊杆更换过程中,对桥面标高及吊杆索力进行严格控制.根据施工监控结果,吊杆更换前后,桥面标高变化范围为-2.9～0.9 mm,索力变化幅度0.5％～4.4％,各项监控指标均在控制范围以内,桥梁状态基本维持原状.     

钢筋混凝土系杆拱桥荷载试验与结构动力分析

为保证桥梁的正常运营,对一座钢筋混凝土系杆拱桥进行荷载试验,并通过Midas软件建模进行结构动力分析,在荷载试验和理论分析的基础上对该桥现状做出了评价,为该桥健康状况提供了重要依据。     

关于吊杆布置方式对大跨径拱桥受力特性的影响研究

研究了不同吊杆布置方式下大跨度系杆拱桥的静、动力特征,分析了竖直吊杆、倾斜吊杆和网状吊杆三种结构形式下系杆拱桥拱脚支座的反力影响线以及主拱关键截面挠度和内力影响线的分布规律,并对三种吊杆布置方式下模型拱桥的自振特性进行了探讨。研究结果表明：网状吊杆和倾斜吊杆结构形式中,拱桥结构变形较小,内力分布均匀,自振频率较高,吊杆倾斜角度加大使大跨度系杆拱桥具有较好的力学性能。     

系杆拱桥吊杆施工张拉力迭代算法研究

在系杆拱桥的施工过程中,吊杆张拉是进行体系转换的关键工序.然而,后张拉的吊杆势必对已张拉的吊杆力产生影响.为了避免后期繁琐的吊杆力调整,提出吊杆施工张拉力迭代计算法,使吊杆尽量一次张拉到位.以一座在建钢管混凝土系杆拱桥为例,运用该迭代算法,得到了合理的吊杆施工张拉力,展示与检验了上述方法并取得了较好的效果.     

吊杆断裂对钢桁架拱桥结构静力影响分析

以某城市中承式钢桁架拱桥为例,运用Midas/Civil软件建立桥梁仿真模型,针对不同吊杆断裂情形下钢桁架拱桥进行静力数值分析,得出以下结论:(1)在吊杆断裂情形下拱肋结构的内力及应力仅靠近断裂区域受到较大影响;(2)吊杆断裂能明显影响主梁结构的跨中挠度,但对拱肋跨中挠度影响不明显;(3)吊杆断裂能够引起主梁弯矩及应力与相邻两根吊杆应力产生明显影响,故桥梁运营期更换吊索时应对全部吊杆增设临时吊索,并且需注意相邻两根吊杆的应力情况。     

大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载

为评定公路与轻轨两用钢桁拱桥轨道横梁与主桁半刚性连接在车辆荷载作用下的疲劳损伤累积,对该构造细节在桥梁设计寿命期内车辆荷载产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究.针对我国公路桥梁设计规范暂无疲劳荷载规定的情况,参照美国AASHTO规范,建立了反映桥梁设计寿命期内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析计算了该构造细节的荷载历程.根据疲劳损伤累积理论,确定了钢桁拱轨道横梁与主桁半刚性连接的疲劳试验荷载.     

大跨度系杆拱桥的结构形式对动力特性及地震响应的影响探讨

我国目前建造的系杆拱桥以竖直拱面和垂直吊杆为主流形式,本文通过对比研究,系统探讨了系杆拱桥的拱肋及吊杆的结构形式变化对系杆拱桥动力特性及地震响应的影响,基于结构动力特性及抗震性能对其拱肋及吊杆形式的选择提出了合理建议,对于桥梁结构选型具有指导意义。     

下承式混凝土系杆拱桥设计计算中几个有关问题的探讨

下承式系杆拱桥是一种无推力的拱式组合体系,外部为静定简支结构,既适用于地基较差的地区,同时也能满足较高的净空要求。主要阐述预应力混凝土系杆拱桥设计中几个容易忽视的问题,借助于一座计算跨径为85 m的混凝土系杆拱桥设计,介绍了拱肋稳定、系杆应力、横梁等的计算和吊杆设计的要点。     

吊杆断裂对系杆拱桥动力性能的影响

为研究系杆拱桥在吊杆突然断裂下的力学性能变化,以某计算跨径90m系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS有限元软件进行吊杆破断过程的数值模拟,分别研究跨中长吊杆断裂与拱脚附近短吊杆断裂两种工况下其余构件的内力变化,并与静力分析结果对比。分析结果表明:长吊杆断裂对其余构件内力的影响更明显;同时,吊杆断裂瞬间产生的动力响应不容忽视,不宜采用静力方法模拟。