大跨覆土波纹钢板拱桥结构加强措施研究

由于结构承受回填土压力,随着跨度增加,覆土波纹钢板拱桥的内力增幅较大,有必要对波纹板拱圈采取结构加强措施.基于跨径为16m的圆弧拱桥,采用混凝土复合加强肋方案对拱圈进行加强,分别建立了未加强、拱脚部位加强、沿拱圈环向加强和沿拱圈与横向的双方向加强等4种考虑土结相互作用的三维有限元模型,计算和对比分析了4种情况下结构的受力和变形特点.结果表明,覆土波纹钢板圆弧拱桥应力分布不均匀,对受力最大部位的拱脚采取局部加强措施能够显著改善结构的受力性能;环向加强措施改善了结构受力性能,但结构整体性较差;双向加强措施的改善效果明显,且有利于提高结构的整体性.     

钢筋混凝土拱涵拱圈开裂原因分析

通过对拱脚不均匀沉降、温度变化、收缩徐变等因素对钢筋混凝土拱涵拱圈受力影响的分析,提出拱圈开裂的原因很可能是由于忽略了这些因素,钢筋配王不足导致的.     

分界点对混合拱桥受力影响研究

为增大拱桥跨越能力,缩短建设周期,降低工程造价,提出一种拱脚段采用混凝土结构、其余段采用钢箱结构的钢-混混合拱桥形式。以420 m跨的重庆万州长江大桥为依托,利用Ansys参数化分析方法,对钢-混分界点位置对主拱变形、内力及拱轴系数选取影响进行数值分析。研究发现:钢-混分界点位置对拱桥受力及变形影响显著,当分界点位置超过0.181倍拱圈跨径后,主拱变形呈马鞍形变化趋势;分界点位于四分之跨截面时,为减小拱圈恒载压力线与设计拱轴线偏移的不利影响,必须取较大的拱轴系数;分界点对拱脚至四分之跨段弯矩和3/8跨至拱顶段的轴力影响显著,对全桥拱圈应力影响相对较小。结果表明:考虑拱圈变形有利,混合拱分界点宜位于0.125倍拱圈跨径至0.181倍拱圈跨径段。     

埋置波纹钢板管涵刚度对其受力性能的影响

为了分析埋置波纹钢板管涵结构的刚柔性及对整体受力性能的影响,建立了考虑土-结相互作用的有限元模型,在其他参数不变的条件下,改变波纹钢板的波形和厚度,分别计算和对比管涵内力、变形及土体变形,分析各种截面类型下波纹钢管涵的刚柔性,并研究各种情况下管涵内力、变形和土体变形分布的特点.结果表明：波纹钢板的截面特性参数改变会导致管涵结构刚柔性的改变;波纹钢板截面刚度的增大,使管涵的变形减小,导致管涵结构受到的土压力增大和管涵的应力增大;应平衡结构的应力和变形,合理选择波纹钢板的截面形式.     

路基不均匀沉降下无砟轨道受力与变形传递规律及其影响

针对路基上CRTSⅠ和CRTSⅡ型板式无砟轨道的结构特点, 分别建立了相应的有限元模型, 研究了路基不均匀沉降作用下不同板式无砟轨道受力与变形的传递规律及其影响。分析结果表明: 路基不均匀沉降发生后, 上部轨道结构的垂向变形具有一定跟随性, 变形与沉降曲线相近但不完全重合; 底座板伸缩缝的存在对轨道结构的受力和变形有较大影响, 在20 mm/20 m沉降条件下, CRTSⅠ、CRTSⅡ型板的垂向位移分别达沉降幅值的90%和60%, 相对CRTSⅠ型板而言, 沉降对CRTSⅡ型板的垂向位移影响较小, 但后者更易形成较大范围的离缝, 离缝长度达6.52 m, 为CRTSⅠ型板离缝长度的1.92倍; 当沉降幅值位于底座板中心时, 离缝主要集中在伸缩缝、沉降端部和沉降中心, 但当沉降幅值位于伸缩缝处时, 离缝主要集中在伸缩缝两侧和沉降端部; 沉降波长或幅值改变时, 会导致最大离缝位置出现偏移; 在路基不均匀沉降作用下, CRTSⅠ型板的底座板纵向最大拉应力均大于轨道板的纵向最大拉应力, 而CRTSⅡ型板的情形则相反; 从混凝土强度考虑, CRTSⅠ型板沉降控制标准应以底座板的拉应力控制为主, 而CRTSⅡ型板应以轨道板和底座板的拉应力综合控制。      

隧道开挖引起的围岩变形特征数值分析

以乐雅高速公路光华山隧道三台阶法开挖工程为例,利用有限元软件ABAQUS研究隧道开挖对围岩变形和关键点位移的变化规律,并将现场实测结果与数值结果进行对比分析。结果表明,隧道开挖过程中围岩水平位移小于竖向位移,且变化较小;与拱顶沉降相比,隧道开挖过程使拱腰水平收敛所需稳定时间更长;隧道开挖会导致拱顶发生沉降且仰拱出现隆起;左右侧拱脚和拱腰均向隧道中心移动,且与拱脚相比,隧道开挖对拱腰的水平位移影响更大。实测结果证明数值模拟规律的正确性,可为隧道支护设计及开挖方法选定提供依据。     

高铁墩顶转体悬浇连续梁支座沉降处置技术研究

高速铁路连续梁合龙前后中墩支座由于安装工艺控制缺陷,可能会引起不均匀沉降,而随着后期的二期恒载以及活载的逐步施加,不均匀沉降会不断增加,导致支座底板发生严重塑性变形,并在连续梁内产生附加的扭转应力,使边支墩横向两支座的竖向反力产生明显差异,甚至导致一侧边支座在活载作用下出现脱空的极端现象。基于实际工程案例,研究了该病害对梁体受力的不利影响,并对病害的处理措施进行了分析。对于大型支座,应优化底部砂浆的灌注工艺,确保砂浆层的厚度不小于25mm。采用力控制/位移监测的同步提升方法可有效解决支点反力不均、支座严重沉降变形等病害。     

劲性骨架拱桥主拱圈混凝土四工作面浇筑法

为研究受力合理、施工方便、经济性好的劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑工作面设置方法, 以南盘江特大桥为对象, 分析了从两拱脚对称浇筑第1环混凝土在劲性拱骨架上产生的瞬时应力变化过程, 做出了劲性骨架主要控制截面的应力过程线, 提出了在全拱纵向对称设置4个工作面的主拱圈混凝土浇筑方法, 并将工作面分别设置在拱脚截面和控制性应力过程线峰值处, 使半跨内2个工作面上混凝土在劲性骨架中产生的应力增量异号, 以抵消部分应力; 通过分段拟合绝对控制应力过程线上升段和下降段的连续函数, 合理调整了混凝土的浇筑长度和顺序, 降低了劲性骨架的瞬时应力和变形; 讨论了四工作面浇筑法的施工操作性和经济性, 并采用该方法分析了南盘江特大桥主拱圈第1环混凝土浇筑过程中劲性骨架的应力和变形。研究结果表明: 拱脚管内混凝土应力过程线为控制性应力过程线且为单波曲线; 提出的先跨内、后拱脚, 并按拟合函数计算的长度进行南盘江特大桥混凝土浇筑的四工作面法是合理的, 该桥劲性骨架最大瞬时拉、压应力分别降至0.4和23.5 MPa, 被较好地控制在材料强度范围内, 拱顶无上挠, 最大瞬时下挠和环末下挠分别为192、82 mm, 拱轴线不发生反复变形; 四工作面浇筑法所需设备和人员较少, 具有良好的操作性和经济性, 适合于劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑, 可为同类桥梁采用。      

回填施工对覆土波纹钢板拱桥受力性能的影响

根据有限元软件和内蒙古某座拱桥参数,用beam3二维梁单元模拟波纹钢板,用plan42二维实体单元模拟回填土体,建立了考虑回填高度与拱圈相互作用的平面模型,计算了不同回填高度下的拱圈弯矩和轴力,分析了回填高度对拱圈应力和变形的影响.计算结果表明:在对称回填施工过程中,拱圈最大径向绝对位移约为0.9 mm,拱圈最大、最小...     

大跨度隧道软弱围岩加固效果数值分析

应用有限元方法对弁山三车道隧道软弱围岩加固效果进行数值分析,针对不进行围岩加固、对拱圈围岩进行加固、对拱圈及隧底围岩进行加固等三种方案．对比分析隧道围岩与结构位移、围岩应力、围岩塑性区、初期支护和二次衬砌受力等指标,结果表明,应采取对拱圈和隧底围岩全面加固的方案,并对拱脚进行重点观测。研究成果可供类似大跨软岩隧道施工参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应性能

针对跨径为（７６＋３６０＋７６）ｍ某大跨度钢管混凝土系杆拱桥的特点,详细介绍了其分析模型的建立方法,动力特性特点及共在地震动作用下响应,并深入讨论了不同行波波速对该拱桥地震反应性能的影响,分析表明,主拱肋跨中截面的地震反应内力较小,而拱脚截面ｌ／４～３ｌ／８等截面的地震反应内力则相对较大,行波效应对拱桥的地震反应有较大的影响,一般来说考虑行波效应后其竖向位移,轴力均增大,而横向位移减少。     

预应力斜腿刚架拱桥的设计与分析

普通坦拱桥的拱脚处水平推力很大,需要采用多种工程措施进行处理.而采用预应力斜腿刚架拱的坦拱桥就可以有效的解决这一问题.通过建立有无斜腿、斜腿中有无预应力束、不同形式的拱上立柱等模型,并且考虑桩-土作用的影响进行结构分析.研究表明预应力斜腿刚架拱可以有效的减小水平推力、水平位移,而且还可以提高拱桥的整体刚度.     

提篮式钢箱拱桥施工缺陷处治

以提篮式钢箱拱桥为背景,分析施工中钢箱接缝错台对拱桥内力和变形的影响,提出接缝错台的补强办法。研究结果表明：接缝错台对拱肋内力、变形几乎没有影响,但错台会造成应力集中,接缝截面应力相应增大,必须验算错台截面应力是否超过材料的容许应力,并采取有效措施保证结构的安全。算例表明提出错台处治的方法是合理的。     

基于MATLAB的层次分析法在拱桥安全性评价中的应用

针对大跨度钢管混凝土拱桥安全性评价模型,通过层次分析法建立评价模式,运用MATLAB软件计算出基于指数标度法的判断矩阵的分层次权重,得出拱桥的承载沉降与位移、主拱肋挠度、冲击系数等因素对拱桥安全性的影响较大,这与专家评估结果相吻合.表明基于MATLAB的层次分析法在拱桥安全性评价中的有效性和实用性.     

车行横洞施工对隧道主洞变形的影响

针对隧道车行横洞施工对主洞结构产生影响,以运城-灵宝高速公路中条山隧道工程为依托,采用现场试验和三维有限元仿真的方法,对车行横洞施工阶段主洞的变形规律进行了研究。研究结果表明：车行横洞施工对主洞的影响,在时间上主要表现在交叉口初支拆除和横洞的第1个开挖步,随着横洞开挖深度的增加,主洞结构的变形逐步趋于稳定;车行横洞施工对隧道主洞围岩变形影响主要表现为主洞拱顶下沉量增加和开挖侧拱脚水平位移减小,主洞未开挖侧拱脚水平位移影响不大。     

大岩洞特大桥拱圈脱架时背索和扣索索力优化计算

建立了大岩洞特大桥拱圈平转施工状态的三维有限元模型,交界墩和上转盘采用实体单元,扣索和背索采用索单元,拱圈劲性骨架底板采用壳单元,其余采用梁单元,支架则采用只压单元模拟;将最优化计算理论和有限元计算分析相结合,利用MIDAS有限元软件,以支架不受轴压或受压轴力很小为目标函数,对扣索力和背索力进行优化,使拱圈"脱离"支架实现转体,从而获得了扣索力和背索力的最优组合与拱圈最优内力分布.结果表明,拱圈骨架拱脚底板为控制截面,本文计算方法和结论为同类桥梁的建设具有参考价值.     

双曲拱桥病害原因分析及诊断

建立了双曲拱桥的全桥平面有限元模型,对其主要病害进行数值模拟,分析了在主拱跨中损伤、拱脚损伤、拱脚竖向位移和拱脚水平位移四种病害情况下全桥的内力及结构位移的变化,通过遗传算法对全桥损伤(包括损伤位置和损伤程度)进行识别,结果表明遗传算法对双曲拱桥的主要病害识别有较好的精度.方法和结论对双曲拱桥的维修加固都有一定的参考价值.     

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.     

小边跨中承式拱梁组合桥设计

针对一座跨航道的桥梁,介绍其结构体系、构造特点、施工特点,并对结构静力及稳定进行了计算分析,重点介绍了拱脚边界条件处理及吊杆张拉顺序,为小边跨的中承式拱梁组合桥设计提供参考。     

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。