重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂.结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响.因此,本文对此进行研究探讨.研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式.通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1)拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2)拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3)形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法.     

梁－拱组合体系桥自振特性分析及参数研究

以(60 128 60)m和(72 160 72)m连续梁-钢管混凝土拱桥为研究对象,建立空间结构模型,计算并比较连续梁-钢管混凝土拱桥的自振特性,进一步探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对连续梁-钢管拱桥动力特性的影响,为此类桥梁的设计提供参考.     

高速铁路钢管混凝土拱桥拱轴线型比较分析

研究目的:为探讨钢管混凝土拱桥拱轴线型对结构力学行为的影响,以某高速铁路上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型,对比分析恒载或ZK活载作用下不同拱轴线型对结构变形、内力以及稳定性的影响,并探究其影响规律,从而为高速铁路钢管混凝土拱桥的相关设计、施工和运营提供参考或借鉴。研究结论:(1)该结构具有良好的线弹性,不同荷载作用下拱轴线型对结构力学行为的影响规律保持较好的一致性;(2)拱轴线型对结构靠近拱脚区段弯矩、剪力和组合应力影响显著,对跨中区段轴力影响明显,而对L/8截面和L/2截面竖向变形影响明显;(3)高速铁路桥梁面内面外刚度要求高,整体稳定较好,失稳形式主要表现为局部杆件失稳;(4)该研究结果有助于优化钢管混凝土拱桥拱轴线选型以及结构杆件设计。     

600 m钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑方案研究

主拱圈混凝土浇筑是建造600 m跨径钢管混凝土劲性骨架铁路拱桥的关键环节，为此提出某600 m跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的主拱圈混凝土浇筑方案，具体为：采用四工作面法，主拱圈截面分为6环，并设1组斜拉扣索辅助调载，适当调整1环混凝土在各工作面上的浇筑顺序和节段长度。采用有限元法对施工全过程进行模拟分析，验证该方案可行性。结果表明：在主拱圈拱脚和控制性截面应力过程线峰值处分别设置工作面，且首先在第二工作面上浇筑一定长度的混凝土节段，再同时浇筑第一、第二工作面混凝土节段，可有效降低浇筑过程中结构的瞬时应力；通过在主拱圈拱脚附近设置斜拉扣索并适时调整索力作为辅助调载措施，可达到调整拱脚截面应力和保持拱轴线合理下挠的目的；通过合理设置工作面和辅助措施，适当确定混凝土浇筑顺序和节段长度，可保证主拱圈外包混凝土浇筑期间结构应力和变形控制在容许范围内。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋施工技术研究

介绍了蒲山特大桥主拱桥拱肋施工的关键环节,总结了钢管混凝土桥施工中的技术难点和施工处理措施,为钢管混凝土拱桥的施工积累了经验。     

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

研究目的:连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。研究结论:(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。     

菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术

钢管拱肋混凝土利用钢管的套箍作用,其抗压、抗裂性显著提高,提高拱肋总体受力性能,因此确保拱肋混凝土密实成形是施工质量控制的关键要素。芜湖袁泽桥主桥为带副拱的中承式菱形变截面钢管混凝土拱桥,结合本桥压注施工实例,介绍菱形变截面钢拱肋混凝土压注技术,包括施工方案、机械设备、配合比设计、质量控制措施和具体施工参数,为类似工程提供一种安全、可靠、实用的参考方案。     

劲性骨架混凝土拱桥主拱圈箱形截面分环和浇筑方式

针对劲性骨架混凝土拱桥主拱圈常用的箱型截面，总结归纳主拱圈混凝土主要分环和浇筑方式及其影响因素，提出分环和浇筑的基本原则，并采用有限元法模拟分析分环浇筑方式对单箱三室截面劲性骨架混凝土拱桥内力与变形的影响。结果表明：箱形截面能较好地满足劲性骨架拱桥主拱圈受力和构造的要求，是大跨度桥梁的理想截面形式；主拱圈混凝土分环和浇筑方式主要由劲性骨架结构承载能力、施工操作性、结构整体性和经济性4个因素决定；进行分环和浇筑应遵循的基本原则包括减少分环数量，对称分环和浇筑，尽快完全包裹劲性骨架弦管，尽快形成完整箱室以及将截面复杂部分划分至易于施工混凝土环内等；跨径416 m劲性骨架拱桥的三室箱形截面主拱圈采用合理的分环和浇筑方式，可以分别降低5.9%的劲性骨架钢管应力和16.8%的管内混凝土应力，减少7.8%的拱顶下挠位移。     

400m级铁路CFST拱桥合理拱肋内倾角研究

《钢管混凝土拱桥技术规范》中拱肋内倾角的建议取值对特大跨径钢管混凝土(CFST)拱桥不再完全适用.以一座400 m级铁路CFST拱桥为例,研究其拱肋内倾角的合理取值范围.采用Midas/Civil2015建立空间有限元模型,分析计算不同拱肋内倾角取值下结构的自振特性、线弹性稳定安全系数以及静力荷载和强震作用下结构的内力、位移响应以及控制截面应力.研究结果表明:当拱肋内倾角控制在3.5°～4°时,结构第4和8阶自振频率获得大幅提升,可以改善拱肋横向抗弯和抗扭转性能,同时前2阶稳定安全系数也达到较优状态,还避免了横向最不利荷载作用下拱肋横向位移的大幅增长,并且在考虑罕遇地震作用情况时,位移、轴力峰值以及降低拱肋混凝土拉应力方面均达到较优状态.综合各项指标,建议此类400 m级铁路CFST拱桥拱肋内倾角取值范围宜为3.5°～4°.     

82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计

钢管混凝土拱桥充分发挥了钢管混凝土抗压性能好的优点,而且减轻了桥梁上部结构自重,大大提高了梁拱组合体系拱桥的跨越能力。钢管混凝土拱桥以其结构轻盈、线型优美、造价经济等优点而在铁路跨路、跨线工点上大量采用。张唐线跨越唐津高速公路立交主桥结构为跨径82.5 m下承式钢管混凝土拱桥,拱肋在横桥向内倾8度,呈提篮式。主要从结构设计、结构计算和拱肋稳定性3个方面重点对该桥进行介绍,并在拱轴线比选和吊杆张拉顺序两个方面提出一些设计思考。     

铁路钢管混凝土系杆拱桥拱肋截面形式分析

以红柠铁路格丑沟特大桥136m钢管混凝土简支系杆拱桥为工程背景,对铁路钢管混凝土系杆拱桥拱肋的截面选择进行了分析、研究,可供类似桥梁工程设计参考。     

山区复杂条件超大跨径拱桥拱座施工技术

沪蓉国道主干线湖北沪蓉西（宜昌至恩施）高速公路支井河特大桥主桥为1×430m上承式钢管混凝土拱桥,其拱肋轴线采用悬链线。介绍了该拱座高边坡卸载防护、拱座大体积机制砂混凝土泵送、温控等相关施工技术。     

单线大跨度简支钢箱梁系杆拱设计研究

钢管混凝土拱桥在钢管拱肋混凝土灌注过程中存在爆管的可能性,当邻近既有线施工时须考虑其风险。为研究单线大跨度拱桥拱肋内不灌注混凝土的可行性,以丹佛(丹灶-佛山)西站联络线上一160 m简支钢箱梁系杆拱为研究对象,建立空间有限元模型对大跨度简支钢箱梁系杆拱桥进行静力和动力计算,分析结构的受力情况和变形状态。结果表明,该桥的静力和动力特性均满足规范要求。该桥为邻近既有线的单线铁路桥,可选择拱肋内不灌注混凝土,从而使得施工更加方便。     

高速铁路(110+208+110)m连续梁-钢管混凝土拱屈曲分析

以高速铁路桥梁比较方案(110+208+110) m连续梁-钢管混凝土拱组合结构桥为背景,探求几何非线性及几何-材料双重非线性对大跨度钢管混凝土拱屈曲失稳的影响程度,研究考虑上述非线性因素后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子的衰减系数。结合相关规范和文献,采用空间有限元软件CSIBridge,以钢管混凝土统一理论为材料本构模型建立全桥空间模型,对结构按实际作用荷载工况进行弹性及弹塑性屈曲分析。结果表明:材料非线性对钢管混凝土拱屈曲失稳的影响比几何非线性的影响大得多,考虑几何-材料双重非线性后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子衰减系数约为0.55。桥式方案中钢管混凝土拱弹性及弹塑性稳定系数均满足国家标准及行业标准要求。     

南盘江特大桥钢管混凝土真空一次压注技术

根据云桂南盘江特大桥主桥上承式钢管混凝土拱桥的结构形式,钢管拱管内混凝土采用真空辅助一次压注顶升进行施工。介绍了管内混凝土采用真空辅助一次压注顶升的主要施工工艺和控制要点,为今后国内类似的大跨度钢管拱真空辅助一次压注施工积累了经验。     

云桂铁路南盘江特大桥扣锚索系统施工设计

南盘江特大桥是云桂铁路全线的重难点控制性工程,也是世界铁路中斜拉扣挂+分环分段组合法模注拱圈混凝土最大跨度的混凝土拱桥,主桥为单跨416m上承式钢管外包混凝土拱桥。扣锚索系统主要由扣塔、扣点、扣索、锚索及锚碇系统组,扣塔由主体5号、6号交界墩、0号段及其上部钢塔组成;扣点利用Q345B钢板在劲性骨架上弦管节点位置焊接而成;扣锚索均采用75 mm(j15.24,Rby=1 860 MPa)钢绞线束;锚碇采用岩锚和桩基承台锚碇两种形式。利用此系统进行劲性骨架单节段整体斜拉扣挂悬臂拼装、斜拉扣挂+分环分段组合法模注外包混凝土,为解决高山深谷条件下大跨度钢管外包混凝土拱桥的安全快速施工提供了参考。     

拉日铁路年楚河特大桥V形刚构加拱组合结构设计

拉日铁路年楚河特大桥主桥采用(60+148+60)m V形刚构加钢管混凝土拱组合结构,桥型结构新颖,详细介绍该桥型的设计特点,对主桥进行静力及动力分析,对承载能力、抗震、车桥动力响应等方面进行了详细计算。该桥将V形连续刚构和钢管混凝土拱桥2种体系有机结合在一起,使V构与拱在受力方面的优点得以充分发挥,既能保证安全舒适的行车,又满足了景观造型要求。     

大跨变截面栓焊结合钢管桁架拱肋加工制造施工技术

以沪蓉国道主干线湖北沪蓉西（宜昌至恩施）高速公路支井河特大桥主桥为1×430m上承式钢管砼拱桥为例,介绍了采用栓焊结合工艺加工制作变截面钢管桁架拱桥的施工技术。