下承式钢混组合梁系杆拱桥锚固结构受力分析

申江南路大治河桥主桥为120 m的大跨度简支下承式钢箱系杆拱组合体系拱桥。该桥吊杆与系梁锚固区为钢箱锚固体系,吊杆与系梁锚固区处钢板空间交汇。由于系梁采用钢混组合梁结构,该部位的构造和受力更为复杂。为了验证锚固区受力的合理性,采用混合有限元的计算方法有效模拟了吊杆与系梁锚固区局部的受力情况,计算了吊杆与系梁锚固区各板件的应力分布。计算结果表明,构件受力合理,吊杆与系梁锚固区处各板件应力情况满足设计要求。目前该工程已投入使用多年,运营良好。     

飞燕式钢箱系杆拱桥吊杆疲劳性能影响因素研究

飞燕式系杆拱桥由于受力合理,造型优美,已成为应用广泛的桥型之一。吊杆作为拱桥桥面与拱肋之间的重要传力构件,极易发生疲劳破坏。以某飞燕式钢箱系杆拱桥为例,探究拱桥吊杆设计参数对吊杆疲劳受力特性的影响,结果表明,吊杆的最大应力和应力幅均会随着吊杆间距减小而降低,边吊杆距拱脚距离的减小和吊杆截面积的增大会明显改善边吊杆的疲劳受力特性,这一结论可供提高飞燕式钢箱系杆拱桥吊杆疲劳性能的设计参考。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土桁架拱桥设计

为避免或缓解拱肋钢管与混凝土界面的脱粘或脱空,对钢管混凝土拱桥中的拱肋和节点受力性能的不利影响,提出在钢管混凝土拱肋中设置PBL纵肋,形成一种新型的PBL加劲型钢管混凝土拱桥形式。结合青海省西宁市采用"PBL加劲型矩形钢管混凝土桁架拱桥"结构形式的某在建桥梁,首先从下层拱肋、桁架-拱组合体系两个层面对该桥进行受力分析;根据主桥结构的受力特点,采用有限元数值模拟方法,分别建立腹杆受力较大的节点的局部精细化有限元模型、典型拱肋节段模型,研究节点的局部受力情况、太阳辐射下拱肋钢管与混凝土的界面受力性能。研究表明:梁肋在靠近拱顶附近时的轴向压力最大,此后其轴力迅速变小;拱顶处的拱肋轴向压力最小,此后迅速增大,并在拱脚处达到最大;腹杆作为梁肋与拱肋之间的传力构件,将整个结构连接成整体,使整个桁架结构共同受力;靠近拱顶、且腹杆受力较大的节点受力较为复杂。设置PBL纵肋能明显减小节点的传力长度、缓解节点的应力集中和变形程度,从而改善节点的受力性能;能明显缓解太阳辐射作用下钢管与混凝土的脱粘和脱空,从而保证拱肋的运营安全;该桥不仅满足使用功能的要求,与环境协调、造型美观,且受力较为合理,整体应力水平不高,满足安全的要求。     

梁拱组合桥梁的拱梁荷载分担比例研究

将外部静定、内部高次超静定的梁拱组合桥梁分解成梁拱闭合体和吊杆2种构件,并且将吊杆力假定为膜张力,求解出梁拱组合桥梁在均布荷载作用下拱肋分担的荷载大小及其修正系数,明确了其传力途径,求出了梁拱分担的荷载比例力学表达式,并讨论了拱梁荷载比影响因素及其关系.     

某系杆拱桥吊杆锚固区钢结构受力分析

系杆拱桥吊杆锚固区应力分析在拱桥设计过程中是非常重要的节点,需要利用有限元分析软件在桥梁整体模型的基础上构建精度更高的局部模型进行分析。现以单跨125 m的简支下承式钢箱系杆拱桥为研究对象,利用大型通用有限元软件ANSYS,选取合适的荷载和边界条件,建立了吊杆在钢结构纵梁锚固区的局部模型,进行受力分析。计算结果显示,吊杆力通过各钢构件迅速扩散,吊杆锚固区整体刚度较大,板件有效应力和弹性稳定系数满足规范要求,吊杆锚固区构造设计安全、合理。     

异形钢桁架拱桥结构设计及计算分析

某三跨连续中承式钢桁拱桥,跨径布置为22 m+56 m+22 m。主桥拱肋是由中拱肋、边拱肋、副拱肋及腹杆组成的桁架结构。主桥跨中设置系梁,主梁由桥面系及横梁组成,桥面系采用正交异性钢桥面,主梁、系梁及拱肋固结连接。桥梁共设置13对吊杆,扇形布置,吊杆锚固采用耳板的结构形式。主要介绍该桥的结构构造设计及受力计算分析,该桥造型新颖优美,受力及构造较为复杂,可为类似工程提供一定的借鉴。     

斜靠式拱桥拱梁节点分析研究

采用MIDAS/FEA有限元软件对一斜靠式拱桥拱梁节点进行局部仿真分析,计算其在3种最不利工况下的受力性能。结果表明:高应力区集中在拱梁相接位置,其余板件应力都小于钢材容许应力值,满足规范要求。设计时应对拱梁交叉位置予以构造加强。     

多片拱肋系杆拱桥荷载横向分布系数算法探究

系杆拱桥吊杆横梁弹性支撑在系梁和吊杆连接节点上,是桥梁中直接承受荷载和传力的重要构件。该文采用杠杆法、弹性支撑连续梁法、空间有限元程序计算法。分析了3片拱肋系杆拱桥荷载横向分布系数的计算方法,通过对比得出了三者的差异,指出了设计时应予以重视之处。     

刚架拱桥的横系梁合理设计研究

结合工程实例介绍了几座刚拱桥的外观及静动载检测结果,并以某50m跨径刚架拱桥为例,建立空间有限元模型,重点分析研究了横系梁的设计问题。对比计算分析了横系梁设计的不同数量和高度,结果表明其对刚架拱主体结构的受力和频率均无明显影响,表明刚架拱桥主体结构是拱纵向刚度大,横系梁的加强有利于微弯板受力,研究结果可供检测与设计参考。     

箱拱桥荷载横向分布计算的比拟板法研究

采用三维20节点等参体元分析板拱桥拱圈横向受力行为,采用实际箱拱圈与比拟板圈的纵向抗弯、抗压刚度、横向抗弯、抗扭性能相当的原则,提出箱拱桥荷载横向分布比拟计算方法。研究表明:拱圈截面内力、挠度与荷载分布无对应关系,不能通过挠度横向分布来确定荷载横向分布;按等效原则进行箱板拱荷载横向分布计算是可行的;拱圈弯矩、轴力荷载横向分布需分别计算,一般情况下比按均匀分布确定的系数大2~3倍。     

大挑臂下承式连续梁拱组合桥拱梁节点受力研究

大挑臂下承式连续梁拱组合体桥是一种极具特色的桥梁结构形式,通过梁和拱合理巧妙的组合,充分发挥组合体系其优势,从而整体结构受力更加合理。拱梁节点是连续梁拱组合桥的设计关键,整个区域拱肋与主梁交汇,拱梁结合部是拱的推力、梁的内力和支承反力汇交之处,拱梁节点局部应力分布复杂,是拱桥结构受力关键部位,为研究拱梁节点应力分布,防止应力集中,改善拱脚受力,通过数值仿真对拱梁节点进行受力研究。     

两座连续梁拱组合桥设计分析比较

连续梁拱组合桥兼顾了梁桥与拱桥的特点,结构体系新颖,受力复杂,造型优美,近年来得到广泛应用。现详细介绍徐海路沭河大桥和城南大桥的总体布置、主要构造、施工方法、可为同类桥设计、研究、施工提供有益参考。并对两座桥的设计参数及受力特点进行对比分析,包括边中跨比、拱梁刚度比、拱梁荷载比、拱梁弯矩比及结构体系的界定等。根据拱梁的抗弯刚度比,连续梁拱组合桥可分为刚拱柔梁、刚拱刚梁和柔拱刚梁3种组合体系,不同组合体系结构设计方法不同,主梁、拱肋可根据不同体系的传力特点和拱梁荷载分配比进行优化设计。连续梁拱组合桥边中跨比变化范围较大,设计灵活,可适应不同环境、景观需求。     

复式钢箱中承式拱桥施工过程分析

浏阳经开区长沙路捞刀河大桥是一座复式钢箱中承式拱桥(外倾蝴蝶拱为主拱、内倾提篮拱为副拱)。为做好施工控制,运用Midas/Civil以成桥状态为基准建立空间杆系有限元模型,进行施工受力分析和敏感性分析,研究结果表明:1成桥时刻,副拱应力最大,钢箱梁应力最小,施工控制重点在线形控制;2安装吊杆时,应精确计算其下料长度,且副拱短吊杆预紧力不宜过小以免拆除副拱支撑后短吊杆退出工作;3敏感性分析指出确保线形关键在于施工过程临时钢支撑顶面标高的确定,并应考虑均匀温度修正及非均匀温差影响;4复式钢箱中承式拱桥中副拱受力大、变形大,刚度小,安装难度大。     

大跨度梁拱组合桥的梁轨相互作用设计参数研究

为了解梁轨相互作用设计参数对大跨度梁拱组合桥无缝线路的影响,以兰渝线广元段某(82.9+172+82.9)m梁拱组合桥为例,采用ANSYS软件建立了考虑拱肋-吊杆-主梁-桥墩-桩基-轨道梁轨系统一体化有限元模型,分析了拱肋与吊杆升温、纵向阻力模型、吊杆间距、桥墩高度、制动力率、风荷载等参数对钢轨纵向力的传递规律。结果表明:拱肋升温对钢轨应力的影响较大,计算钢轨伸缩力时,按梁体升温15℃考虑较为安全;梁拱组合桥的梁轨相互作用根据《铁路无缝线路设计规范》计算较为安全;钢轨制动力随固定墩高度的增加而增大,固定墩的墩顶水平力与其墩高基本呈线性递减关系;钢轨应力随吊杆间距的增大而增加;钢轨的最大制动拉、压应力和固定墩的墩顶水平力均与制动力率呈线性关系;风荷载作用下,钢轨应力可达5.8 MPa以上,风速较大区域需考虑风荷载对钢轨的影响。     

公路网状吊杆拱桥拱脚局部受力研究

为明确公路网状吊杆拱桥拱脚局部空间受力状态,研究其关键受力特性,以G40江淮运河大桥为背景工程,采用通用有限元软件Ansys建立了中拱脚精细化分析模型,对拱脚局部受力状况进行了研究.结果 表明,各工况下局部应力分布趋势略有不同,但总体应力水平相近,拱脚区域最大等效应力约为245 MPa,未超过材料设计强度,拱脚受力满足相关要求.本研究论述了公路网状吊杆拱桥的拱脚受力特性,保障其结构安全耐久,为公路网状吊杆拱桥的推广应用提供了依据与参考.     

128m尼尔森体系提篮拱桥的施工控制

为了解尼尔森体系提篮拱桥在施工中的内力和线形状态是否满足设计要求,以合福高铁跨越合肥市包河大道的128m提篮拱桥为例,采用有限元软件MIDAS Civil进行尼尔森体系提篮拱桥的空间有限元计算分析,在施工控制中主要对系梁、拱肋的应力和线形以及吊杆的内力进行监测。监测结果表明,整个施工过程中系梁变形较小,拱肋的变形较为明显,两者在拆除系梁支架阶段的累计变形量与理论值均吻合较好;系梁与拱肋的应力水平均满足设计要求,处于安全合理的范围;吊杆内力测试结果与理论目标值相差均在±5%以内,满足设计要求。     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

钢管拱桥落梁法施工钢箱梁的优化控制研究

为了解决钢管拱桥施工中的钢箱梁落梁问题,建立了梁-拱-索三控方法的优化模型,以主拱圈和主梁的线形状态以及吊杆索力三者与设计值相对误差之和为目标函数,钢箱梁顶升高度为设计变量,在施工阶段采用坐标轮换法和抛物线法进行求解,基于落梁法施工原理,以越南钢管拱桥-龙桥为工程实例,采用梁-拱-索三控方法对其落梁法施工控制进行优化研究,结果表明:主拱圈和钢箱梁的线形、应力的实测值与理论值变化趋势一致,主拱圈和钢箱梁的位移最大误差分别为18mm和23mm,最大应力分别为-127.60 MPa和-33.39 MPa,吊杆力误差均在10%以内,吊索索力分布均匀合理,采用梁-拱-索三控法优化后落梁法施工的钢管拱桥成桥内力、线形和索力具有较高的精度,满足规范要求,能够很好地应用在钢管拱桥施工中,可为同类型桥梁的高效施工提供借鉴和参考。     

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。     

蝴蝶拱桥横向受力特性分析

以某实际工程为例,建立该桥蝴蝶拱方案的有限元计算模型,考虑当拱肋倾角一定时,改变吊杆角度对结构受力的影响,并计算风荷载产生的横向效应,将蝴蝶拱和提篮拱方案进行综合对比,分析总结了蝴蝶拱桥横向的受力特点。