三官堂大桥主桁中支点节点设计

三官堂大桥主桥采用钢桁连续梁桥,跨径布置160+465+160=785 m.主桁中支点节点连接V撑处6根杆件,下设支座,将上部结构作用通过支座传递给下部结构,支座吨位14 000t.此节点构造与受力均较复杂,是全桥关键节点之一.介绍此节点构造设计和有限元分析计算方法,可为类似桁架节点设计提供借鉴.     

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。     

门楼式主副塔混凝土横向连接关键受力性能分析与优化

悬索桥牌坊门楼式索塔的主副塔连接横梁通常不作为主受力构件,但是施工方法的不同会导致主副塔之间由于竖向力差异引起相对位移,并且随着徐变和温度长期荷载作用下连接横梁会出现开裂等问题。而这一问题在设计上往往被忽视。综合分析上下连接横梁的受力性能,并结合不同的施工方案,评价连接时机对其受力性能的影响及对桥塔横向稳定性的影响。通过空间杆系有限元模型和三维实体模型作为主要分析手段,分析不同荷载对连接横梁受力性能的影响,包括横梁应力、裂缝及施工过程中的稳定性,并对连接横梁的构造尺寸进行优化分析,为同类设计提供参考。     

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。     

空间异形混合桥塔钢混凝土结合段有限元分析

钢混凝土混合结构在斜拉桥的设计中被广泛应用。临沂市西安路祊河大桥为独塔斜拉桥,桥塔采用三根塔柱组成空间异形混合桥塔,桥塔的三根塔柱均采用钢混凝土混合结构型式。对大桥的空间异形混合桥塔塔柱的钢混凝土结合段建立有限元模型,并对其进行分析。重点研究采用PBL连接件的全截面承压传剪式钢混凝土结合段各构件的受力情况及传力效应,重点强调在此类钢混凝土结合段设计中应注意PBL连接件的传力不均匀性及混凝土受钢结构传力所产生的拉应力。     

上莘大桥结构设计与分析

上莘大桥为半穿式连续钢桁架桥,跨径布置为(62+100+62)m。综述了该桥的桥型方案、结构总体设计及设计要点。该桥上部结构由桥面板、桥面系、主桁、联结系和支座5部分组成。桥面板为组合结构,桥面铺装采用树脂沥青组合体系;桥面系由主横梁、次横梁、次纵梁构成;主桁采用无竖杆的华伦式三角形腹杆体系及整体节点。下部结构采用柱式桥墩,肋式桥台,基础为钻孔灌注桩。由于结构受力时桁架节点与杆件的连接介于完全刚接与铰接之间,为使结构更安全合理,设计时节点刚度及杆件跨中应力按铰接模型计算,杆端应力按刚接模型计算,以铰接模型的轴应力+刚接模型的弯曲应力作为设计控制应力。     

斜向索力作用下桁架式扣塔的钢锚箱受力性能

相对于一般的钢锚箱而言,拱桥扣塔的钢锚箱与斜拉桥和悬索桥的钢锚箱的受力不同,斜拉桥的钢锚箱四周有钢或混凝土构件连接支承,而扣塔的钢锚箱只有扣塔桁架构件与之相连,连接构件相对较少,其受力性能直接关系到拱桥施工安全。合江长江大桥的扣塔钢锚箱具有构造复杂,扣索索力大,且与扣塔的主弦杆焊接在一起受力等特点。合江长江一桥扣塔的钢锚箱有限元分析结果表明,在拱肋吊装过程中的最不利扣索力工况下,钢锚箱的锚下应力相对较大,但应力衰减较快,随着远离应力集中区,应力迅速降至较低水平。钢锚箱性能满足使用要求,构造合理、传力途径明确、结构受力安全,可为分析和设计同类构造形式提供参考。     

大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点局部应力分析

为明确大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点处的板件传力特点,以主跨420 m网状吊杆钢箱梁拱桥——济南齐鲁黄河大桥为背景,建立全桥板壳-杆系混合有限元模型,分析不同荷载工况下拱-梁节点板件的受力特性,以及拱肋轴力在拱-梁节点的传力机理.结果 表明:该桥拱-梁节点各板件受力主要由恒载控制,活载响应约占总荷载响应的10％;系梁横桥...     

钢-混结合段的极限承载力研究

采用ABAQUS软件建立精细有限元模型,考虑材料非线性和剪力钉的非线性荷载滑移关系及格室内混凝土的开裂与压碎,对4种不同构造的单格室模型进行非线性全过程分析,研究了3种传力构件(承压板、PBL连接件、剪力钉)的传力比例及共同工作性能,并分析了格室内各构件在加载过程中的破坏顺序及破坏形态。结果表明:4种模型的受力过程和破坏形态各不相同,考虑承压板作用的模型1中腹板的屈服区域随着荷载的增大并未明显扩大,荷载达到17 250 k N时,屈服区域仍较小;当荷载较大时,随着传力构件的减小,滑移量曲线的斜率逐渐趋于竖直;3种传力构件中,承压板的直接承压作用能够有效地提高构件的极限承载力;只有PBL连接件时,各连接件的受力较为均匀。     

钢桁-混凝土组合结构梁桥连续破坏-倒塌动态行为研究

近年来交通荷载激增，桥梁构件破坏和整体结构倒塌时有发生，造成重大人员伤亡和经济损失。其中，相对其他形式结构桥梁，钢桁-混凝土组合结构桥梁冗余度较低，重载作用下构件的初始破坏易引发桥梁整体倒塌，故明确钢桁-混凝土组合梁桥连续倒塌机理和模式，对该类桥梁抗连续破坏-倒塌设计具有十分重要的理论和工程意义。因此依托钢桁-混凝土组合连续梁桥实体工程，采用能量法和显式动力学数值分析方法，对其构件重要性、破坏后剩余结构冗余度和倒塌动态行为开展研究。研究结果表明：最不利荷载作用下，钢桁-混凝土组合连续梁桥边跨正弯矩最大区域下弦杆破坏后剩余结构的最低冗余度为1.94，而边跨梁端支点附近腹杆破坏后剩余结构的最低冗余度为1.61。组合梁边跨正弯矩区下弦杆破坏后剩余结构遵循转动铰机制倒塌，破坏路径较长，结构整体倒塌前具有显著变形，最大竖向位移达到60.1 cm；组合梁支点区域腹杆破坏后剩余结构遵循滑移面机制倒塌，破坏路径极短，倒塌前整体结构无明显变形，最大竖向位移仅为9.1 cm，结构破坏呈明显脆性特征。腹杆失效所形成的滑移面倒塌机制对钢桁-混凝土组合结构梁桥极为危险，需重点设计预防。通过对钢桁-混凝土组合连续梁桥破坏路径的研究，探明了该类结构各构件的重要性分布特征和结构连续倒塌机制，为提高同类型桥梁抗破坏-倒塌性能提供理论依据和设计方法。     

斜拉索对钢管混凝土桁式组合拱桥力学性能的影响

位于湖南省永连公路上的天子山大桥是目前世界上第一座钢管混凝土桁式组合拱桥,其设计上的一个创新是用斜拉索代替了原来的刚性斜杆.制作了天子山大桥1∶20的铝合金模型,用模态分析的方法对钢管混凝土桁式组合拱桥的动力特性进行了研究,探讨了斜拉索对钢管混凝土桁式组合拱桥力学性能的影响.     

榕江特大桥悬拼架设临时加强措施设计

为解决厦门至深圳客运专线榕江特大桥主跨高空悬臂拼装架设过程中局部杆件承载力不足且需要加强杆件较分散地分布于全桥的问题,根据钢桁梁桥的连接特点,采用一种新型的临时加强措施.通过建立全桥各施工阶段有限元模型,计算各杆件受力情况及结构整体稳定性,根据杆件受力情况决定对受力不利杆件采用以下加强措施:对薄弱斜腹杆附加一T形截面杆件,对较薄弱的下弦杆附加一H形截面杆件,加强杆件和被加强杆件共用螺栓连接副.该加强措施具有可由工厂统一加工、易安装且方便拆除,加强杆件与主桁结构协同工作性能较好等优点.     

无焊接重载交通钢桁架桥设计

针对施工技术有限、工期紧张条件下的重载交通桥梁设计,提出无焊接钢桁架桥方案。全桥采用栓接,消除了传统桁架结构焊接次内力降低结构承载力的弊端;通过杆件截面布置方式的调整使结构内力分布均衡。可为同类结构的设计提供参考。     

高性能钢管混凝土组合桁梁桥

提出一种新型桥梁结构形式——高性能钢管混凝土组合桁梁桥。从结构性能方面阐述该组合桁梁桥高效传力机制、高性能结构构件及节点力学性能,从预制件划分、存放、运输、拼接方面阐述组合桁梁桥高效装配施工性能,从防灾性能方面对组合桁梁桥与混凝土梁桥进行抗震性能有限元对比分析,从耐久性能、可维护性能及环保性能方面论述组合桁梁桥良好的服役性能。结果表明：高性能钢管混凝土组合桁梁桥各杆件受力明确,杆件材料利用率高,结构刚度大,当结构跨径达到80 m时,用钢量指标仍在400 kg·m^-2以下;PBL加劲型等宽钢管混凝土节点可有效改善节点传力性能、静力破坏模式及抗疲劳性能;PBL加劲型矩形钢管混凝土构件可改善钢混界面传力及钢管局部屈曲性能,有效提高构件承载力;组合桁梁桥主桁单元、桥面板单元、桥墩单元可在工厂标准化生产,预制构件单元质量可控,现场装配速度快,施工周期短;与混凝土箱梁桥相比,组合桁梁桥结构体系地震响应内力下降显著,反应谱分析中纵桥向墩底弯矩与剪力下降达94.0%、81.2%,时程分析中纵桥向墩底弯矩下降达91.6%;采用可更换桥面板构件、桥墩系梁构件使组合桁梁桥全寿命周期性能优异。可见,矩形钢管混凝土组合桁梁桥是一种装配式高性能桥梁结构体系,可为中国中等跨径公路装配化桥梁设计提供参考。     

天津海门桥混凝土桥面板维修设计

海门大桥为简支下承式栓焊桁架桥,是我国早期开启桥中跨度最大、提升高度最高的直升式公路桥,其甲乙型跨采用的钢筋混凝土桥面板经过多年使用,破损严重。介绍该桥维修设计方案,即根据提升式开启桥的特点,参考相关规范,将桥面板厚度适当增加,采用开孔板作为剪力连接件,加强钢梁和混凝土桥面板的联系。     

某公路四跨45m双曲拱桥病害分析及加固

钢筋混凝土双曲拱桥在上世纪70年代应用比较广泛,其中绝大部分在现代公路交通运输中仍发挥着巨大的作用。但由于设计标准较低,再加上多年超载运营,桥梁病害严重,承载能力降低,对行车安全构成了严重的威胁。该文系统地总结了既有钢筋混凝土双曲拱桥的病害,并指出了病害产生的原因,根据双曲拱桥的结构特点和病害特征,研究了双曲拱桥的维修加固措施,并以一座实际桥梁为工程背景,将维修加固措施应用到实际当中。通过加固前后桥梁抗力的对比可知,该文所提出的维修加固措施对双曲拱桥是非常有效的。     

公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头的疲劳荷载

为评定公轨两用钢桁桥下层轨道横梁与焊接整体节点连接头在交通荷载作用下的疲劳损伤累积，对该细节在桥梁设计寿命内车辆荷载所产生的疲劳荷栽谱的计算方法进行了研究。在对桥梁的车辆荷载进行分析的基础上，参照各国相关规范，建立了代表桥梁设计寿命内真实运营状况的疲劳荷载模型，并通过全桥三雏有限元分析模拟计算该连接细节所承受的荷载历程。依据疲劳损伤累积理论，确定了公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头验证性疲劳试验的试验荷栽。结果表明：该连接细节的疲劳损伤荷载基本不受上层汽车的影响，主要取决于轻轨，可以通过直接将轻轨计算结果乘以一定的提高系数得出。     

碳纤维筋喷浆法加固石拱桥技术分析及应用

提出以碳纤维筋和高强聚合物砂浆为补强材料的一种加固石拱桥的新方法。通过对碳纤维筋喷浆加固机理和力学特点的分析,明确了石拱桥偏心受压构件加固补强的计算方法,给出具体实施技术要点,并进行实际工程应用验证。结果表明,碳纤维筋喷浆加固的桥梁可有效提高承载能力,同时也可改善结构的耐久性,有较好的推广应用价值。     

大跨度三主桁连续钢桁梁桥受力特性研究

为研究横向构件布置与截面设计对3主桁受力均衡性的影响,以宁波市三官堂大桥主桥160m+465m+160 m=785 m的大跨径钢桁架连续梁桥为例,采用Midas/Civil软件建立钢桁架梁模型,分析比较对称荷载与偏载作用下主桁结构支反力、轴力和位移等静力效应,得出了3主桁连续钢桁梁桥的内力分布特性.     

某桁式组合拱桥新拱脚结点局部应力分析

桁式组合拱桥的新拱脚支撑着中部桁架拱,新拱脚结点构造和受力复杂.以某桁式组合拱桥为例,借助通用有限元程序ANSYS,建立其新拱脚结点局部三维有限元模型,通过提取新拱脚结点处各杆件断面轴向应力沿各条路径的变化图,分析该部位的应力分布特征.分析结果表明:在最不利荷载组合工况下,新拱脚截面上缘、新拱脚处各杆件与新拱脚连接处以及各杆件间连接的圆弧段拉应力均较大,这些位置都容易出现横向裂缝.理论分析结果与实桥病害情况吻合.提出新拱脚结点局部设计的改进思路和方向.