主跨136m空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥受力性能分析

为研究空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥的力学性能，以广州市从化大桥为例，采用空间有限元分析软件对影响空间钢桁拱稳定性的主要控制因素以及拱与主梁抗弯刚度变化等对结构内力和位移的影响进行了参数分析。结果表明拱肋刚度对桥梁整体稳定性影响较大，横、斜撑刚度的影响不大；只有中间吊杆时，拱肋的稳定性较差；主梁刚度对桥梁受力影响较大；吊杆初始张拉力大小影响恒载作用下主梁和拱肋的受力状态。     

钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案比选

邢汾高速公路沙河特大桥主桥为主跨146m的下承式钢管混凝土拱桥,吊杆采用无应力状态法施工。为确定该桥吊杆张拉顺序,保证张拉过程安全,提出了4种吊杆张拉方案(1由两端拱脚向拱顶对称张拉;2由拱顶向两端拱脚对称张拉;3由1/4拱肋和3/4拱肋处向拱脚和跨中对称张拉;4吊杆分3批张拉),采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行仿真计算,分析4种方案的吊杆成桥拉力、拱肋位移、拱肋核心混凝土应力、拱脚水平推力。结果表明,方案4的成桥拉力与设计成桥拉力最为接近,拱肋线性良好,拱肋截面处的混凝土压应力变化均匀,未出现较大的压应力,对拱脚水平推力影响较小。因此,选择方案4施工,在实际施工中,桥梁无需二次调索,加快了施工进度,节约了施工成本。     

异型钢管混凝土拱结构多元回归优化分析

为探讨多拱肋宽幅异型钢管混凝土拱桥多个结构参数对结构行为的影响，基于多元回归分析软件Design-Expert,得出考虑多因素交叉影响响应的回归公式，取关键节点(截面)力学响应为控制目标，对结构进行优化验证。结果表明：利用实验设计给出多元回归公式，可不必再进行数值或解析分析就能得到桥梁结构响应；在二阶交叉参数中，拱肋钢管壁厚与边拱吊杆张拉力、拱肋钢管壁厚与中拱吊杆张拉力、拱肋钢管壁厚与水平拉索张拉力这3种参数交叉作用对边拱拱顶应力影响显著；拱肋钢管壁厚与水平拉索张拉力、边拱吊杆张拉力与水平拉索张拉力这两种参数交叉作用对中拱拱顶应力影响显著。当拱肋钢管壁厚参数水平为0.697 9,边拱吊杆张拉力参数水平为-0.056 1,中拱吊杆张拉力参数水平为0.378 7,水平拉索张拉力参数水平为-0.132 2时，桥梁结构响应获得较好优化效果；分析优化后的修正数值模型，桥梁结构变形、内力和应力均有明显减小，优化效果较显著。     

梁拱组合体系桥吊杆张拉控制

梁拱组合体系桥充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用,结构受力较为复杂,为使成桥内力及线性符合设计要求,吊杆张拉控制非常重要。为避免多次张拉,利用有限元计算软件MIDAS CIVIL建立全桥施工阶段模型,据现场实测不断对理论模型进行修正。假定吊杆初张力及张拉顺序,进行正装迭代分析,比选吊杆张拉最佳方案。在吊杆张拉过程中利用频率法测量吊杆索力变化,对主梁及拱肋应力应变、主梁及拱肋变形进行同步监测。实践证明,根据优化方案进行吊杆张拉,可以满足拱肋、主梁受力及线性要求,成桥后索力与设计索力在误差允许范围之内,避免了吊杆多次张拉调整。     

系杆拱桥吊杆张拉方案对结构受力特性影响分析

系杆拱桥是组合体系中的一种柔性系杆刚性拱。吊杆的安装与张拉是系杆拱桥施工中至关重要的环节,拱肋为主要受压构件。系梁的刚性较一般的梁要小,吊杆的张拉力不同、张拉顺序不同会对系梁体内应力和拱肋内力分布及大小产生不同的影响。为保证系杆拱桥成桥后梁体应力满足规范限值并使拱肋受力合理,探讨了吊杆的最优张拉方案。文中以兰新二线乌鲁木齐河特大桥为工程背景,通过有限元模型和室内模型试验研究了四种工况下对梁体应力及拱肋受力特性的影响。研究发现:在不同张拉顺序及张拉力下,梁体和拱肋受力并不能同时达到最优,就一种工况而言,在梁体应力合理的同时拱肋就会出现受力不理想的情况;同样,当拱肋安全储备较大时梁体应力就会出现超出规范限制的现象。在具体施工时应综合考虑拱肋、梁体及索力分布情况,并结合现场和施工难度选择相应的施工方案。     

连续梁拱组合体系桥梁施工力学行为实测分析

对连续梁拱组合体系桥梁在施工过程中的受力性能进行了实桥测试和有限元模拟分析。结果显示,结构系梁、拱肋及横梁等构件在桥梁施工过程中均处于受压状态,最大压应力为13.7MPa,出现在第4次吊杆张拉完成后中拱拱肋1/4截面下缘,拱脚位置压应力水平不高;采用分阶段多次张拉,可以有效的调整该种组合体系桥梁的吊杆张拉力;有限元计算结果与实测结果吻合良好。     

钢管混凝土拱桥新增吊杆加固设计

为改善吊杆承载能力及提升桥梁运营服务能力,以某跨径72m的下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用新增吊杆法对该系杆拱桥吊杆进行加固。按照新增吊杆总拉力为原桥恒载15%~20%的原则进行加固设计,经对比分析,各新增吊杆张拉控制值为160kN,总拉力约为该桥结构恒载的17.6%;在拱脚端间和各旧吊杆节间增设1根新吊杆,全桥共新增吊杆28根,新增吊杆采用JL32型精轧螺纹钢筋,其下端通过2个平行吊板与外径800mm的钢管系杆连接,上端穿越拱肋钻孔、锚固于拱肋上缘焊接的锚箱内;经仿真计算得到在结构恒载作用下新增吊杆可分担原吊杆12.5%的荷载,符合设计原则。采用新增吊杆加固法来维持或提高吊杆承载能力是可行的。     

广州从化大桥136 m拱梁组合结构设计与分析

采用Midas/Civil有限元软件,对广州从化大桥136 m下承式空间拱梁组合体系进行空间静力、动力分析和稳定性分析.计算结果证明:对于单跨的空间拱梁组合体系,外部为简支的静定结构体系改善了支座不均匀沉降的问题;拱梁组合结构体系合理,各构件受力满足规范的要求;由主拱、副拱以及横撑、斜撑组成的空间异形拱结构具有良好的稳定性;对于简支梁与三角拱组合体系,由于梁的刚度较小,需要较大刚度的拱肋作为受力构件承受桥梁的荷载;吊杆张拉力对主梁及拱肋的受力影响较大;在满足主梁受力要求的前提下,应尽量减小吊杆张拉力,从而有利于拱肋结构的受力和稳定性.     

钢箱系杆拱桥吊杆张拉顺序方案研究

为确定某淮河大桥右汊航道桥(钢箱系杆拱桥)的吊杆张拉顺序,提出3种吊杆张拉方案,采用MIDAS/Civil建立全桥有限元模型,使用倒拆分析法对比分析3种方案下的吊杆张拉控制力和结构内力。结果表明,从中拱对称向两边拱交替张拉的初始控制力良好,拱肋受力更均匀合理,推荐选择该方案进行施工。     

中承式系杆拱桥吊杆张拉施工监控

中承式系杆拱桥由于可降低桥面高度,且跨越能力大,大量应用于我国城市桥梁建设。吊杆是中承式系杆拱桥中的重要受力体系,负责把桥面荷载传递至拱肋,关系全桥的安危。结合Midas有限元计算,通过对一座系杆拱桥的吊杆张拉时进行应力、线形和索力的全过程监测,总结出一些实践经验,供相关技术人员参考。     

下承式组合梁系杆拱桥设计及施工

下承式系杆拱桥采用组合梁桥面系及钢箱拱肋是新的发展趋势。结合大芦线新汇路桥135 m跨径主桥工程实例,介绍组合梁系杆拱桥的设计及施工。包括桥梁总体设计及主梁、主拱、吊杆等结构设计,对主桥结构进行了静力计算及稳定分析,并简要介绍了主桥的施工过程,为类似桥梁工程提供参考。     

吊杆断裂对系杆拱桥力学性能的影响

为研究吊杆断裂对系杆拱桥力学性能的影响,以某钢管混凝土系杆拱桥为研究对象。首先建立其有限元模型,采用正装迭代和倒拆相结合的方法计算其成桥索力,后与设计成桥索力相比较,验证了有限元模型的正确性。然后分析了吊杆断裂的数量及断裂位置对主梁线形、剩余吊杆内力及拱肋应力的变化规律。其结果表明,任意吊杆断裂,主梁线形变化值在断裂位置出现下挠峰值,且随着断裂位置往跨中偏移,该峰值不断增大,最大增加了7.18%。吊杆断裂只会引起同侧附近相邻吊杆的内力变化,对其余吊杆内力变化影响不大;其中跨中截面和L/4截面的吊杆对主梁线形和吊杆内力影响较大。双吊杆断裂之后,主梁线形和吊杆内力的变化值可近似认为单吊杆断裂时产生的变化值之和。且吊杆对称断裂时,主梁线形变化值和吊杆内力出现对称分布。吊杆断裂之后,拱肋最大值应力较完好时增加了24.8%。     

提篮拱桥吊杆更换及调索计算分析研究

为研究拱桥吊杆更换施工工艺和设计新吊杆合理张拉力以达到目标设计结构状态,以某服役15年提篮系杆拱桥为工程背景,结合现场实际情况,提出采用钢桁架临时支撑体系对旧吊杆进行更换,结合吊杆位置系梁顶标高数据变化,采用临时吊杆实现旧吊杆力的卸载和新吊杆力的加载.同时,结合更换吊杆后实测吊杆力下桥梁结构有限元计算结果,从吊杆力均匀程度和跨中系梁下翼缘拉应力判断吊杆力调整的优劣.第1轮张拉力以目标设计吊杆力为张拉力实现将吊杆力调整均匀.第2轮张拉吊杆力以系梁全截面受压为约束条件优化分析得到相应吊杆张拉力,实现结构目标应力状态.     

运营中的系杆拱桥吊杆更换施工监测技术研究

以上海轨交三号线漕溪路系杆拱桥W8吊杆更换施工监测为例,研究了运营中的系杆拱桥吊杆更换施工监测技术。通过对拱肋和主梁线形、吊杆索力、结构应力的监测,及时掌握桥梁的实际状态,保证吊杆更换过程的安全,确保吊杆更换后桥梁的线形和内力状态符合设计及规范要求,验证了施工方案的可行性。漕溪路桥吊杆更换完成后,新吊杆工作状态良好,拱肋和主梁线形恢复至施工前状态,各吊杆索力相对于施工前变化率在-2.5%～2.4%之间。施工监测取得了良好的效果,相关施工技术和监测方法可以为类似工程施工提供参考。     

正装迭代法在下承式系杆拱桥吊杆施工控制中的应用

吊杆是系杆拱桥的重要组成部分,是关乎拱桥能否达到最优受力状态的重要因素。为避免后期繁复的调索过程,实现拱桥吊杆索力的一步到位,采用正装迭代计算的方法在有限元软件中计算出吊杆索力张拉的理论值对丰头新村系杆拱桥的索力张拉进行指导控制。实践表明,采用有限元软件迭代计算得出的吊杆索力张拉理论值指导施工后的实际索力值能很好地与索力的设计值相吻合,施工完成后的主梁及拱肋挠度变形与理论值也能很好吻合,避免了后期繁复的多次调索过程,有效缩短施工工期。     

钢管混凝土刚架系杆拱桥静力计算分析

以一座钢管混凝土刚架系杆拱桥设计为工程背景,通过在Ansys程序中建立有限元模型进行静力分析,并根据分析结果确定了刚架系杆拱在施工过程中各阶段的系杆设计张拉力,并对不同拱轴系数的拱肋内力进行对比分析,确定了拱肋的合理拱轴线,从而确定了拱肋的设计线形,在文章的最后根据应力叠加法原理对拱肋进行了应力验算.     

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。     

反对称钢筋混凝土拱肋异型系杆拱桥施工控制技术

上海大庆桥为跨径60m的异型系杆拱桥,主拱横桥向反对称布置2片C50钢筋混凝土拱肋。该桥采用"先梁后拱"方案施工,即先采用满堂支架现浇系梁并张拉预应力,再在支架上现浇拱肋。在该桥施工中,先张拉吊杆再进行拱肋脱架,以改善裸拱圈在自重作用下的不利受力问题;在横梁与系梁间设置后浇带,以缓解横梁在顺桥向的受剪状态;在主梁支架拆除后再将桥面板与系梁、横梁联结,以减少桥面板参与系梁受力;吊杆采用三轮张拉方案,吊杆在拱肋脱架前进行首轮张拉,在系梁、横梁联结后进行第2轮张拉,第2轮张拉后拆除主梁支架,在桥面系施工后进行第3轮张拉;拱肋变形较大部位的吊杆先张拉,反之后张拉。该桥成桥后的结构线形与内力均满足设计要求。     

钢箱梁系杆拱桥静动力分析

以某下承式钢箱梁系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件MIDAS/Civil建立桥梁仿真模型,对施工和成桥阶段的静力、动力特性进行分析.结果表明,成桥状态下受力和承载能力均满足规范要求,极限承载力状态下主梁、拱肋及吊杆的动力特性满足规范要求.     

某三拱肋系杆拱桥设计与受力分析

在城市桥梁建设中,对于桥面较宽且中分带受到道路总体布置限制的情况,常采用三拱肋系杆拱桥的形式。与常见的两拱肋系杆拱桥相比,三拱肋系杆拱桥由于空间上中拱片与边拱片刚度的差异,导致其受力更为复杂。以一座88 m三拱肋系杆拱桥为例,通过有限元整体分析、局部分析等方法,对三拱肋系杆拱桥的设计关键节点进行初步分析和探讨。分析表明,该桥在正常使用以及吊杆偶然断裂的情况下均满足要求,结构安全可靠。