中承式拱桥吊杆内部钢丝腐蚀病害实例研究

为了了解中、下承式拱桥吊杆内部钢丝腐蚀病害的发生原因和发展规律,该文通过结构性拆解银川阅海大桥及长沙黑石铺湘江大桥的旧吊杆,系统研究两座中承式钢管拱桥吊杆防护体系的缺陷和防护漏洞,探讨吊杆内部钢丝的腐蚀病害分布规律,定性分析导致两座桥梁旧吊杆内部钢丝腐蚀病害差异的主要原因,可为中、下承式拱桥吊杆腐蚀防护和运营期管养策略制订提供参考。     

基于结构振动的中承式拱桥吊杆损伤识别

吊杆是中、下承式拱桥的主要受力构件,其结构损伤影响桥梁的安全,因此,吊杆的损伤识别是结构健康监测的重要工作之一。本文以一座柔性桥面系中承式拱桥为对象建立了三维空间有限元模型并以锈蚀、断丝等引起的吊杆截面缺损作为损伤指标,通过数值模拟研究了结构振动特性与吊杆损伤之间的相关性。研究结果表明,模态曲率对结构损伤较为敏感,损伤识别的效果较好并在此基础上提出了综合运用结构自振频率变化、桥面结构模态曲率变化以及吊杆内力变化进行柔性桥面系中承式拱桥吊杆损伤识别的实用算法。     

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。     

下承式组合体系拱桥合理跨径研究

根据吊杆力膜化理论,推导了下承式组合体系拱桥的近似计算公式。基于该公式,估算了组合桥面下承式组合体系拱桥材料用量,并从经济性出发提出了下承式组合结构拱桥的合理跨径范围。其成果对大跨径组合体系拱桥设计具有重要的指导意义。     

下承式拱桥考虑吊杆力非保向效应的稳定性

下承式拱桥考虑吊杆非保向效应的面外稳定性研究,以桥道梁横向为有限刚度,并考虑拱自重不参予吊杆力,以及拱肋不同的矢跨比等条件,计算出非保向影响对临界力的效应系数。有关成果可供设计下承式、中承式拱(包括系杆拱)的总体布置参考。     

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。     

大跨度中承式拱桥结构体系

将大跨度中承式拱桥的结构体系归结为有推力单拱体系、自平衡连拱体系、自平衡刚构式连拱体系、刚构与下承式拱组合体系、具有梁桥支承体系的连拱结构等5种结构体系,并分析了这5种结构体系的受力、传力规律。结合已建实际工程案例,总结了各体系总体设置参数及构造形式。     

尼尔森体系系杆拱桥结构分析

下承式尼尔森体系系杆拱桥造型美观,结构形式新颖,具有较大的承受超载和偏载的能力,运用MIDAS/Civil程序计算分析尼尔森拱在荷载作用下的索力分布,通过对比尼尔森体系拱桥和洛泽式拱桥的内力和变形,对下承式拱桥的吊杆布置方式选择提出建议;并对一座在建尼尔森体系系杆拱桥按高速铁路规范验算拱桥主体结构的刚度及强度,验算结果均满足规范要求,同时也验证了尼尔森体系拱桥能较好地满足高速铁路对桥梁结构的刚度和动力特性的要求.     

全焊钢吊杆拱桥设计关键技术

随着钢结构桥梁的推广,钢拱桥在境内应用越来越多,但钢拱桥的吊杆仍一般采用冷铸锚式柔性吊杆,结构体系也一直没有较大发展,而境外应用全焊钢吊杆已有较多工程案例,因此,有必要针对全焊钢吊杆拱桥进行研究。全焊钢吊杆拱桥是将钢拱肋、钢吊杆和钢系杆通过节点焊接方式连接在一起组成的承重结构,相对于采用柔性吊杆的系杆拱,具有刚度大、稳定系数大、工法适用性强、不考虑更换吊杆等的特点。通过全焊钢系杆拱桥的计算分析研究了其结构受力特点及关键节点构造,形成了一套设计关键技术,从而为境内探索实践并推广全焊钢吊杆拱桥提供了一定的借鉴和参考。     

考虑吊杆损伤的拱桥稳定性分析

以郑州黄河公路二桥主桥———下承式钢管混凝土拱桥为研究对象,根据该桥梁的结构特征,采用ANSYS有限元程序,建立了桥梁的空间有限元计算模型,计算了桥梁的空间稳定性,给出了桥梁的稳定安全系数,探讨了拱桥吊杆损伤对桥梁空间稳定性的影响。计算结果表明,该下承式钢管混凝土拱桥吊杆损伤对桥梁的低阶稳定安全系数影响较小。     

吊杆拱桥新增加劲纵梁结构形式比选及优化设计

早期设计的中、下承式吊杆拱桥缺乏横梁间的纵向联系,桥面体系整体性较差,行车舒适性欠佳,断索落梁事故时有发生。为解决无加劲纵梁吊杆拱桥结构冗余度不足的问题,采用了增设加劲纵梁构造设计,并在纵横梁的连接方式和传力系统上进行优化。经计算分析,新增加劲纵梁提高了悬吊式桥面的整体性,达到了"索断桥不垮"的安全设计目标,并成功运用于合阳嘉陵江大桥维修改造中。     

沪杭客运专线跨沪杭高速公路桥式方案研究

沪杭客运专线是沪昆客运专线的重要组成部分,在与沪杭高速公路斜交处拟以桥梁形式上跨该高速公路,综述了沪杭客运专线桥梁的桥式方案比选及结构体系研究。方案构思时选取了上承式拱桥、连续刚构、连续梁拱、V构4种桥式方案。由于上承式拱桥刚度大、行车条件优良,采用转体施工,施工期间对高速公路行车影响小,因此确定采用上承式拱桥方案。上承式拱桥结构可采用拱梁分离体系与拱梁固结体系,对2种结构体系的成桥过程及结构受力进行分析,分析结果表明:拱梁固结体系构造相对复杂,但结构受力更合理,施工更方便,优势较明显,因此该工程上承式拱桥确定采用拱梁固结体系。     

大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化

以天津国泰桥为工程背景,重点介绍了大跨度中承式钢桁架拱桥在初步设计阶段进行体系优化的关键问题,并就优化方案的支承约束布置、构造措施以及施工方法进行了探讨。对于中承式钢桁架拱桥,三跨连续铰支的无推力体系比单跨固支的有推力体系在基础、拱肋、桥面系等方面均具有力学性能优势和经济优势,是中承式钢桁架拱桥的首选。     

有推力钢管砼中承式拱桥吊杆加固技术

有推力钢管砼中承式拱桥投入运营多年后,受建设时技术发展水平的制约和各种因素影响,拱桥吊杆难免出现一些病害。吊杆的损坏,会直接影响桥面系的使用功能,因此研究开发该桥型桥梁的吊杆加固技术很有必要。针对某大桥的吊杆病害情况,结合现场实际,并统筹考虑在完成加固维修后对可更换部件进行更换的方便性,提出增设吊杆和纵向钢梁的方法,有效消除了安全隐患,提高了结构的安全储备,为同类型桥梁的加固改造提供参考。     

上承式无推力拱桥的施工

通过第一座上承式无推力拱桥忠县石宝大桥的施工实践,着重阐述了该类桥梁特点、施工方案的选择、具有双层工作平台挂篮的设计与施工、上部构造的施工程序、临时斜拉杆的设置、结构体系的转换等问题。     

中承式钢管混凝土拱桥新增吊杆法加固技术研究

吊杆是中承式钢管混凝土拱桥重要的组成部分和受力构件,其可靠程度直接影响结构的使用性和安全性。由于在运营过程中长期受到自然条件和人为因素的影响,拱桥吊杆出现了不同程度的损伤,使其加固工作备受关注。针对更换吊杆法普遍存在的破坏结构局部受力的问题,介绍了一种主动加固吊杆的方法——新增吊杆法。并以玉带桥吊杆加固为工程背景,介绍了新增吊杆的布置及构造,对全桥进行三维数值仿真分析,比较了吊杆加固前后拱肋内力、吊杆内力和拱桥稳定性的变化情况,并通过施工过程控制对新增吊杆内力和桥面线形进行监控。结果表明:新增吊杆法可大幅减小既有吊杆的应力水平,但对拱肋受力和拱桥稳定性影响不大;加固过程中新增吊杆拉力实测值与计算值符合较好,桥面高程变化最大未超过6mm,是一种安全、可行的吊杆加固方法。     

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。     

五跨连续中承式钢箱拱桥设计

济宁泗河大桥主桥为(30+95+130+95+30) m中承式钢结构系杆拱桥,拱肋总体内倾形成提篮拱。三角区设置上肢,形成桁架结构,拱肋下肢的受力更均匀。加劲梁通过吊杆或立柱支撑于拱肋,吊索区端部设伸缩缝,纵向设阻尼限位装置。拱肋、纵梁及立柱间通过整体焊接节点连接。通过组合布置通长索和主跨节段索,解决了主跨、次跨拱的不平衡水平力问题。介绍该中承式多跨拱桥结构构造及设计特点。     

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。     

无背索斜拉拱桥受力性能研究

无背索斜拉拱桥是组合体系拱桥的一种新形式,其兼具传统斜拉桥与拱桥的特征,以其独特的构造形式为桥梁景观带来新颖的美感。然而,其结构受力的复杂形式成为许多设计者考虑的因素。因此,对这种复杂结构进行受力性能研究,研究其受力特点尤为重要。该文以大连翔凤河无背索斜拉拱桥为主要的研究背景,借助有限元计算软件Midas/Civil建立了空间有限元模型,分析了无背索斜拉拱桥的受力特点,得到结构在不同施工阶段下的斜拉索索力及吊杆索力,总结了索力的变化趋势,并分析了结构在多种设计组合下主梁、拱肋内力的变化趋势。