覆土波纹钢板拱桥施工过程的受力分析

基于一座实际的覆土波纹钢板拱桥,利用有限元方法建立了三维空间受力分析模型,采用现行公路规范的方法计算了不同覆土施工阶段的土压力荷载,对该桥覆土的施工过程进行了模拟,计算分析了覆土回填过程中关键截面变形和内力的变化规律。计算和分析结果表明,波纹钢板拱桥的各关键截面变形和内力随覆土回填过程发生较大变化,覆土初期拱两侧受到填土压力的挤压而下挠,同时拱顶处出现了反拱现象,且随覆土高度的增加拱顶处反拱逐渐增大,各截面的应力也均逐渐增大;覆土回填至拱顶之后,随覆土高度的增加拱顶处的反拱逐渐减小,同时拱顶拉应力也明显减小,整个拱圈趋于受压状态。因此,施工中应严格分层对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时结构的位移和应力变化。     

马蹄形波纹钢管涵在高速公路建设中的应用

结合福建张家际互通马蹄形波纹钢管涵的工程实例,根据当地的地质地貌特点,利用Abaqus软件建立三维有限元模型对此类结构的受力性能进行分析研究。分析得出了马蹄形管涵的位移和应力随填土高度变化的规律,位移最大处发生在管顶,应力最大位置位于管涵两侧最大跨径处管壁区域。回填土的选择和回填施工质量对结构受力性能有显著影响,随着土体弹性模量,管涵位移和应力减少,建议选用砂性土或碎石土作为结构性回填料,并按规范要求保证压实施工质量。     

六律邕江大桥施工期结构响应自动化监测系统

针对钢管混凝土拱桥施工期人工巡检监测效率低、数据连续性差、容易忽略重要数据信息的局限性,现以六律邕江大桥施工过程监测为工程依托,建立了钢管混凝土拱桥施工期环境作用和结构响应的自动化监测系统,实现了对施工过程的风速风向、塔架偏位和应力、拱圈钢管应力和温度、管内混凝土应力和温度、拱顶位移的自动化监测,降低了施工过程监测的人工成本,提高了施工控制决策的效率,丰富了拱桥施工期结构状态数据库。     

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全，以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景，研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点，采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应，提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明：拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，危及拱肋施工安全；设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，且浪风索应力满足要求，可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小，对拱顶横向位移影响较大，同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性，设计时宜适当增加浪风索截面尺寸，以提升结构整体抗风安全储备。     

高填方波形钢板拱桥优化设计技术研究

随着覆土高度的不断增加以及跨径的不断增大,覆土波纹钢板拱桥所受的土压力逐渐增加,常规波纹钢板拱桥形式已不能满足要求,提出波形钢板周围换填泡沫水泥轻质土、波纹钢板顶部铺设柔性材料两种优化设计技术,并使用有限元分析软件ANSYS分析各方案的可行性及受力特点。结果表明:所提方案均显著地减小了钢板应力和变形,使结构满足受力要求;换填泡沫水泥轻质土方案虽然结构顶部土压力远大于土柱法计算得到的土压力,但由于自身弹性模量较大与波形钢板共同承担了大部分土压力,也使得波形钢板受力和变形很小;铺设柔性填料方案结构所受土压力由于结构顶部与两侧土体显著的变形差而大量转移给力两侧土体,因而土压力最小。     

钢管砼拱桥施工及成桥阶段拱肋静力分析

拱肋是钢管砼的主要受力结构,文中介绍了该拱桥的施工过程,通过Midas有限元程序建立钢管砼拱桥的空间计算模型,对钢管砼拱桥进行施工及成桥阶段拱肋的静力分析,分析了拱肋的位移、应力等随施工阶段变化的规律,并对该桥在施工及成桥阶段的力学行为进行了研究。     

循环温度对大跨混凝土拱桥长期变形行为的影响

为探讨自然环境条件下高速铁路大跨度劲性骨架混凝土拱桥在运营阶段拱顶截面位移和应力的时变特征,以沪昆客运专线北盘江大桥(主跨445m的钢筋混凝土拱桥)为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,结合成桥后的位移测试结果,分析了循环温度与收缩徐变耦合效应对其长期变形行为的影响。结果表明:年循环温度引起的拱顶截面竖向位移远大于1年内的收缩徐变变形,不同成桥季节对拱圈变形有一定影响,该循环温度效应不容忽视;当考虑温度与收缩徐变耦合效应时,拱顶截面钢管应力可达到屈服强度,外包混凝土应力有较大波动;建议进行混凝土拱桥长期变形效应分析时,应考虑温度和收缩徐变耦合效应。     

钢管混凝土拱桥施工中缆索吊塔架安全性分析

缆索吊装施工方法由于跨越能力大,常用于大跨度钢管混凝土拱桥施工中。本文以某缆索吊装施工的中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用有限元软件建立塔架的三维模型,对吊装施工全过程塔架的强度、刚度、稳定性进行分析。结果表明塔架在施工过程中最大拉应力发生在安装第三节段拱肋过程中,其值为105.41MPa;最大压应力发生在吊装合拢段拱肋阶段,其值为151.80MPa;最小稳定性系数发生在合拢段上游拱肋吊装阶段,其值为14.31。施工过程应注意合拢段吊装阶段,密切监测索力值及塔架顶部水平偏移量,及时调整风缆值防止塔架发生扭转,确保施工过程中的安全。     

波纹钢拼装式连拱明洞结构受力数值分析

为了验证波纹钢拼装式连拱明洞结构的可行性,以高山寨隧道为工程背景,采用ABAQUS开展了波纹钢-混凝土结构明洞受力的数值分析。结果表明,明洞结构左右洞均是拱顶靠近中墙侧沉降值最大,右洞拱顶偏左处竖向沉降值最大,靠近边坡侧水平位移最大;明洞波纹钢结构在靠近中墙处和两侧拱脚的弯矩值最大,在两侧拱肩处波纹钢应力值最大;混凝土结构在两侧拱腰处应力最大;明洞结构受力状态处于安全范围内。     

钢管混凝土拱桥钢管初应力自动化监测与控制

为了解利用斜拉扣索调整钢管初应力的可行性,以六律邕江特大桥(计算跨径265 m的钢管混凝土拱桥)为背景,进行钢管混凝土拱桥钢管初应力自动化监测与控制技术研究。首先建立钢管初应力自动化监测系统,实现钢管初应力数据实时自动化采集;然后基于测试数据得到钢管初应力度并分析,确定最危险截面钢管初应力的发展历程;最后基于影响线原理,确定斜拉扣索预留位置,分析张拉斜拉扣索调整钢管初应力的效果。结果表明:大桥钢管初应力度最大为0.48(8号钢管拱顶位置),满足规范要求;钢管初应力度沿断面和拱轴线分布不均匀;钢管自重和混凝土灌注引起的钢管初应力占比约为6∶4;在混凝土灌注阶段,单组扣索能够调整约6 MPa的初应力,调整幅度约15%,验证了利用斜拉扣索对钢管初应力进行调整的有效性。     

公路钢波纹板拱桥受力特征分析

依托试验工程,对不同跨径钢波纹板拱桥进行荷载测试,得出不同工况下钢波纹板拱桥不同角度(位置)的应力变化规律,通过研究得到以下结论:荷载作用下不同跨径钢波纹板拱桥应力以拱顶(90°)为中心对称分布;钢波纹板拱桥与周围土体共同受力,由于纵向和轴向波纹的存在,使得力沿着板壁向下传递,致使拱脚位置(0°和180°)受力最大,但最大应力值小于钢波纹板材料的最大允许应力值,结构安全稳定;不同跨径钢波纹板拱桥在相同荷载作用下,随着钢波纹板拱桥跨径的增大(6 m→8 m→10 m),拱脚(0°和180°)的应力逐渐增大,拱顶附近(90°)的应力由相对稳定到波动变化,且跨径越大波动幅度越大。     

大跨度CFST劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑施工研究

为使钢管混凝土劲性骨架拱桥的拱圈在成桥后受力更加均匀,基于传统的先拱脚后拱顶和先拱顶后拱脚的外包混凝土浇筑施工方法,提出了一种新的先拱脚、后拱顶、最后于四分跨处合龙的外包混凝土施工方法。以在建的叙古高速公路磨刀溪大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥为研究对象,借助大型空间有限元计算程序,对比分析了传统方法与该文提出的施工方法的差异,并基于施工过程中采集的应力和挠度的监测数据,研究了该文方法的有效性。结果表明:该文提出的施工方法浇筑顺序合理,相比传统方法具有较为明显的优势;理论分析数据与实测结果变化趋势基本一致,而且吻合较好;施工过程中结构稳定性始终在可控范围之内,并具有较高的安全储备。     

多拱肋蝶形拱桥的施工索力优化研究

多拱肋蝶形拱桥由于各拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,针对该桥型索力优化问题的特点,并考虑施工过程中混凝土的收缩徐变和结构的几何非线性等因素的影响,采用割线迭代法进行施工索力的调值计算,并对4种不同的调索方案从钢管内核心混凝土的拉应力、索力的不均匀程度、拱顶位移等方面进行对比分析.结果表明:割线法迭代速度...     

钢管混凝土拱桥的徐变效应计算分析

钢管混凝土拱桥徐变影响因素较多,目前研究相对滞后,文章根据设计规范中有关混凝土徐变系数的计算公式,把混凝土徐变度函数公式化,利用对应力和时间的积分概念,推导了结构分析中混凝土徐变计算方法。结合梅溪河大桥,按照划分的施工阶段进行了计算,分析了徐变对其各施工阶段内力、位移的影响。指出混凝土徐变对钢管混凝土拱桥的位移、内力重分布影响非常显著,应引起工程界及理论界的重视。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注过程稳定性研究

为指导钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注施工,以主跨575m的中承式钢管混凝土拱桥——广西平南三桥为背景,基于稳定性基本理论,建立主桁拱结构的有限元模型,对拱肋混凝土灌注过程中主拱肋的线形、应力和稳定性进行研究。结果表明:混凝土由拱脚灌注到拱顶过程中,主拱肋存在横向偏位和竖向偏位,灌注初期的偏位大于灌注后期,跨中截面的偏位大于其它截面;拱肋混凝土灌注过程中,钢管和核心混凝土的应力不断变化,最大应力主要集中在拱脚截面,且小于材料的允许值,钢管应力变化幅度大于混凝土应力变化幅度;结构稳定系数逐渐降低,灌注初期结构的稳定系数降低幅度大于灌注后期结构的稳定系数降低幅度。     

大跨度钢管砼拱桥拱肋计算模型分析

以某特大跨径钢管砼提篮拱桥为背景,分别采用双单元法和施工阶段联合截面法建立计算模型,在考虑砼徐变因素的条件下,对其施工阶段和成桥阶段进行分析比较。结果表明,两种模型均可进行屈曲分析,差异在3%以内;在成桥阶段的应力和变形增量几乎相同,施工阶段则不同,应恰当选择施工阶段计算模拟方法;对于施工阶段的分析,双单元法模型受荷载时的累积位移、瞬时变形较大,联合截面法能更准确地模拟砼浇筑过程中叠合刚度的变化,且建模简便、计算效率高,是荷载试验与主拱肋下弦轴应力控制设计的较优建模方法。     

钢管混凝土拱肋有限元模拟的影响因素分析研究

对某500 m级钢管混凝土拱桥的拱肋两种模拟方法进行了详细的研究,借助Midas/Civil软件,采用联合截面和双单元法分别建立全桥空间有限元模型,对比分析了两种方法对各主要施工阶段关键截面的钢管应力、核心混凝土应力及位移的异同。并对拱肋模拟的影响因素进行了分析,可为相关大跨径混凝土拱桥提供参考。     

无铰钢管混凝土拱桥增跨顶升关键技术

为满足交通需求,厦门市某无铰钢管混凝土拱桥桥下道路需从双向6车道拓宽至双向10车道,相应需对原拱桥进行顶升增跨改造。改造需将原拱桥整体提升1.7 m,跨径由43.2 m增加至46 m。改造时首先在原结构上张拉临时系杆,使桥梁由无铰拱变为系杆拱,然后进行拱脚切割、顶升增跨施工,最终形成新的无铰钢管混凝土拱桥并解除临时系杆。为确保各施工阶段结构的安全,采用ANSYS建立拱桥有限元模型,对施工全过程进行仿真分析及位移和应力监测。仿真分析及监测结果表明,结构实际位移及受力与理论分析结果吻合较好;改造全过程中结构位移及受力的变化均在合理范围,不影响改造后的使用安全。     

大跨径覆土管拱形波纹钢板桥涵加强效果分析

相比于传统的钢筋混凝土和圬工涵洞工程,波纹钢管涵结构具有优良的施工和使用性能。随着覆土波纹钢管涵的发展,其跨径也越来越大,但境内对跨径10m以上的大跨径波纹钢管涵结构的研究目前还未开展。依托一座跨径15.3m的覆土管拱形波纹钢板桥涵实际工程,提出两种对大跨径覆土波纹钢管涵的加强方案,并使用通用有限元分析软件ABAQUS对未加强和加强的工况分别建立模型进行数值模拟,分析了各工况下波纹钢管涵的应力和变形情况。结果表明,当在大跨径桥涵工程中采用深波纹、大壁厚的波纹钢管涵时,在结构下部采用细石混凝土进行加强能够大幅改善结构的受力性能,加强后的大跨径覆土波纹钢管涵的变形和应力均能较好地满足设计使用要求。     

钢管混凝土拱桥初应力问题

钢管混凝土结构在施工过程中会在钢管内产生初应力,因此综述了钢管混凝土柱的初应力问题和现有构件的研究成果,并在此基础上分析了几座已修建的不同跨径及截面形式的钢管混凝土拱桥的初应力度的范围,同时对钢管混凝土拱桥的初应力问题进行了初步探讨,最后提出了钢管混凝土拱桥初应力问题的研究方向及建议。