美兰法与美兰拱桥技术发展综述

回顾了美兰法100多年的发展历程,讨论了相关专业术语及其内涵与外延;调查分析了美兰拱桥在中国的应用现状,总结了美兰法的技术发展要点和历史经验;指出了美兰法技术与美兰拱结构的研究现状与发展方向。研究结果表明:美兰法在19世纪末和20世纪上半叶从欧美起源,20世纪下半叶传到中国和日本;按所采用的埋置拱架类型,其在中国的发展可分为半劲性拱架、(一般)钢管混凝土(CFST)拱架和强劲CFST拱架3个阶段;美兰拱桥为混凝土拱桥的一种,美兰法所用的埋置拱架以服务施工为主,成桥后对混凝土的增强作用为辅;截至2021年5月,收集到的中国已建成或在建的美兰拱桥有57座,2007年以来,跨径250 m以上的混凝土拱桥均采用此法修建,其中最大跨径为600 m;美兰拱桥主要应用在中国西南山区的公路桥梁中,近年在铁路桥中的应用增多,以上承式双肋组拼拱为主,矢跨比集中在1/4~1/6,拱轴线多采用悬链线;CFST拱架截面积在主拱截面中的占比、钢管直径、钢管和混凝土材料强度均随时间的推移和跨径的增大而不断提高;应用美兰法时要综合考虑有限的用钢量、受控的结构受力和简便的施工这3种因素;预埋拱架从最早的型钢向类桁式、箱式、桁式发展,目前以桁式为主,桁式钢管拱架多采用悬臂法架设,转体法也有应用且形式多样;为减少用钢量,并控制施工过程中结构的受力与变形,中国创新地引入了CFST桁式结构作为埋置拱架,并采用预压、辅助锚索、多点平衡浇筑、斜拉索等调载方法;近年来,通过采用强劲CFST拱架,外包混凝土横向分环浇筑工序减少至3环及以下;在美兰法应用方面,应以强劲CFST拱架为核心,继续开展材料、结构与施工技术方面的研究;在美兰拱结构方面,应加强钢管增强混凝土结构、超高性能材料、钢腹板(杆)-混凝土组合拱受力性能研究;同时,还应深入研究美兰拱桥的耐久性,从而为新建桥梁的设计和既有桥梁的维修养护服务。      

钢管混凝土单圆管拱空间受力双重非线性有限元分析

提出钢管混凝土拱(单圆管)空间受力的双重非线性有限元分析方法并编制了有限元程序。有限元建模时采用空间梁单元。材料非线性中正应力-正应变关系采用纤维单元模型,剪应力-剪应变关系采用统一理论的标准曲线。应用该方法对钢管混凝土单肋模型拱和双肋模型拱进行了分析,并对非线性性能和横向力作用进行了分析。分析结果表明,本文提出的方法能较好地反映钢管混凝土拱空间受力全过程的非线性性能。在空间荷载作用下,钢管混凝土拱的几何非线性影响要大于材料非线性的影响;单肋拱的空间受力的特征要明显大于双肋拱。     

波形钢腹板桥梁应用调查分析

波形钢腹板混凝土桥在国外,尤其是在日本得到广泛的应用,并已取得了相当大的成就。近年来,波形钢腹板桥这种新型结构在中国已经受到越来越多的关注;为促进中国波形钢腹板桥的技术进步,该文收集了大量的资料,对其发展概况、主要结构形式、主要结构参数、波形钢腹板参数和施工方法进行分析与总结。     

空心板延伸桥面板桥温度胀缩变形研究

为准确计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形,以某空心板延伸桥面板桥为背景进行研究。监测该桥主梁截面温度场和梁端胀缩变形,与分别采用截面平均温度、桥面板温度、规范给出的有效温度标准值计算的梁端胀缩变形值进行对比。采用MIDAS-FEA建立空心板横截面有限元模型,研究结构参数对空心板截面平均温度的影响,并对比我国不同气候区的空心板截面平均温度极值与规范值的差异。结果表明:采用截面平均温度变化值计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形较为准确;历史极端高温阶段,随着主梁高度及桥面铺装厚度的增大,空心板截面平均温度最高值降低;采用规范给出的有效温度标准值,可能低估空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形。     

国际铁路联盟项目:铁路圬工拱桥的评估、检查和维护

圬工拱桥在铁路桥梁中占有很大比例，它们大多属于铁路上的土木工程遗产，因此在管理上需要认真考虑。圬工拱桥的维护策略必须依据其现有的承载力，优先考虑加固而不是急于重建，以促进它们的保护和修复。介绍“铁路圬工拱桥的评估改进、最优化维护和数据库开发”的研究成果。该项目由国际铁路联盟（UIC）资助，有14个铁路部门和众多顾问机构参加，历时4年。项目的主要目标是收集各种方法并加以发展，旨在优化圬工拱桥的全寿命管理，减少维修费用，并在铁路部门之间推动良好的实践经验的有效交流。     

中国钢拱桥发展现状调查与分析

该文简要回顾了中国钢拱桥的发展历程,收集了大量中国已建和在建的钢拱桥的基本资料,对其数量、跨径、结构形式、主拱构造、施工方法等方面进行分析与总结,并将其与混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥进行对比.分析结果表明:2000年以来中国钢拱桥发展很快,数量迅速增加,且以大跨径为主.从总体数量来看,跨径在200 m以下的建得最多,但与...     

327座钢管混凝土拱桥的统计分析

截至2010年6月,共收集整理了327座跨径不小于50 m的钢管混凝土拱桥资料.统计分析了其建设趋势、行业分布、区域分布等总体状况和跨径范围、施工方法等技术指标以及矢跨比、拱轴线形、拱肋截面、横撑等结构参数.可为钢管混凝土拱桥的研究者提供应用参考.     

钢管混凝土拱梁组合桥桥型分析

在收集大量资料的基础上,简要介绍了钢管混凝土下承式拱梁组合体系桥梁的发展概况,对已建和在建实桥的结构与构造、施工方法等进行了统计分析,为此类桥梁的设计与施工提供参考。     

钢管混凝土上承式拱桥桥型分析

收集了国内已建和待建的钢管混凝土上承式拱桥的基本资料,对其结构形式、主要构造参数和施工方法进行了分析,可供此类桥梁设计与施工参考。     

钢管混凝土拱桥车振性能分析

从结构基频、车辆荷载冲击系数和舒适性等方面对钢管混凝土拱桥的车振性能进行分析。应用统计分析方法研究表明，钢管混凝土拱桥的面内基频约为钢拱桥的1．33倍，同时给出了面内基频的简化计算公式。收集了多座钢管混凝土拱桥的实测冲击系数，与现行各国规范进行了比较分析，并通过对实测数据的回归分析，得出钢管混凝土拱桥冲击系数的简化计算公式，可供钢管混凝土拱桥初步设计时冲击系数估算应用。最后对钢管混凝土拱桥的舒适性评价指标进行了探讨，振动速度和振动加速度等动力参数可以较好地反应出钢管混凝土拱桥在汽车荷载通过时的振动情况与振感。