高速铁路钢箱叠拱桥空间稳定性分析

针对新建哈尔滨—大连高速铁路140 m钢箱叠拱桥方案,利用有限元分析程序MIDAS建立空间有限元模型,进行整体稳定性分析,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,并且探讨影响大跨度钢拱桥稳定性的因素,这些因素包括:拱肋形式、拱肋刚度、拱肋倾角、横撑样式及布置形式、横撑刚度、系梁刚度、吊杆刚度、吊杆对数(或间距)以及矢跨比。     

跨度128m铁路简支系杆拱桥设计及吊杆优化分析

为研究恒载及活载在简支系杆拱桥结构中的分布,介绍1座128 m铁路简支系杆拱桥的设计,探讨拱脚截面有限元模拟时的处理方法,建立该桥的有限元分析模型,对比分析吊杆刚度对结构在恒载和活载下受力的影响。研究结论为:吊杆刚度对系杆拱桥的荷载分配及梁、拱应力有着较大的影响,且在吊杆刚度较小时影响显著,影响率随着吊杆刚度的增加而减小;对于系杆拱桥,吊杆起着重要的联系作用,设计时需要根据梁和拱的承载能力进行整体合理设计。     

下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性参数敏感性分析

为研究下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性及影响该种桥型结构稳定的参数敏感性,以运城市某省道上一座27+60+27 m下承式悬链线钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2012有限元软件对该桥进行建模,在成桥状态及成桥运营状态2种工况下对其进行稳定性分析。结果表明,该种桥型拱肋结构存在"面内失稳"和"面外失稳"2种失稳状态,拱肋面外刚度小于面内刚度,拱肋结构失稳模态首先表现为拱肋面外侧弯失稳。同时选取拱肋间连接形式、拱肋钢管壁厚t、拱肋单侧吊杆布置数量n、拱肋管腔混凝土弹性模量E、拱肋矢跨比f/L、拱肋拱轴系数m等影响结构稳定性的参数进行对比分析,得出影响结构稳定性的敏感参数,可供同类型桥梁在结构稳定性设计时参考借鉴。     

铁路大跨度钢管混凝土拱桥弹性稳定性分析

以银吴(银川—吴忠)铁路银川南特大桥128 m钢管混凝土系杆拱桥为背景,建立空间有限元模型,分析了恒载及恒载+最不利活载2种荷载工况下该桥的稳定安全系数及失稳模态。着重分析了拱肋横撑形式、矢跨比、吊杆非保向力对稳定性的影响。研究结果表明:结构的失稳主要为拱肋面外失稳,满足稳定安全系数大于4～5的要求,且活载对全桥稳定性的影响远小于自重和二期恒载的影响。采用K形横撑时稳定安全系数相较于I形横撑提高了198%,对稳定性提高最为明显,采用米字形横撑稳定性最好,因此,在选择横撑形式时优先考虑米字形横撑和K形横撑。矢跨比从1/7增大至1/3时,稳定安全系数呈先增大后减小的趋势,在1/5～1/4时达到峰值,1/4.5时最大;吊杆非保向力对拱桥稳定性有一定影响,吊杆将拱肋与系梁连接成整体可以提高拱桥整体稳定性。     

铁路客运专线128m系杆拱桥结构设计参数研究

以一座高速客运专线铁路大跨度钢系杆拱桥为工程背景,利用有限元程序分析了矢跨比、系梁和拱肋的刚度比、拱肋横向联结系的设置、吊杆布置形式对结构的静动力特性的影响。计算分析表明:矢跨比为1/5、拱肋和系梁的刚度比为1/2左右时结构受力较合理;加强跨中横向联结系对提高结构的整体稳定性有较明显的效果;无交叉斜吊杆和交叉斜吊杆能提高结构的竖向刚度,刚性吊杆对结构的横向基频贡献很大。     

高速公路下承式钢管混凝土系杆拱桥设计

针对昆明市六甲乡跨官南路高速公路跨线桥,介绍了该桥的整体设计,以及拱肋、拱脚、系梁、吊杆等主要构件的设计特点。采用有限元分析软件Midas Civil和Midas FEA进行了全桥整体计算及拱座局部受力分析。计算结果表明该桥结构形式及截面尺寸合理,满足规范要求。     

长昆客运专线铁路中承式异型拱桥设计研究

为解决长昆客运专线斜跨潭韶高速公路的问题,通过桥式方案比选,结构构造优化,结构静力、动力计算分析,设计研究出拱肋沿桥轴线非对称错位布置、吊杆扇形布设、无风撑拱肋的中承式斜置拱桥。该桥已投入实际运营,应用良好。     

连续刚构与三肢桁式拱组合桥创新技术研究

研究目的:广珠铁路虎跳门特大桥主桥为连续刚构与三肢桁式拱组合结构。该桥为单线铁路桥,桥面宽度窄,主跨跨度大,大跨单线铁路桥梁结构的横向稳定性和后期徐变成为该结构的难题,本研究旨在从结构布置形式上找到合理的解决方案。研究结论:(1)创新采用外侧两管平行-内侧单管提篮内倾的三肢桁式拱,外侧平行两管用于张拉吊杆,内侧单管提篮内倾用于增强结构的横向稳定性,该结构分工明确,构件受力合理,可解决大跨单线铁路窄桥横向稳定性难题;(2)该组合结构通过主动调整吊杆张拉力,优化了恒载内力分配,减小了主梁截面上、下缘应力差值,可解决大跨度混凝土结构后期徐变控制的关键技术难题;(3)该桥式具有拱肋结构形式新颖、整体刚度大、经济美观等特点,可为类似铁路桥梁设计研究提供借鉴和思路。     

韩江北桥主桥动力特性研究

以韩江北桥主桥主跨钢管混凝土拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土拱桥主跨的整体动力计算有限元模型,分3种工况（实桥模型;在实桥模型的拱肋间增设横向风撑;将实桥模型的端横梁的顶板、底板和腹板厚度增大1倍）计算了桥梁的振动特性.计算结果表明：实桥模型的拱肋面外刚度较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动,且桥梁前10阶振型中有6阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前10阶振型中出现了扭转振动形式.增设横向风撑后,拱肋面外刚度明显增大,对该桥梁动力特性的影响较为明显;增大端横梁截面尺寸对该桥梁动力特性影响不大.计算结果为该桥梁的设计修改提供了参考.     

无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究

对某无横撑钢管混凝土拱桥实施静力荷载试验和动力荷载试验,测试并分析静载工况下的拱肋和系梁挠度、吊杆拉力、拱肋与系梁的截面应力.试验结果表明,该桥受力合理,具有良好的刚度与强度.在动载试验中,测试其自振特性,进行了跳车试验,并分析了在行车下的冲击作用.     

吊钟岩特大桥劲性骨架拱桥转体施工控制技术

结合吊钟岩特大桥实际施工情况,对劲性钢骨架拱桥采用改进的平面转体合拢施工技术,再以骨架为支架进行拱上结构施工。大桥采用的平面转动轴心体系由平面转动轴心、内外保险腿和平面环形滑道组成。根据大桥实际结构,建立空间有限元模型,采用有限元分析软件ANSYS,按照桥梁结构实际施工加载顺序,进行结构应力和变形计算。在实际施工过程中,将大桥一定位置各阶段的应力和变形实际测量值与计算值对比分析,进行应力监控,使实际结构应力和变形均在合理控制范围内。实测值与计算值基本吻合,说明结构应力及变形在施工过程中得到了良好的控制。施工结果表明,平面转体施工技术对劲性骨架拱桥具有良好的适用性。     

大跨径钢管混凝土桁架拱桥稳定性分析

对小三峡大桥主桥即中承式钢管混凝土桁架拱桥的空间稳定性进行了分析。采用Midas/civil有限元程序建立该拱桥的空间有限元计算模型,对其进行了空间稳定性计算与分析。计算结果表明:该拱桥拱肋的横向刚度较小,可以通过优化拱肋截面尺寸与改善横撑结构形式达到提高拱肋横向刚度的目的;桥面系面外刚度略小,需要加强预制小T梁与横梁的连接,同时加大边纵梁的截面尺寸并与横梁固结,以提高桥面系的面外刚度,使桥面系形成强大的梁格体系,共同抵抗外荷载的作用。     

双肋斜拉拱桥横向稳定性的实用计算

斜拉拱桥是一种将斜拉桥和拱桥相结合的新型桥梁结构形式,索拱共同受力使得拱的稳定性区别于一般拱桥。本文基于能量原理,在综合考虑桥面刚度、吊杆非保向力、斜拉索非保向力的前提下,推导双肋斜拉拱横向失稳临界荷载的实用计算方法,并通过算例验证实用计算方法的正确性,借助实用方法分析斜拉索参数:斜拉索预张拉力、斜拉索倾角、在拱上布索范围、主塔与拱的距离等对双肋斜拉拱横向失稳临界荷载的影响。     

厦门环岛路钟宅湾大桥设计与施工关键技术

厦门环岛路钟宅湾大桥是环岛路跨越钟宅湾的特大桥。主桥采用钢箱拱中承式提篮拱桥,主梁采用栓焊结合的钢-混凝土组合梁,主桥主墩采用分离式承台,钻孔灌注桩基础,钢箱梁、拱座、拱肋、横撑、立柱均采用S355N(材料号1.0545)钢材,水平系杆采用填充式环氧钢绞线,钢结构采用喷铝和聚氨脂面漆相结合的涂装体系,钢结构吊装采用满堂支架方法配合大型浮吊吊装。大桥的施工监控工作包括理论计算、监测和调整三部分内容。用桥梁空间和平面两套计算程序进行计算分析与对比,与设计计算所确定的理论成桥状态和典型的施工状态进行相互校对,并在施工过程中不断对后续施工控制指标进行动态调整。2004年6月24—30日,桥梁在通车前进行了成桥动静载试验,试验结果表明,钟宅湾大桥结构几何线性、内力状态、强度、刚度及动力性能均满足设计要求,具有设计期望的可靠度。成桥线型精度大大高于有关规范要求。     

钢桁拱桥非线性及面内极限承载力分析

以实桥为例,研究大跨度钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为,矢跨比、布载形式、温度荷载、钢材屈服强度对钢桁拱桥极限承载力的影响以及提高钢桁拱桥极限承载力的措施。结果表明:在活载半跨布载时,拱肋的破坏始于拱脚下弦的屈服,拱肋由无铰拱逐渐转化为三铰拱,最后由于拱脚塑性铰的破坏而导致拱肋失去承载能力;钢桁拱的工作过程可分为弹性段、位移稳定发展段及位移快速增长段,位移稳定发展段仍表现出弹性工作的特点;拱轴线的面内初始偏移控制在L/1000左右时,拱肋的极限承载力不会有明显降低;矢跨比越大承载能力越高;钢材屈服强度与钢桁拱极限承载力呈线性关系;温度的变化与承载力系数的变化大致呈线性关系;提高拱脚上、下弦杆处钢材的屈服强度和增大拱脚、L/4处截面的方式是提高钢桁拱桥极限承载的有效措施。     

东莞水道特大桥钢管拱肋扣挂法施工线型控制

针对东莞水道特大桥主桥结构(主跨拱肋采用钢管混凝土拱形空间桁架结构,主拱肋轴线采用悬链线)和扣挂法施工的特点,采用正装法进行主拱钢结构施工中的线型控制分析。在扣索索力调整阶段,将该扣索索力对结构的作用作为外荷载加在相应位置,已完成调索的扣索作为结构的一部分参与结构受力。索力调整的原则是,使各节段变位尽可能接近裸拱自重挠度,且使已完成调索的各扣索索力变化较小。施工阶段线型控制分析过程中,拱肋轴线始终在理想拱轴线附近。     

拱桥横向稳定性分析

以广州新光大桥中拱肋为研究对象,采用大型空间有限元分析程序,进行桥梁的稳定性分析。重点讨论横撑样式、横撑间距以及主拱肋对拱肋稳定性的贡献。     

大跨度系杆拱桥主拱钢-混凝土结合段受力状态分析

以鹰潭市余信贵大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件分别建立大桥整体数值模型与钢-混凝土结合段局部实体数值模型,计算分析主拱钢-混凝土结合段在设计荷载作用下的受力状态与承载能力。分析结果表明:在持久状况荷载组合下,主拱肋钢-混凝土结合段模型变形连续,最大变形量为0.030 m,主拱肋钢-混凝土结合段结构刚度及变形满足要求;钢-混凝土结合段混凝土最大拉应力为1.63 MPa,钢结构部分Von-Mises等效应力最大值为236 MPa,均小于容许应力,满足结构设计要求;为避免应力集中,须对钢-混凝土结合段的坡口进行细化设计,或调整主跨系杆的张拉力。     

万州长江大桥钢桁拱系杆梁桥架设技术

万州长江铁路大桥采用刚性拱柔性梁的新型桁拱结构。针对大桥架设工序复杂、技术难度大等特点,采用边跨168 m钢梁在膺架上拼装及半悬臂拼装,中跨360 m钢梁利用吊索塔架辅助双向全悬臂架设、跨中合拢的方法进行拼装。钢梁架设由既可以在平弦上进行钢梁架设、又可以在斜坡上行走架设钢桁拱的架梁吊机完成。桥梁架设的关键技术及创新点包括:边跨钢梁临时支墩设计及施工、吊索塔架设计及施工、斜爬式架梁吊机设计及施工、墩顶纵横移设备布置、边跨钢梁端部压重施工、跨中桁拱及系杆合拢等。     

斜靠式系杆拱桥浮拖法施工监控

以跨径100 m的斜靠式系杆拱桥为对象,针对浮拖法施工中的单侧拱肋拼装、浮拖施工、两侧框架结构就位、桥面板铺装、索力二次张拉等主要施工工况下结构的受力及变形进行了详细的计算分析。根据计算结果,明确了具体的施工监控内容及测点布置位置,通过施工监控对该桥主要施工过程进行控制,确保成桥后的几何线形和内力状态符合设计要求。研究结果表明:本桥经过有效的全过程监控,成桥后系杆线形理想,主吊索索力及成桥内力与设计状态偏差较小,满足相关要求。本文所述的监控方法及思路可为日后采用同类施工方法架设的长大构件提供一定的参考及经验积累。