考虑预应力的悬臂浇筑拱桥温度荷载效应下主拱圈受力行为研究

以某悬臂浇筑施工拱桥为研究对象,通过建立ANSYS有限元模型,研究温度荷载和预应力荷载耦合作用下拱圈截面应力变化规律。计算结果表明:拱圈截面应力与整体升/降温、顶底板温度差、扣索与混凝土主拱圈温差基本呈正相关关系,同时预应力可有效改善温度应力的分布规律。     

基于监测的拱桥吊杆车辆荷载效应模型

针对目前尚无拱桥吊杆车辆荷载效应概率模型的问题,利用监测数据研究建立了拱桥吊杆实际车辆荷载效应模型。介绍了某钢管混凝土拱桥吊杆车辆荷载效应监测系统的组成模块及各模块的功能,通过监测系统采集获得了579个吊杆实测车辆荷载效应监测数据。以所得监测数据为研究对象。采用统计方法,分析了吊杆实际车辆荷载效应截口分布类型;采用蒙特卡罗模拟法,分析了设计基准期内吊杆车辆荷载效应最大值分布类型。结果表明,拱桥吊杆车辆荷载效应截口分布服从对数正态分布;设计基准期内车辆荷载效应最大值服从广义极值分布;利用监测数据建立的吊杆车辆荷载效应模型可以较好地反映桥梁的实际车辆荷载情况。     

拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

温差对系杆拱桥吊杆索力的影响

系杆拱桥是内部高次超静定结构,在成桥之后受温差作用结构会产生温度内力和位移,从而对吊杆索力产生影响。针对该影响,以某系杆拱桥为实例,建立Midas/Civil有限元空间模型,分析温差作用对吊杆索力的影响规律。结果表明:温差作用对吊杆索力影响显著,短吊杆比长吊杆所受影响相对小些。升温时索力增大,降温时索力减小;升温30℃时吊杆索力最大增量为59%;降温45℃时吊杆索力最大缩量为88.51%。在系杆拱桥吊杆设计和张拉时,应充分考虑温差影响,使吊杆处于合理的受力范围内,提高吊杆的使用寿命。     

拱桥吊杆损伤退化机理及寿命评估研究进展

该文综述了拱桥吊杆损伤退化机理及其剩余寿命评估方法。通过对吊杆病害、荷载行为及损伤演化模型的概括总结得出:护套损伤演化、钢丝锈蚀和开裂是吊杆损伤退化的主要机理,温度和桥面振动是导致吊杆损伤退化的关键因素。吊杆承载力及寿命评估可根据锈蚀检测结果,采用脆性钢丝模型假设,将吊杆视为串并联系统,用极值Ⅲ型分布或蒙特卡罗法模拟。针对实桥检测、监测、诊断和评估等方面碰到的诸多问题,提出了新的研究路线。     

铁路钢拱桥钢板式吊杆的设计与疲劳评估

为研究铁路钢拱桥钢板吊杆的设计及计算方法,先给出该类吊杆的设计特点、构造细节(包括钢板吊杆和拱肋、主梁连接的典型构造)和其潜在开裂位置及对应的疲劳强度,再给出德国推荐的风荷载引起的横向涡激振动荷载的计算方法及驰振引起的不同高宽比矩形截面吊杆的弯曲或扭转振动评估方法,最后将列车活载产生的疲劳应力幅和横向风荷载产生的疲劳应力幅叠加,进行钢板吊杆的疲劳评估.采用推荐的方法对欧洲某主跨96 m的双线铁路钢拱桥跨中钢板吊杆进行疲劳评估,评估结果表明该桥吊杆的疲劳应力幅及驰振引起的扭转振动均满足要求.     

随机车流作用下拱桥吊杆疲劳性能研究

为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊杆和拱脚附近的短吊杆疲劳损伤值高于其他吊杆;车流密度越大,吊杆疲劳损伤值越大,个别吊杆的不同车流密度下疲劳损伤值可相差20倍;车流密度对吊杆疲劳寿命影响很大,尽可能使用长时间的实测车流数据才能得到满意的预测结果。     

拱桥新型吊杆安全性及其静动力影响研究

为研究吊杆失效对拱桥产生的不利效应,以一座三跨连续坦拱钢桥为背景,分析带套筒螺纹连接的不锈钢短吊杆运营期断裂对桥梁整体静、动力性能的影响。通过分析该类吊杆最可能的失效模式,引入吊杆失效引起的动力放大系数指标,采用ANSYS建立桥梁整体空间模型,分析单根吊杆失效引起的吊杆应力、拱肋和主纵梁关键截面应力及结构自振特性变化。结果表明:拱跨内单根吊杆失效引起主梁竖向位移动力放大系数为1.6~2.2;次短吊杆突然失效对相邻吊杆应力影响较大;单根吊杆失效对桥梁整体静力安全和动力特性影响较小。     

吊杆无应力长度及竖直度控制技术研究

吊杆无应力长度直接影响钢箱拱桥施工阶段及成桥状态下桥梁的运行。由于施工阶段各因素影响,其计算值与实际值存在一定误差,导致对吊杆竖直度的控制及对吊杆安装精度产生影响。文中提出了吊杆无应力长度计算时应考虑的因素及计算模型,并以某钢箱拱桥为背景,利用midas Civil 2021有限元软件建立钢箱拱桥的施工阶段及成桥模型,计算得到吊杆无应力长度,并结合修正因素对吊杆无应力长度的影响进行数据分析。验证了吊杆制作及安装时环境的温度差异、拱肋及桥面系的几何偏差、吊杆材料非线性变化对吊杆无应力长度及安装精度的影响。通过对吊杆无应力长度及竖直度的研究,得到吊杆较为精确的下料长度,从而保证吊杆安装精度及吊杆竖直度。     

复式钢箱中承式拱桥施工过程分析

浏阳经开区长沙路捞刀河大桥是一座复式钢箱中承式拱桥(外倾蝴蝶拱为主拱、内倾提篮拱为副拱)。为做好施工控制,运用Midas/Civil以成桥状态为基准建立空间杆系有限元模型,进行施工受力分析和敏感性分析,研究结果表明:1成桥时刻,副拱应力最大,钢箱梁应力最小,施工控制重点在线形控制;2安装吊杆时,应精确计算其下料长度,且副拱短吊杆预紧力不宜过小以免拆除副拱支撑后短吊杆退出工作;3敏感性分析指出确保线形关键在于施工过程临时钢支撑顶面标高的确定,并应考虑均匀温度修正及非均匀温差影响;4复式钢箱中承式拱桥中副拱受力大、变形大,刚度小,安装难度大。     

装配式简支空心板梁纵向裂缝分析

根据我国公路桥涵设计规范规定的温差分布和实际情况假定的温度场,利用ANSYS软件对简支空心板梁桥进行温差应力计算分析,计算结果得出:温度应力在整个桥梁设计中占有很大的比重,横向温差应力是腹板产生纵向裂缝的主要原因。     

乌海黄河大桥箱梁截面日照温度场及温度应力研究

桥梁结构在日照作用下会产生不均匀温度场,出现温度应力,给桥梁的正常使用造成威胁。文中以乌海黄河大桥为研究背景,基于热分析基本理论,利用ANSYS软件建立二维箱梁截面模型,对砼箱梁进行温度场数值分析,得出箱梁截面各时刻温度场分布和沿梁高方向温差分布曲线,并求解温度应力分布及截面关键路径上温度应力变化情况。     

混凝土路面板的有效温差计算

为了计算混凝土路面板的温度翘曲应力，必须已知混凝土路面板顶面与底面之间的温度差或者温度分布规律．应用三维有限元方法得出了用于估算路面破坏程度的应力模型，计算了温度翘曲与轴载综合作用下的复合应力。通过引人疲劳假设，推出了用于计算“等效破坏”和“有效温差”的数学公式。     

重载保通需求下拱桥吊杆更换关键技术

当吊杆拱桥服役时间接近吊杆设计使用年限时常进行吊杆更换施工,但目前中国针对通行状态下更换拱桥吊杆的案例仍较为鲜见。考虑拱桥重载保通实际运行需求,探讨更换吊杆过程中主要工序优化,提出施工过程监测环境温度与车辆荷载影响等关键参数修正方法,以及短吊杆内力精确测量方法,并对重载保通需求下拱桥吊杆更换施工效果进行评估。结果表明：重载保通工况下拱桥吊杆更换施工的各项控制指标均满足设计及规范要求,所提出的技术方法可为同类型桥梁吊杆更换提供借鉴参考。     

收缩徐变对钢管混凝土拱桥影响的理论研究

采用混凝土老化理论及中值理论，并考虑了混凝土的弹必珀效及混凝土受四周约束作用的徐变特性，对任意形状截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究，推出了短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式，提出相应的分析方法及实施步骤。分析表明，徐变收缩对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布影响非常显著，应引起工程界及理论界的重视。     

某拱桥吊杆内温湿度分布及其锈蚀作用分析

为研究拱桥吊杆内部温湿度分布及其对吊杆钢丝的锈蚀作用,以王安石大桥为依托工程,结合建立的吊杆数值有限元模型,通过将吊杆内钢丝简化为多孔介质,模拟在外界温度作用下吊杆截面内的温湿度分布,进而分析温湿度耦合作用对吊杆钢丝造成的锈蚀影响。研究结果表明：吊杆内温度的分布主要受侧面日光照射而影响,且吊杆圆周表面各方位温度变化存在明显相位差;随着温度的升高吊杆内的水由液态转化为水蒸气并分布在整个吊杆内,随着温度下降,吊杆内的水蒸气也逐渐冷凝成水;温湿度耦合作用下吊杆内的钢丝会产生一定程度的锈蚀,随着运营年限的不断增长,吊杆内的钢丝锈蚀程度逐渐增大,吊杆钢丝剩余直径逐渐减小。     

大直径管柱基础水平荷载效应分析

通过建立管柱基础空间三维有限元模型,对不同长径比条件下管柱桩基础在水平荷载作用下的水平位移分布规律进行了仿真分析,得出大直径管柱桩基础的刚性与柔性界定标准及柱身第一水平位移零点随桩入土深度的变化规律,以及桩周土体模量的变化对桩身各截面拉应力影响不明显的结论.     

水平荷载桩的试验研究

以南通一船坞工程为例,通过现场试验分析水平荷载桩的受力特性,得出了在各级荷载作用下,桩顶水平位移与水平荷载之间的关系和桩身的位移、转角及弯矩分布规律。通过桩身应力测试。研究了水平荷载桩的应力分布规律。     

中承式拱桥吊杆专项检测及疲劳寿命评估

吊杆的运营安全直接影响到拱桥的结构安全,以1990年建成的某中承式拱桥为研究对象,结合该桥吊杆专项检测及理论分析结果,对吊杆的疲劳寿命进行评估。专项检测结果表明,大部分吊杆存在锚头密封不严、锚杯积水及PE护套破损开裂等现象,吊杆外观情况较差,短吊杆钢丝锈蚀状况为标度4,处于较差的状态。吊杆疲劳寿命根据桥梁实际车流量和疲劳应力幅值进行预测,计算得出吊杆在无腐蚀状态下的寿命约为44年,且在吊杆发生腐蚀后,其服役年限也不到无腐蚀吊杆的1/5,即吊杆出现腐蚀后服役年限不足10年。确认吊杆存在较大的安全隐患,建议对大桥的吊杆进行更换。     

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。