现浇钢筋混凝土拱圈分段浇筑长度与顺序对悬拼钢拱架的影响及优化研究

大跨径混凝土拱桥利用贝雷梁悬拼钢拱架进行拱圈浇筑过程中,拱圈的纵向分段长度、分段浇筑顺序将直接影响拱架在施工过程中的变形及应力,进而影响整个拱桥结构的成桥状态。通过有限元模型对拱架在浇筑过程中的受力状态进行分析,对拱圈分段浇筑长度、顺序进行优化,实际工程拱圈混凝土浇筑过程中的拱架变形、应力测量结果表明:拱圈分段浇筑优化后,将使拱架受力均匀,变形合理,可保证拱架在浇筑过程的安全性及拱圈成桥后的线形、内力满足规范及设计要求。     

装配式（可调）钢拱架在现浇混凝土拱桥的应用

拱桥跨越深沟峡谷时,由于受地形条件限制,无法采用传统的落地支架施工,采用装配式钢拱架现浇拱圈为拱桥提供了最有效的施工方法。施工过程中拱架的稳定性及变形决定了拱圈施工安全及浇筑质量。现以湖南某上承式钢筋混凝土拱桥为例,阐述装配式钢拱架选型及设计、安装、受力验算、预压及拱架拆除等内容。     

曾家沟大桥主拱圈施工阶段挠度计算和分析

拱桥施工中,确保拱轴线的线形非常重要。当采用钢拱架砌筑混凝土预制块拱圈时,钢拱架的下挠直接影响着拱桥的拱轴线形。利用有限元软件Midas进行数值分析,分别考虑了砌筑拱圈刚度和不考虑砌筑拱圈刚度2种情况下的挠度变化,然后与施工中实测情况进行对比。分析结果表明,在设计中考虑拱圈刚度与否,相同工况下拱架的下挠值变化很大,实测挠度值表明施工中拱圈的实际刚度比计算中的理想化刚度要小,故在施工时可以通过提高砌筑拱圈的实际刚度来控制主拱圈挠度,从而保证拱轴线线形。     

考虑拱圈与拱架联合效应的拱架受力性能研究

为了研究混凝土箱形拱桥分环分段施工过程中,先期浇筑的混凝土拱环和钢拱架产生联合作用后,结构力学性能的变化,借助结构分析软件Midas/Civil建立了施工过程中拱架、主拱圈数值模型,对比分析了考虑拱圈和拱架联合作用与拱架单独作用时结构内力的变化。研究表明:考虑拱圈与拱架的联合作用,拱架仅承担拱圈重量的60%左右,节省了钢拱架的用钢量。     

桥梁钢筋混凝土箱拱主拱圈施工技术实施探讨

本文通过结合吊兰河大桥施工实例,针对本项目关键工程是主拱圈的施工,其施工难点主要为主拱圈现浇拱架拼装及主拱圈混凝土浇注,重点对其进行详细探讨。     

钢拱架裸拱线形及预抬高值迭代算法研究

大跨径拱桥主拱圈施工特别是缆索吊装钢拱架现浇主拱圈施工是一个复杂的过程。为保证施工安全,控制施工精度,需要精确确定钢拱架裸拱线形及其吊装过程扣索的控制索力。以某主跨108m的上承式钢筋混凝土拱桥为例,对缆索吊装钢拱架现测主拱圈的施工过程进行模拟,给出钢拱架裸拱线形及预抬高值的迭代算法及合理的扣索索力,对同类型桥梁仿真计算具有借鉴意义。     

钢拱架整体卸落的合理施工程序与方法

针对目前拱架法施工的大跨度混凝土拱桥钢拱架整体卸落施工过程研究较少的现状,以贵州甘河沟大桥主桥为工程背景,利用Midas有限元计算软件对大跨度钢拱架整体卸落的施工流程进行模拟分析,综合考虑拱架和拱圈的应力和变形,依据多方案试算比较分析得出:钢拱架整体卸落采用两岸拱脚处同时卸落或者依次卸落都是合理可行的,在钢拱架前4cm卸落过程中,可采用每次下降高度为1cm的方案进行施工;之后,可采用每次卸落2cm的方案进行施工。拱圈底板位移以及拱架应力的实测值与理论值吻合较好,表明了该程序与方法合理可靠。     

贝雷钢拱架上九跨连拱桥施工控制研究

采用三维数值模拟和现场监测的方法,探讨了贝雷钢拱架上九跨连拱桥主拱圈施工控制措施。研究表明：贝雷钢拱架在主拱圈混凝土纵向分段、对称浇筑过程中的应力和变形安全可控,并且底部安装纵向水平拉杆可显著降低拱架对墩身的水平推力,且张拉施加预应力后可有效提高钢拱架刚度和减小钢拱架竖向变形。同时,考虑贝雷片还可以周转使用节约施工成本以及具有施工速度快的优点,贝雷拼装钢拱架是地形复杂的多山、河谷等不良施工条件下钢筋混凝土拱桥的优选施工方案。     

填料模拟对空腹式无铰拱温度效应的影响分析

采用有限元软件Midas建立拱圈模型(M1)和拱圈-拱上结构联合作用模型(M2),对空腹式无铰拱桥进行仿真模拟,引入联合作用系数K,对比分析2种结构状态下主拱的温度响应。分析结果显示:拱上填料约束了拱桥的变形,改善了应力分布,提高了拱圈的稳定性;温度工况下,拱圈-拱上结构的联合作用效应显著。     

丹河大桥拱圈与拱架共同作用研究

本文依托世界最大跨径石拱桥——丹河大桥的课题研究,通过对大桥主拱圈与拱架在分步砌筑过程中的受力分析、模型试验以及实桥测试的对比研究,找到了拱圈与拱架共同作用的试验与理论依据,发现了拱脚高应力区,为大跨径石拱桥的设计、施工与控制提供了科学依据。     

交通隧道高强约束混凝土拱架性能研究与应用

在交通隧道,尤其是大断面交通隧道建设过程中常面临开挖扰动剧烈,围岩控制困难,传统支护强度不足,易出现支护构件破断、拱架屈曲失稳、拱顶冒落掉块等问题。约束混凝土拱架是一种高强、高刚、稳定性好的新型支护形式,能够满足此类隧道的围岩控制要求。目前针对交通隧道约束混凝土拱架的研究均为单榀小比尺试验,无法模拟现场拱架之间的协同承载,试验结果与现场拱架真实受力和变形情况存在较大差别。基于此,研发了交通隧道支护结构大型力学试验系统,开展了组合工字钢拱架、组合约束混凝土拱架与单榀约束混凝土拱架的大比尺力学性能对比试验,研究了拱架的变形破坏机制与整体承载性能。试验结果表明：①工字钢拱架整体呈现“拱顶弯曲,拱腰弯扭,拱架变扁平”的变形形态,变形破坏严重。2类约束混凝土拱架的节点位置在加载后期出现大变形或破坏,单榀拱架拱顶出现平面内弯曲,整体变形较为明显,组合拱架除节点处焊缝撕裂外,加载结束时整体未出现较大变形。②组合约束混凝土拱架的刚度和承载能力分别是组合工字钢拱架的2.51倍和2.63倍,是单榀约束混凝土拱架的4.18倍和2.78倍,组合约束混凝土拱架稳定性能和承载能力较高。③试验拱架均呈现出拱顶、拱底外侧受压,拱腰外侧受拉的受力特性,拱顶位置应力的增长速率较快,拱腰位置由于向外变形受限,易发生平面外失稳,拱顶和拱腰是拱架的关键受力位置。在上述研究的基础上,提出了约束混凝土支护体系在交通隧道中应用的工程建议,研究成果可为该类支护体系的设计和后期研究提供依据。     

环向预应力钢绞线加固RC拱肋力学性能试验

通过RC方柱偏压试验和RC拱肋面内受力全过程试验,对环向预应力钢绞线（LPSW）加固拱桥方法进行研究。对相对偏心距分别为0,0.25,0.5的3类RC方柱进行偏心受压试验,偏心试验表明：RC方柱加固后,预应力钢绞线先于箍筋约束混凝土,有效抑制了混凝土裂缝的纵向开展,预应力钢绞线及箍筋之间具有良好的变形协调性;LPSW加固柱承载力提高了3%～34%,LPSW加固技术适合于小偏心受压结构,偏心距越小,增强效果越明显。在偏压试验基础上,拓展了LPSW加固RC拱肋的模型试验,对LPSW加固模型拱荷载-挠度曲线、截面应变和结构破坏模式等方面进行分析。拱肋试验表明：LPSW拱肋受力过程和破坏模式与RC拱肋相似,分为弹性阶段、裂缝开展阶段和钢筋屈服阶段,最终因出现5个塑性铰形成机构而呈塑性破坏。由于环向预应力钢绞线约束,使RC拱肋提前处于3向受压应力状态,横向膨胀受到约束,避免拱肋出现拉应力,加固拱肋的初裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载为未加固拱的2倍、1.6倍和1.47倍。基于偏压柱及拱肋试验结果,利用弹塑性失稳理论的等效梁柱法,建立LPSW加固拱肋极限承载力的计算公式,计算值与试验值吻合较好,且偏于安全,可用于评估实际加固拱桥的承载能力。     

多点支撑加固坦拱桥试验研究

以多点支撑加固坦拱桥技术原理为依据,在完成2片模型试验拱的制作、加固前后测试的基础上,对比分析了圬工坦拱多点支撑加固增强处治前后主拱的应变、挠度、裂缝控制、破坏形态、极限承载力及支撑纵向钢筋应力指标.从加固前后试验拱的应变、挠度对比分析结果可看出:主拱经增设支撑加固增强处治后,强度、刚度明显提高,在同级荷载作用下,其应变值减少30%～40%.挠度值减少30%～50%,新增设的钢筋混凝土Y型支撑能与主拱协调变形、分担部分活载作用效应,提高了主拱的承载力.同时,增设的支撑对主拱裂缝的发展有抑制作用.该加固增强技术提高坦拱桥的承载能力的效果显著,可广泛应用于实践.     

斜交拱涵异形拱圈有限元分析

以4 m跨径为例,对不同斜交角度和支承长度的异形拱圈进行有限元计算,通过分析其受力和变形特点,发现各参数对拱圈受力性能的影响具有相似的规律,且当短边支承长度接近拱圈外径时,不同斜交角度的异形拱圈的受力性能和变形趋于一致。     

南浦溪特大桥钢管拱肋悬拼阶段拱脚约束方式研究

南浦溪特大桥主桥为主跨258 m的钢管混凝土桁架上承式拱桥,拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构,2道拱肋间距17.0 m,拱肋间布置13道横撑,单片拱肋由4根φ1200 mm×22 mm主钢管、水平向缀板和竖向腹杆组成.拱肋在工厂分段、分部件加工预拼合格后,运至现场拼装成吊装节段,采用缆索吊装斜拉扣挂法进行悬臂拼装.拱肋吊...     

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.     

滑坡-抗滑桩土拱效应三维数值模拟研究

土拱效应的变化规律对地质灾害治理具有十分重要的意义。基于堂梨树滑坡，研究不同埋深下土拱效应的主应力及荷载分担比变化规律。结果表明:①桩后端承土拱体现为小主应力拱，拱脚为桩后侧面，拱形呈M形；桩间端承土拱体现为大主应力拱，拱脚为桩间侧面，拱形呈抛物线形；滑坡推力主要由桩后端承土拱承担。②桩体埋深不同，土拱的承载能力、分级承担比例及土拱形状均会发生改变，承担荷载与土拱拱层厚度和分布范围呈正相关。     

长春伊通河大桥总体设计、试验及施工关键技术

长春伊通河大桥主桥为三跨飞燕式钢管混凝土异型拱桥。该桥拱肋由主拱肋、稳定拱肋及斜撑和横撑构成;V腿采用预应力混凝土单箱双室箱形结构;边跨加劲梁采用预应力混凝土梁,与V腿及主拱拱脚段固结,主跨加劲梁采用钢箱梁,简支在拱脚处牛腿上;主拱共设16对斜吊杆,全桥共设6根水平系杆。根据相似理论进行大尺寸钢管混凝土柱承载力试验、全桥缩尺模型静力试验及模拟地震振动台试验,并总结该桥施工过程中的关键技术和控制要素。试验结果表明该桥主拱肋强度安全系数较高,其整体静力性能和抗震性能均满足规范要求。     

蒙华铁路中条山隧道施工关键技术

针对蒙华铁路中条山隧道在施工过程中遇到的围岩软弱易风化、仰拱开挖后基底承载力不足、斜井砂砾层承压富水和隧道涌水量大等问题,介绍施工过程中所采用的软弱围岩微台阶带仰拱一次开挖快速封闭成环、铁路单线隧道二次衬砌仰拱及仰拱填充大区段、碎石换填基底加固并在基底埋设排水管以及分段截流、反坡排水等关键施工技术。主要研究结论如下:1)仰拱与下台阶一次爆破成型,减少了爆破围岩的二次扰动,能有效控制周边收敛和拱顶沉降;2)采用24 m单线隧道全液压履带式栈桥,有效减少了仰拱之间施工缝隙对接次数,提高了仰拱的整体性;3)对有水软岩地段采用碎石换填并注浆加固,起到了良好的堵水效果;4)采取分段截流,减少了反坡施工掌子面的排水量,加快了掌子面的施工进度。