曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥加固方案研究

郑州市北三环路彩虹桥为(122+62+62+122)m简支曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥,为改善其目前运营服务能力,提出6种加固改造方案,针对各加固方案进行仿真计算分析。计算结果表明:简支变连续体系改造使主桁端部出现应力集中现象,不适用于该桥改造;在改造横撑的基础上增设跨中吊杆是减小横梁跨中相对变形的有效途径;增设边纵梁和外吊杆可有效改善横梁悬臂端变形,提升悬臂段桥面承载力;增大腹杆截面可明显提高62m跨径桥梁的整体刚度和横梁局部刚度,有效降低腹杆的应力幅;加强纵向预应力可有效降低桥梁的下弦杆变形,但对横梁相对变形影响不大。综合运用横撑改造、增设跨中吊杆和外吊杆、增大腹杆面积、加强下弦杆纵向预应力等几种改造措施使桥面变形明显改善,62m跨径桥梁整体结构刚度得到有效提高,腹杆最大应力显著降低,上弦杆最大应力仍有足够的安全储备。     

嘉绍跨海大桥北副航道桥挂篮设计

嘉绍跨海大桥北副航道桥为(70+120+120+70)m预应力混凝土连续刚构结构,该桥上部结构采用挂篮双悬臂浇筑法施工.结合该桥箱梁截面宽、节段重等特点,悬臂施工挂篮采用菱形挂篮,菱形挂篮由主桁架、底模平台及吊挂系统、内(外)模吊挂及走行系统、后锚固、内(外)模、施顶系统等组成,挂篮重约86.7t.在挂篮设计过程,分析菱形挂篮各构件的传力机理,采用MIDAS 2010有限元软件建立挂篮有限元模型,分析了最不利工况下挂篮各构件的受力和变形情况,并进行了挂篮抗倾覆计算,结果均满足规范要求.     

夜郎湖大桥主拱圈悬臂浇筑施工挂篮优化分析

夜郞湖大桥为净跨径210m的上承式钢筋混凝土箱形拱桥,主拱圈采用斜拉扣挂悬臂浇筑法施工时,提出了一种新型三角桁架式挂篮。挂篮自重(含模板)82.5t,最大承重188t,初步设计采用4根锚吊杆,锚固在拱圈底板。为验证挂篮初步设计方案的可行性,采用MIDAS Civil和MIDAS FEA有限元软件分别建立挂篮整体模型和拱圈1号节段模型,分析挂篮及拱圈局部受力性能;并根据分析结果进行挂篮优化设计及分析。结果表明:初步设计方案下挂篮应力较大,拱圈节段在锚吊杆锚固附近的主拉应力过大,不能满足施工要求;将锚吊杆数量优化为2根,并将锚固位置移至拱圈顶板后,与初步设计方案相比,优化方案的经济性更好,拱圈节段受力更合理,新型挂篮的优化设计方案可行。     

夜郎湖特大桥挂篮悬浇施工关键技术

夜郎湖特大桥为净跨径210m的钢筋混凝土拱桥,主拱圈采用宽7.0m、高3.5m的单箱单室结构,共分29个节段,节段最大长度为7.14m、最大重量为1 886kN。2～14号节段采用三角桁架式挂篮悬臂浇筑施工。挂篮包括主桁承重系统、C型挂钩、行走装置、斜拉吊带和锚吊杆等,底模采用大模板,通过垫块使模板形成微小转角,实现以直代曲和线形调控。施工时,挂篮按挂钩、后篮、前篮的顺序拼装完后,在原地面设置竖向锚索,采用钢绞线反拉的方式预压;挂篮前移施工中采用内滑梁支撑系统,辅助混凝土浇筑,保证了混凝土浇筑质量;借助液压助推千斤顶实现挂篮倒退行走,直到挂篮依靠自重自行行走时拆除助推千斤顶;挂篮倒退至拱脚后,利用已浇节段的吊杆孔安装吊杆,临时固定挂篮,按前篮、后篮、挂钩的顺序拆除挂篮。     

温度对拱桥短吊杆应力的影响

既有拱桥健康检测结果表明,短吊杆是拱桥易损构件之一。该文主要研究温差荷载对拱桥短吊杆截面应力的影响。假定短吊杆两端与拱肋及桥面均为固结,首先通过吊杆表面温度实测数据得出吊杆沿周向温度分布规律,再根据径向温度梯度得出吊杆横截面温度分布模型。然后,根据温度分布模型探讨短吊杆局部温差应力的大小及分布规律。同时,结合整体温差荷载作用下吊杆截面应力的理论推导和参数分析,探讨了吊杆截面不均匀应力分布情况及应力增大系数的范围。     

公轨双层斜拉桥局部应力状态及结构优化设计研究

为优化公轨双层斜拉桥的构造设计,以东水门长江大桥为研究背景,取主桥跨中区域(约112m)建立有限元模型进行仿真模拟,该模型对桥梁各类构件的实际构造特征和截面尺寸进行了精细化模拟。基于数值模拟结果,分析了桥梁结构及局部构件的应力状态,并针对加劲肋、横梁对桥梁的变形控制和桥面应力的影响进行了参数化分析。结果表明:腹杆是上下层桥面惟一的传力构件,上下层桥面板的峰值应力主要出现在腹杆与弦杆节点处,建议考虑增大节点板厚度、转角采用圆曲线过渡或局部加固,以减小局部应力集中;加劲肋的间距变化对桥面应力及局部变形影响较大,间距宜控制在0.35~0.7m,否则将导致应力分布的改变及较大的局部凹陷;横梁的分布对桥梁变形控制及应力分布等至关重要,建议类似桥梁横梁间距控制在3m左右,在弦杆节点处设大横梁,节间设置小横梁。     

钢筋混凝土拱桥主拱圈悬臂浇筑施工影响因素分析

以贵州木蓬特大桥为工程背景,采用Ansys有限元程序分析了主拱圈悬臂浇筑长度、挂篮构造形式以及扣索锚点位置对拱圈截面应力与变形的影响。结果表明:节段长度对主拱整体受力影响不大,但缩短节段长度可减小拱圈变形幅度;相对于后支点挂篮,前支点挂篮能有效改善施工阶段主拱内力和线形;扣索锚固位置对主拱施工阶段拱圈应力和变形影响不大。     

双索面预应力混凝土斜拉桥牵索挂篮整体受力研究

为了保证牵索挂篮在双索面预应力混凝土斜拉桥悬臂浇筑施工中的安全并有效控制主梁的线性,以某斜拉桥为背景建立牵索挂篮的MIDAS有限元分析模型,计算其在各种施工工况下的应力和变形。结果表明,该桥牵索挂篮在主梁施工荷载作用下受力情况良好。通过牵索挂篮有限元分析,可以近似地反映牵索挂篮在各种工况下的应力和变形情况,为主梁的线性控制提供一定的依据。     

双碑嘉陵江大桥带铰组合挂篮加载试验研究

重庆双碑嘉陵江大桥为主跨330m的高、低塔单索面预应力混凝土斜拉桥,主梁为单箱三室斜腹板结构,采用新型带铰组合挂篮悬臂现浇施工,挂篮重269t,最大承重594t。为验证该新型带铰组合挂篮的受力性能与安全性以及已浇0号块主梁的安全性,采取模拟混凝土浇筑工艺过程进行挂篮加载试验,测试挂篮主要杆件的承载力和变形、斜拉索的索力、主梁0号块翼板混凝土的应力增量,观测0号块裂纹情况。结果表明:在各工况下,挂篮主要构件的承载力和变形满足规范要求,弧形梁及三角桁架的应力增量均比较正常,铰的存在降低了挂篮翼板处的刚度;斜拉索索力与理论计算相符;挂篮加载对主梁混凝土的变形与应力影响较小,主梁混凝土无新增裂纹。     

某独塔自锚式悬索桥吊杆锚固区细部应力分析

为了获得自锚式悬索桥吊杆锚固区复杂应力分布以便优化设计,以某独塔自锚式悬索桥吊杆锚固结构为研究对象,采用有限元分析软件建立吊杆主梁锚固区局部应力分析模型,分析吊杆主梁锚固结构在运营最不利工况下各构(板)件的应力情况.分析结果表明:锚管下部1/4管段、加劲板N57、加劲板N58、托架腹板N14a和横梁腹板是主要传力构件;...     

连续刚构箱梁悬臂施工菱形挂篮受力分析

挂篮作为悬臂施工的关键设备,其受力性能对保证施工安全具有决定性意义。依托某大桥连续刚构箱梁施工项目,建立菱形挂篮有限元模型,在最不利工况下,分挂篮浇筑混凝土阶段和挂篮空置行走阶段,计算挂篮各受力部件的最大应力和最大变形,并验算其强度稳定性。结果表明,菱形挂篮各部件最大应力均小于容许应力140 MPa,最大变形均小于容许变形20mm,满足设计及规范的要求,能够保证荷载的传递流畅、明确,挂篮的各承力部件具有足够的强度、刚度和稳定性。     

飞燕式钢箱系杆拱桥吊杆疲劳性能影响因素研究

飞燕式系杆拱桥由于受力合理,造型优美,已成为应用广泛的桥型之一。吊杆作为拱桥桥面与拱肋之间的重要传力构件,极易发生疲劳破坏。以某飞燕式钢箱系杆拱桥为例,探究拱桥吊杆设计参数对吊杆疲劳受力特性的影响,结果表明,吊杆的最大应力和应力幅均会随着吊杆间距减小而降低,边吊杆距拱脚距离的减小和吊杆截面积的增大会明显改善边吊杆的疲劳受力特性,这一结论可供提高飞燕式钢箱系杆拱桥吊杆疲劳性能的设计参考。     

三角形挂篮和菱形挂篮有限元对比分析

随着上跨既有线施工的新建铁路项目的增多,挂篮悬臂施工方法工程经验和理论验算变得十分重要,为同类工程提供参考。结合京沈客专下桃花吐连续梁桥和铁营子连续梁桥的悬臂浇筑工法,基于Midas Civil软件平台,采用数值分析方法对三角形挂篮和菱形挂篮进行有限元计算,对比分析了两种挂篮的刚度、强度和整体稳定性。研究结果表明:模型理论变形值与预压试验变形值十分接近,建模方法较为准确;三角形挂篮的整体刚度优于菱形挂篮,施工荷载下变形较小;菱形挂篮的一阶屈曲稳定系数约为三角形挂篮的2倍,菱形挂篮的稳定性优于三角形挂篮;就桁架和横梁的受力而言,菱形挂篮优于三角形挂篮。     

波形腹板组合梁桥大节段异步浇筑施工分析

波形腹板组合梁桥异步浇筑施工以波形钢腹板作为挂篮主要承重构件,将节段顶、底板混凝土与腹板划分成多个独立工作面,是一种新型高效的施工方法。为研究悬臂大节段波形腹板在挂篮异步施工过程中的安全、可靠性,通过实际工程——北京达摩沟大桥,利用Midas Civil建立全桥模型,对施工全过程进行整体分析,并结合该桥大节段长悬臂腹板支撑挂篮受力的特点,利用ABAQUS建立关键工况局部模型,研究腹板节段长度对异步浇筑线形控制的影响,推导节段变形计算公式。结果表明：施工全过程结构受力安全,腹板悬臂长度对浇筑前后所在节段的变形影响较大,异步浇筑过程结构呈现悬臂根部至N-1节段、N节段、N+1节段3个区域不同的受力模式,提出的变形计算公式理论值与施工实际下挠值吻合较好,可为该类桥型的异步浇筑施工提供参考。     

独塔斜拉自锚式悬索桥吊杆锚固区有限元仿真分析

该文采用大型有限元分析软件Ansys对独塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥吊杆锚固区建立计算模型,分析了该桥在最不利荷载组合下,吊杆力最大区段对应的锚固区各构件的应力与变形情况。分析结果表明:采用该构造形式锚固区整体刚度不足,构件最大位移达3.7mm;在钢板焊接处出现了应力集中情况,应力值大于设计允许值。根据分析结果确定了锚固区整体刚度及钢锚梁与横隔板焊接处局部应力控制成为进一步优化设计的控制因素。对此该文初步提出了两种设计优化方案,即改变横隔板厚度和对横隔板增加横向与纵向肋条,以此提高横隔板刚度,改善构件应力集中现象。     

基于荷载分析法的施工挂篮系统验算

针对引江济淮工程江淮沟通段东淝河闸桥主桥悬臂浇筑挂篮系统的结构验算,选取最不利荷载工况及荷载组合,充分考虑混凝土湿重在横桥向分布的不均匀性,在此基础上进行精确的荷载分析;依据荷载分析结果,建立悬吊系统空间有限元验算模型,对悬吊系统各主要构件进行强度、刚度分析;同时建立主桁架系统空间有限元验算模型,并对主桁架构件进行强度、稳定性分析;计算结果表明:该桥施工挂篮系统安全可靠。所采用的荷载分析法具有概念明确、计算结果精度高的特点,可供广大技术人员参考。     

大跨钢筋混凝土箱拱悬浇挂篮设计与计算

挂篮悬臂浇筑是大跨钢筋混凝土箱拱的常用施工技术,环境适用性强、造价低、场地限制小、吊装要求低、整体性好、后期维护费用低,其中挂篮是悬浇过程中拱圈节段的主要承重构件,挂篮设计、计算是施工成败的关键。该文以贵州某拱桥混凝土箱拱悬浇施工挂篮为研究对象,对该桥施工过程中所用倒挂式三角斜爬挂篮的设计、计算和结构特点进行了分析、介绍。计算结果表明6种工况下挂篮的应力、变形和稳定性均满足要求,该类挂篮在实桥上的成功运用,为大跨箱形混凝土拱桥挂篮分节段悬浇技术的推广应用打下了良好的基础。     

蝴蝶拱空间受力特点及承载能力研究

该文以一座实际蝴蝶钢拱桥为对象,通过建立全桥三维有限元模型,应用弹塑性和几何非线性计算方法,分析了全桥的应力和变形,并通过对变形最大的小拱肋拱顶截面的变形分析,研究了异型拱肋的稳定特性。结果表明拱肋的局部失稳对结构整体极限承载能力不取控制作用。同时比较了大拱肋和吊杆的应力和变形随荷载系数的变化的特征,数据显示吊杆的刚度对结构的承载能力有较大的影响。     

大跨径连续刚构桥悬臂浇筑施工稳定性分析

以某一大跨径连续刚构桥为工程实例,采用Midas Civil有限元计算软件,对悬臂浇筑施工法下桥梁由静定结构转化为超静定结构过程中主梁和临时构件的应力状态进行分析,通过模拟复杂的受力状态来保证桥梁施工过程中的稳定性。研究结果表明:各节段混凝土浇筑后的主梁张拉挠度稳定性较好,在移动荷载作用下产生主梁最大挠度80. 6 mm,误差绝对值在±10 mm内;挂篮正常使用状态下的第一阶失稳系数为4. 43,表现为底篮纵梁面外失稳;挂篮最大竖向变形17. 7 mm,精扎螺纹钢筋锚固节后的主桁安全系数为2. 63,底篮后横梁倾覆安全系数2. 06,安全系数值满足设计图纸要求和相关规定,能有效保证大跨径连续刚构桥施工稳定性。     

跨航道简支钢桁梁桥主桁节点与横梁连接性能研究

对于简支钢桁梁桥,主桁受力变形会引起桥面系的变形,进而使横梁产生面外弯矩,影响整体受力性能;同时横梁面内也承受较大的弯矩,使得横梁与主桁连接部位应力较大。为改善横梁面外受力与面内受力情况,提高主桁节点与横梁连接性能,首先建立整体模型并通过参数分析研究采用不同施工方法对横梁面外弯矩的影响;然后,基于局部模型分析了横梁与主桁连接部位的受力情况,并对比了不同构造措施对此连接区域受力的改善程度。研究表明：采用纵梁滞后安装、设置长圆孔等措施可以一定程度上降低恒载作用下纵梁与主桁纵向变形不一致导致的横梁面外弯矩,但是考虑活载效应后,各种措施降低效果有所减少;对于传统的横梁与主桁连接形式,由于横梁面内弯矩较大,腹板与主桁连接角钢会出现较大的应力,采用纵梁滞后安装、设置长圆孔等施工措施不能有效降低此应力,故成为结构的薄弱环节;在横梁上翼缘与主桁连接位置采用角钢连接的加强构造形式可以有效提高节点刚度,降低主桁与横梁连接部位的应力水平;采用整体节点的构造形式则可以有效避开横梁与主桁连接的受力薄弱位置,新的连接位置距离主桁一定距离,从而大幅度降低了连接位置的应力水平。