混凝土悬臂浇筑拱桥横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响研究

采用悬臂浇筑法建造的混凝土拱桥当前较为少见,作为悬臂施工中承受梁段自重及施工荷载的重要临时设备,挂篮的不同形式影响着施工效率。本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为工程背景,为提高施工效率,考虑挂篮支点由置于拱圈的拱背改为拱腹之下,并采用可收缩式内模。受挂篮长度影响,横隔板浇筑至少需滞后两个节段,针对不同横隔板浇筑顺序建立对应的空间网格模型,研究不同横隔板浇筑顺序对薄壁箱型主拱圈力学特性的影响:对比不同情况下最大悬臂阶段梁端位移、翘曲正应力、截面顶底板应力横向分布,总结横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响规律,为同类桥梁的施工设计提供参考。     

钢箱-混凝土组合拱桥受载全过程分析

了解钢箱-混凝土组合拱桥受载全过程的力学行为,采用有限元程序ABAQUS建立重庆江津笋溪河大桥的全桥模型,分析了在承载能力极限状态下全桥的力学行为。分析结果表明,在承载能力极限状态下,结构的破坏表现为塑性破坏,跨中正弯矩布载时的超载能力为12.2倍汽车荷载,拱脚负弯矩布载时的超载能力为16倍汽车荷载。     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑顺序研究

拱圈外包混凝土的分环多工作面浇筑在工程上取得了成功,但该施工方法对大跨径400m以上拱桥仍需进一步研究来保证施工过程拱肋的受力与变形更加合理。以云桂铁路南盘江特大桥为例,建立该桥的有限元模型,在确定分环与分段数目的前提下,模拟不同的纵向浇筑顺序,系统分析外包混凝土多工作面浇筑过程中,不同浇筑顺序对拱圈结构的瞬时应力、永存应力、变形及稳定性的影响,得出最优浇筑顺序,为同类型拱桥的施工提出参考和依据。研究结果表明,浇筑顺序的改变可以优化浇筑过程中拱圈结构的瞬时应力与永存应力,最优浇筑顺序使下弦钢管最大环末永存应力降幅达7.8%,骨架受力更为合理,提高骨架应力的安全储备。     

装配式空心钢管混凝土拱桥可行性研究

为减小大跨度钢管混凝土拱桥自重,提高大跨度钢管混凝土拱桥的施工便利性,提出使用预制空心钢管混凝土构件代替实心钢管混凝土构件作为大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的新思想.该文采用有限元分析方法对某特大桥进行了试设计研究,建立空心钢管混凝土拱桥模型和实心钢管混凝土拱桥模型,在不同工况组合条件下,对两者拱肋内力、挠度进行了分析比较,...     

钢箱混凝土拱桥的特种荷载试验研究

介绍国内首座钢箱混凝土拱桥在特种荷载NHL－3307非公路知御车作用下的载试验，并以程序SAP5和考试了钢箱对混凝土约束作用的程序CFSB对试验结果进行了分析。结果表明，钢箱混凝土中混凝土受箍作用明显，该构形式受力合理，刚度大，特别适合以抗弯为主的偏心受压构件。     

九堡大桥主桥受力特性分析

九堡大桥主桥为三跨连续组合系杆拱桥,其主梁采用钢与混凝土组合梁,拱肋采用外倾式钢箱主拱和空间曲线的钢箱副拱,结构形式新颖,该桥的结构受力表现出复杂的空间力学特点。为详细了解该桥受力特点,采用有限元法,计算不同荷载工况下的结构受力,揭示组合拱桥中各个部分构件的受力特点。通过计算分析得到:组合系杆拱桥在采用合理的施工顺序时,其整体受力性能良好,但拱与梁连接处的应力分布复杂,需引起足够的重视。     

大跨度悬臂浇筑混凝土拱桥稳定性影响参数研究

拱桥是以承压为主的压弯构件,当主拱圈受到的荷载达到极限承载力时,拱桥往往会发生失稳破坏。对于采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥来说,其施工过程中的受力体系包括未浇筑完成的主拱圈、扣塔以及扣锚索。在悬臂浇筑过程中,结构的受力不断发生变化,因此有必要对施工过程进行稳定性分析。本文基于已建立的悬臂浇筑混凝土拱桥有限元模型,选取最大悬臂浇筑阶段,采用第一类稳定问题的有限元分析方法,通过参数分析,研究了不同混凝土强度等级、拱肋刚度、主拱圈混凝土容重、扣塔刚度、扣塔高度、扣塔钢材容重等参数对于施工过程稳定性的影响,结果表明:这些参数对沙坨特大桥施工过程的稳定性影响显著,在施工过程中应考虑这些参数的影响,同时为今后的类似工程提供参考借鉴。     

考虑偏心距随机特性的矩形和箱形截面混凝土拱桥可靠度分析

为研究偏心距随机特性对结构可靠性的影响,以自重荷载和车辆荷载组合作用下的混凝土矩形截面拱桥和混凝土箱形截面拱桥为研究对象,分析可靠指标的变化规律.根据《公路圬工桥涵设计规范》和《公路桥梁结构可靠度与概率极限状态设计手册》建立拱桥关键截面的失效方程.然后依据已有的永久荷载、汽车荷载和混凝土强度的概率模型,分析偏心距设计值在对应情形下具有的保证概率.采用Monte Carlo法,求解得到不同参数情形下两类截面混凝土拱桥的可靠指标.分析结果表明:当车辆荷载与永久荷载产生的轴压力的比值较大而两者产生的弯矩的比值较小时,两类截面混凝土拱桥在考虑偏心距随机特性后均会出现可靠指标低于规范校核结果的情形;在偏心距设计值较小时,箱形截面混凝土拱桥可靠指标随荷载效应比值变化的幅度比矩形截面拱桥要小.     

大跨度双联连续钢管混凝土拱桥结构体系设计研究

为研究大跨度双联连续钢管混凝土拱桥的合理结构体系及中央拱座合理刚度,以主跨2×405 m渝湘复线双堡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析考虑自重、汽车荷载和基础沉降作用下,拱桥刚接、铰接、半刚性连接约束体系和不同中央拱座刚度对桥梁力学性能的影响。结果表明：自重、汽车荷载和基础沉降作用下各结构体系力学性能均满足规范要求。双刚接方案拱肋变形对称,结构受力良好,且构造简单、施工方便。中央拱座刚度从0.8EI(EI为原设计方案中央拱座截面刚度)增加至2.0EI,自重产生的最大变形基本不变,最大拉应力减小了0.33%,最大压应力减小了0.47%,结构力学性能改善效果不明显。双堡特大桥结构体系推荐采用双刚性连接,中央拱座合理刚度取值为0.8EI,全桥有限元计算结果表明,该结构体系的强度、刚度、稳定性均满足规范要求。     

钢箱-混凝土组合构件约束混凝土本构关系

为计算和分析一种新型的钢-混凝土组合结构——钢箱-混凝土组合构件,研究钢箱-混凝土组合构件中钢箱与钢筋共同约束下的混凝土本构关系模型,进行了一组钢箱-混凝土组合压弯构件试验,分析了在不对称约束条件下各部分混凝土的约束效应,根据各部分约束效应,将混凝土分成了强约束区、弱约束区及无约束区。对约束混凝土采用非均匀材料的直接均匀化理论,提出了析钢箱-混凝土组合构件中约束混凝土的匀质化材料本构模型,使用试验实测数据确定了本构模型中的参数。采用该本构模型的纤维模型法全过程分析结果表明,应用该本构关系计算所得的M-N曲线及荷载-应变曲线的分析结果与试验实测结果吻合良好。     

波形钢腹板混凝土拱桥新桥型构思

介绍了波形钢腹板在桥梁结构中的应用发展概况和国外大跨度混凝土拱桥最新的研究进展,提出了波形钢腹板混凝土拱桥新型桥梁结构,并以重庆万州长江大桥为原型进行了试设计,对试设计初步成果进行了介绍。分析结果表明,这种新桥型在减轻拱圈自重、方便施工、缩短工期等方面具有相当的优越性,为混凝土拱桥向大跨径发展提供了一个新的思路。     

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。     

钢管混凝土拱桥桥面铺装动力学特性研究

首先,建立了千岛湖钢管混凝土拱桥的3D有限元模型。通过有限元计算,得到了该钢管混凝土拱桥前8阶的自振频率和自振振型。同时,计算了该钢管混凝土拱桥的水平自振基频与竖向自振基频。接着,选用移动恒载研究车辆荷载作用下的钢管混凝土拱桥桥面铺装结构动力学特性。计算得到该钢管混凝土拱桥的共振速度并分析了桥梁共振响应的可能性。计算了不同车速下跨中节点的竖向最大位移与纵向拉应力,并进一步计算了冲击系数,提出了钢管混凝土拱桥的荷载冲击系数参考值。最后,考虑施工荷载,计算了梁底最大拉应力与最大剪应力,分析了Dynapac CC522型振动压路机施工时对桥梁结构的影响。     

钢管混凝土拱桥外包段混凝土施工顺序探讨

探讨了钢管混凝土拱桥外包段混凝土施工顺序对成桥状态结构内力分布的影响，可为同类桥型的施工提供参考。     

钢管混凝土拱肋施工技术

钢管混凝土拱桥自20世纪90年代以来得到推广应用和迅速发展。钢管混凝土拱肋是这种桥型的关键性的主要构件。通过工程施工实践，对钢管混凝土拱肋的制作、安装、混凝土浇筑等施工技术进行了阐述；对不同的施工方法进行了探讨；提出了计算方法和技术措施。     

张靖皋长江大桥钢管混凝土界面质量试验研究

张靖皋长江大桥南航道桥主塔采用350 m超高钢箱-钢管约束混凝土组合结构，单塔肢4根钢管直径为3.6 m,内填C60自密实无收缩混凝土，最大浇筑高度为43 m。介绍了大节段钢管混凝土总体浇筑工艺，针对“两两交替”轮流浇筑过程中存在的界面混凝土融合质量风险进行了分析，通过试验模拟轮流浇筑工艺，对比了不同暴露时间下的界面混凝土流动性，并观察了界面混凝土的融合情况，建议将界面混凝土的暴露时间控制在45 min以内，可保证轮流浇筑条件下的界面混凝土融合质量。     

钢管混凝土拱桥施工及营运阶段非线性应力分析

为进一步研究几何非线性、材料非线性及其组合对钢管混凝土拱桥受力特性的影响,以及钢管混凝土拱桥从转体施工到合龙,直至运营阶段的受力特性,使用有限元软件MSC.NASTRAN建立其全桥空间有限元模型,并在建模过程中力求减少假设、逼近真实工程结构状态,对该桥在施工过程及营运阶段的力学行为进行研究。考虑多种荷载组合,与施工过程相对应地分阶段地对结构进行加载,分别考虑线弹性、几何非线性、材料非线性以及双重非线性的影响对模型进行分析计算。对比相同非线性组合状态下不同阶段的受力特性以及相同阶段不同非线性组合的受力特性,得出一些有益结论,包括各阶段结构的受力薄弱位置所在,各阶段各非线性因素的影响的重要性等。     

体外预应力在钢箱-混凝土组合梁中应用的试验研究

结合城市桥梁工程实际，进行了3根钢箱-混凝土组合梁的试验。探讨了在对称和偏心荷载作用下，施加体外预应力对钢箱-混凝土组合梁受力性能的影响。试验结果表明，在对称荷载作用下，由于体外预应力的作用，钢箱-混凝土组合梁的弹性极限提高了29．17％，极限强度提高了27．72％，刚度提高了54．15％，位移延性提高了18．00％；在偏心荷载作用下，体外预应力钢箱-混凝土组合梁也有较好的力学性能，强度与刚度均高于普通钢箱-混凝土组合梁。试验研究证实，体外预应力技术对提高钢箱-混凝土组合梁的结构性能有重要作用。     

钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥的结构计算分析

钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥是一种典型的自架设方式施工的桥型,其施工过程是结构安全的重要控制点,且施工顺序和方式会影响到桥梁运营时的受力状态。本文以某上承式钢管混凝土劲性骨架混凝土箱型拱桥设计为依托,分别采用平面杆系模型和空间板、梁体系模型对桥梁的施工、运营进行一体化的计算分析,为同类型桥梁的设计、施工提供借鉴和参考。     

钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案优化研究

为得到钢管混凝土拱桥的合理吊杆张拉方案,基于常用的张拉方式,提出了5种基本张拉顺序,给出了吊杆张拉方案的合理性准则,结合某钢管混凝土拱桥工程实例,采用MIDAS Civil建立全桥有限元模型,对比分析了11种吊杆张拉方案,探讨了各方案对应的结构受力状况。结果表明:对称依次张拉吊杆施工方便,但易造成构件局部应力过大,影响结构安全,宜从拱脚区向拱顶区对称依次张拉吊杆;对称交替张拉吊杆可使构件应力分布更均匀,利于保证结构安全,宜从四分区或拱脚区开始对称交替张拉吊杆;与单批次吊杆张拉相比,采用多批次吊杆张拉可显著降低构件应力和吊杆张拉控制力,可考虑将对称依次张拉和对称交替张拉相组合的多批次吊杆张拉方案。