钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋施工控制研究

研究目的:在大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥中,劲性骨架安装线形直接影响成拱线形。若控制不当,甚至会造成拱肋合龙困难。依托夜郎河大桥工程实例,通过仿真分析拱肋斜拉扣挂法悬臂拼装架设全过程,结合现场内力及线形实时监控,研究分析大跨径劲性骨架拱桥拱肋施工控制技术。研究结论:(1)在劲性骨架悬臂拼装时采取拱肋线形和索力双控,以控制拱肋线形为主;(2)在进行仿真分析时,采用节段竖向“0”位移控制索力大小,通过对扣索索力和控制点标高进行调整,竖向位移控制在1 mm误差范围内,得出此时扣索索力;(3)合龙前进行线形两岸联测以及全桥复测,根据拱肋内力及线形的监控结果,通过扣索、缆风索对拱肋进行全面线形、内力合理有效调整;(4)本文提出的拱肋施工控制方法,可有效保证成拱线形和结构应力满足设计和规范要求,对斜拉扣挂法悬臂拼装架设拱肋具有参考价值。     

地震作用下拱肋-一字撑损伤模式与抗震性能评价

横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一。为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋-一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性稳定性的影响,设置总计20组对比分析工况;然后基于静力弹塑性分析,根据塑性铰形成路径和分布特点,识别5类典型的拱-撑损伤模式;最后采用非线性时程分析法,通过定义协同耗能指标?、综合评价指标ξ等,对比分析各类损伤模式的动力响应特征和抗震性能。研究结果表明：静力弹塑性分析和非线性时程分析可以得到相互验证的5类拱-撑损伤模式;当拱-撑结构发生横撑→拱肋→拱脚(BRS)损伤模式时,结构的地震响应规律、抗震性能均明显优于其余4类损伤模式,且横撑、拱肋和拱脚的应变曲线峰值非常接近,三者可协同参与结构整体塑性耗能;所提?和ξ可准确表征各类拱-撑损伤模式的抗震性能,当?的绝对值越接近0或ξ越小时,拱-撑结构的协同耗能机制越好,整体抗震性能更优;当一字撑设计使拱-撑系统满足BRS损伤模式时,结构具有最优的抗震性能。所提出的损伤模式识别方法和量化评价指标可为今后同类拱桥一字型横撑的设计和结构...     

新建铁路兰州至合作线祁家渡黄河大桥主桥抗震计算分析

新建铁路兰州至合作线祁家渡黄河大桥,主桥跨度为180 m劲性骨架混凝土拱桥。通过建立动力有限元模型,分析主桥的动力特性;然后采用反应谱方法、线性时程分析方法对该桥的地震反应进行了分析;并对主桥拱肋、立柱、拱肋横撑等构件的关键截面进行了抗震验算,计算结果均满足设计规范的要求。     

川藏铁路大跨度钢桁拱桥近断层地震响应与减隔震措施

以川藏铁路近断层地震区某大跨度上承式钢桁拱桥设计方案为工程背景,采用反应谱法和时程分析法进行拱桥地震响应分析,并根据计算结果提出合理的减隔震措施建议。研究结果表明:拱桥结构首阶振型为拱梁横向对称弯曲,且反应谱法和时程分析法中横桥向响应均大于顺桥向响应,说明拱桥的横向为抗震的不利方向;由于近断层三向地震波的影响,桥梁结构弹性时程分析法的结构响应多大于相应地震水准下反应谱法的结构响应;未设置减隔震措施时,桥梁应力、内力及变形普遍不满足本桥的抗震设防要求;设置"摩擦摆支座+纵向阻尼器"减隔震措施后,桥梁自振周期有所增加,桥梁应力、内力及变形均明显减小,可满足川藏铁路桥梁更高设防目标的要求。     

赣龙铁路吊钟岩主桥钢骨架及转体设计

赣龙铁路吊钟岩特大桥主桥为劲性钢管骨架钢筋混凝土上承式拱桥,设计跨度140 m。拱肋采用劲性钢管骨架,转体合龙,挂模施工外包混凝土,较好地解决了桥梁施工对桥下公路行车的干扰。介绍劲性钢管骨架计算方法、结构设计及骨架转体构造。     

通航河道大跨度无支架钢管拱桥施工技术

介绍通航河道大跨度无支架钢管拱桥施工技术,包括拱肋、劲性骨架的拼装和整体吊装技术、拱肋混凝土的压注技术、系杆混凝土施工技术、中横梁施工技术以及整个施工过程中拱肋线形的控制技术,可对同类施工提供借鉴。     

宜万铁路落步溪大桥178 m混凝土拱桥设计

介绍宜万铁路落步溪大桥178 m双线铁路劲性骨架混凝土拱桥的设计。包括拱顶结构、桥面纵梁、拱上立柱的设计,拱肋中心距的选择、拱轴系数的选择、拱肋截面高度的选择、钢骨架的构造,桥梁的动力线性分析等。     

吊钟岩大桥主拱劲性钢管骨架转体施工技术

吊钟岩大桥主跨为跨度140 m上承式拱桥,拱肋为劲性钢管骨架混凝土箱形结构.文章重点介绍钢管骨架转体施工中的施工控制计算模型、转体施工技术要点及施工应力、位移的监测情况.     

跨越峡谷大跨度缆索吊设计及应用

结合云南某新建铁路劲性骨架混凝土拱桥实际,针对劲性骨架吊装、拱肋混凝土浇筑和拱上结构施工的工程特点,对大跨度缆索吊装体系进行初步设计,确定了缆索吊的基本参数,通过荷载计算,对主索等关键结构和部件进行分项设计,可为类似工程提供参考.     

城市大跨度钢桁拱桥抗震体系对比分析

以某城市大跨度钢桁拱桥为工程背景,以结构抗震体系及抗震性能评价为研究重点,建立了全桥空间有限元模型,采用时程反应分析方法对该桥进行了地震反应分析。结果表明:采用传统抗震体系,主拱拱脚横桥向地震反应控制主拱上部结构设计。采用传统抗震体系,在E2地震作用下桥跨下部结构保持轻微损伤很难,下部结构抗震设计困难,工程投资大幅增加。采用减隔震支座后,主拱控制截面的地震应力减震效果显著。同时该体系显著降低了V撑及桩基础的地震内力,明显降低了配筋率需求,显著提高了结构的抗震性能,工程投资节省显著。     

劲性骨架钢筋混凝土拱桥拱肋设计

大瑞铁路澜沧江特大桥主桥为342 m上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,主要介绍了该拱桥拱肋的设计和施工过程,选取板梁单元模型的参数,对拱肋施工过程进行模拟,通过计算表明拱肋具有良好的受力性能,可为同类桥梁提供借鉴。     

重载铁路中承式拱桥拱肋方案设计研究

蒙华铁路龙门黄河大桥采用中承式拱桥方案,拱肋为主要受力结构,承受轴向压力。结合拱跨与拱肋的匹配性和历史统计资料,从拱轴线形及系数、拱肋横倾角、截面构造、横向联接系、结构自重、拱肋刚度和稳定性、施工方法及工期、后期运营养护维修等方面,对钢管混凝土桁式拱肋和劲性骨架拱肋两种拱肋方案进行对比分析,最终选定钢管混凝土桁式拱肋方案。     

钢管混凝土拱桥的地震响应计算

以某钢管混凝土拱桥为工程背景,利用改进的鱼骨式桥道系模型建立该拱桥的有限元模型,以EI-Centm地震波为地震作用输入,使用Wilson-θ法来求解拱桥在地震作用下的随机振动问题.文中给出了拱顶的位移时程以及拱肋各处的内力峰值,计算表明拱肋在地震作用下最不利位置在拱脚处.     

沪昆客专北盘江特大桥劲性骨架施工控制研究

沪昆客专北盘江特大桥为主跨445 m的上承式钢筋混凝土拱桥,采用钢管混凝土劲性骨架法施工。该桥劲性骨架结构复杂,工艺流程多,作业难度大(高空300 m),安装节段多(40节段),悬臂长度长(222.5 m)。通过布设严密的控制网,实施合理的劲性骨架施工方案,通过劲性骨架工艺过程控制及浇筑过程中的应力及线形控制,实现劲性骨架的顺利施工。从原材料采购下料,单元件加工、组拼、胎架预拼及架设安装等各个环节严格把控,以实现成拱后线形、结构应力及焊缝质量均符合设计及要求。研究成果对同类型桥梁施工提供参考和借鉴。     

基于行波效应的大跨度上承式劲性骨架拱桥抗震性能分析

以一座高速铁路大跨度上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为工程背景建立动力计算模型,采用非线性时程法对比分析不同波速行波激励下和一致激励下结构的地震响应,研究软钢阻尼器对该桥的减震效果。结果表明:该桥前8阶振型中有一半出现拱上立柱纵向弯曲振动,交界墩振动表现明显;行波效应会增大拱肋的轴力,增大拱脚和1/4拱肋的弯矩,减小拱顶的弯矩。拱肋不同位置的内力响应随波速的变化规律基本一致,但拱脚对行波效应更加敏感。行波效应对各拱上立柱墩底的内力影响规律不一致。行波效应会增大交界墩顶纵向最大位移,但会减小墩梁相对纵向最大位移。软钢阻尼器对拱桥减震效果明显,在拱上立柱安装软钢阻尼器,其位移减震率达到43.5%,弯矩减震率达到60.5%。其余立柱的弯矩和位移均有所减小。     

基于MPA考虑土-结构相互作用的RC框架抗震性能的研究

采用ATC-40推荐的土集中参数模型,将土-结构相互作用引入MPA分析中,并考虑重力荷载下的P-Δ效应,研究RC框架的抗震性能。利用SAP2000对一10层RC框架分别进行考虑SSI的MPA分析、Accel和Mode1侧向加载模式的Pushover分析以及非线性动力时程分析,进行不同场地类型下结构抗震性能的评估。多遇地震结果表明:考虑SSI的MPA分析最接近时程分析的结果,顶点位移和层间位移角误差分别在10%和20%以内。罕遇地震结果表明:考虑SSI效应后,常规Pushover分析的误差较大,已不能满足精度要求;而考虑SSI的MPA在一定程度上能评估结构的抗震性能。若结构未倒塌,考虑SSI的MPA能较好地估计塑性铰的分布;若结构倒塌,考虑SSI的MPA得到的梁铰分布与时程分析较一致,然而低估了底层柱铰的塑性变形,但不影响对结构薄弱层的判断。     

轻骨料混凝土桥梁地震易损性分析

为提高强震区桥梁的抗震性能,采用轻骨料混凝土替代普通混凝土以降低结构自重、提高墩柱变形能力,从而降低地震响应。以一座强震区典型中小跨径连续梁桥为研究对象,基于OpenSees建立轻骨料混凝土桥梁有限元分析模型,进行非线性时程分析,生成地震易损性曲线来评估桥梁的抗震性能。研究结果表明:与普通混凝土桥梁相比,仅上部结构或下部结构采用轻骨料混凝土对降低桥梁整体的损伤概率并不明显,而全桥均采用轻骨料混凝土的桥梁能够显著降低桥墩、桩基和支座的损伤概率以及桥梁整体的损伤概率。建议在强震区进行桥梁建设时,全桥均采用轻骨料混凝土来替代普通混凝土以提高桥梁抗震性能。     

大跨度劲性骨架拱桥外包混凝土方案优化

研究目的:劲性骨架拱桥以其刚度大、跨越能力强和能较好地适应山区峡谷地形等优势逐渐成为山区铁路大跨桥梁的一种主选结构形式。但是,采用该方法施工的拱肋需要经历一系列的体系转换,受力非常复杂,往往控制设计。本文以沪昆高铁北盘江特大桥为例,系统介绍劲性骨架混凝土拱桥在施工过程中的计算方法及主要影响因素,研究拱肋在施工过程中的受力状态及控制因素,分别从横向分环和纵向分段两个方面对比分析多种外包混凝土施工方案,以期为类似拱桥的设计提供参考和依据。研究结论:(1)随着截面横向分环数的增加,骨架的受力将明显降低,表明分环数量的多少直接影响着拱桥的受力,要保证分环数量不宜过少;(2)纵向分段数量并不是越多越好,尤其是工作面交界处未包混凝土的弦杆处于较不利状态;(3)本次提出的优化方案有利于降低拱顶上弦的最大应力,避免了工作面处的应力突变,保证整体受力均匀,达到了工序优化的目的。     

行波效应下劲性骨架混凝土拱桥地震响应规律分析

采用SAP2000建立了基于大质量法的动力分析模型,选取了4条NGA-West2数据库中与实际工程场地条件类似的地震波通过调幅后作为输入地震动,研究了行波效应对大跨度铁路劲性骨架混凝土拱桥地震响应的影响规律。研究结果表明:大跨度铁路劲性骨架混凝土拱桥在非一致激励下交界墩伸缩缝位移和主拱拱脚及主拱L/4处弯矩随相位差的变化具有周期性,且变化周期与结构1阶纵向自振周期基本一致,在相位差为结构1阶纵向自振周期的2n倍(n为整数)时结构响应处于峰值,在(2n+1)/2时结构响应处于谷值;跨中伸缩缝位移、拱顶轴力在非一致激励下分别为一致激励下的50~150倍,100~300倍;由于行波效应加剧了结构地震响应,在进行大跨度劲性骨架混凝土拱桥抗震设计时应考虑行波效应对结构关键部位的影响。     

一致激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间地震响应分析

基于多自由度空间结构体系地震响应分析的基本理论,利用ANSYS建立空间有限元模型,采用动力时程分析法分析一座大跨度连续钢桁架柔性拱桥在一致激励不同地震工况作用下的空间地震响应。研究结果表明:一致激励作用下,拱肋轴力、主桁弯矩峰值均出现在拱脚和边墩附近,拱肋横向位移峰值出现在每跨拱顶截面,纵向位移峰值沿桥长变化平缓;横向激励对横向位移影响大,对纵向位移影响小,纵向激励对纵向位移影响较大,对横向位移影响较小,竖向激励对水平位移影响较小;地震波组合输入对结构内力影响较单向输入大。建议在大跨度连续钢桁架柔性拱桥抗震设计中充分考虑地震空间特性,提高桥梁横向刚度,优化拱脚、边墩附近结构设计。