浅谈钢管混凝土拱桥的发展

钢管混凝土结构在桥梁工程中的应用为现代拱桥向更大跨度发展提供了可能。钢管混凝土拱桥能克服钢桁架拱桥、钢筋混凝土拱桥及圬工拱桥的部分缺陷,使古老的拱式桥梁重新焕发生机,钢管混凝土拱桥以其造型优美、施工方便、跨越能力大等特点愈来愈受到桥梁工程师的青睐。     

基于桁梁实桥试验的钢管混凝土界面传力机制

为分析钢管混凝土桁梁桥的承载性能和钢-混凝土组合作用机理,进行了桁梁上、下弦钢管混凝土界面传力行为实桥试验和全桥板壳-实体有限元参数分析;以主跨71 m的简支半穿式钢桁梁桥为依托,沿其上、下弦杆节间长度范围内共布设102个应变测点,测试并分析了加载车作用下钢管轴向应变分布和钢-混凝土界面传力特征;采用ABAQUS软件建立了试验桥板壳-实体有限元模型,经实测挠度与应变数据验证模型的可靠性后,进行了界面连接状态、界面抗剪刚度、钢管厚度、管内混凝土强度等对钢管混凝土界面传力性能的参数影响分析。分析结果表明:钢管轴向应变分布规律可反映钢管混凝土界面传力的基本特征;钢管混凝土桁架上、下弦杆节点区域均出现界面剪力不均匀分布现象,钢-混凝土界面有效传力范围内钢管轴向应变呈负指数函数分布,其他区域钢管轴向应变保持不变;完全脱黏的钢管混凝土桁架弦杆的钢管轴向应变在节点一定范围内呈二次抛物线函数分布;钢管轴向应变因界面连接状态所表现出的不同应变分布规律和剪力传递长度可用于评价钢管混凝土组合作用强弱和界面工作状态;桁架弦杆的剪力传递长度随钢管厚度和管内混凝土强度的增加而增大,钢管厚度的影响更显著;在钢管混凝土桁架弦杆内设置抗剪连接件可缩短剪力传递长度。      

大跨径钢管混凝土拱桥在空间响应下的地震分析

地震发生时,大跨度钢管混凝土拱桥由于桩土的联合作用、行波效应及多点激励效应等因素的影响,结构受力往往很复杂。针对大跨径钢管混凝土拱桥的抗震现状,提出了通过建立多个空间有限元模型,可实际地模拟钢管混凝土拱桥在地震作用下的多种空间效应。     

桩-土-结构相互作用对大跨度CFST拱桥的地震反应的影响

以某大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象,桩基础与地基采用J.Penzien质量-弹簧体系模拟。大跨度钢管混凝土(CFST)拱桥的三维有限元模型使用ANSYS软件建立,并进行了桥梁的地震反应空间非线性时程分析,主要分析了考虑桩-土-结构相互作用后,在地震动不同输入方式下该桥的地震反应。结果表明,不同的地震动输入方式下,桩-土-结构相互作用对大跨度CFST拱桥地震反应的影响是不同的。     

大跨度CFST拱桥地震反应分析方法研究

介绍了模拟地震反应地面运动的大质量法,并用大质量法和拱脚固定法在有限元软件ANSYS里对一大跨度钢管混凝土（CFST）拱桥（346 m）地震反应进行了分析.通过分析得出两种方法的结果是一致的结论,说明大质量法是大跨度钢管混凝土拱桥地震反应分析的有效方法,也是大跨度结构考虑行波效应和多点激励的地震反应分析的有效方法.     

八字形钢-混凝土组合拱桥的抗震性能研究

介绍了八字形钢-混凝土组合拱桥的基本概念,讨论了其动力特性及其结构性能;采用时程分析方法对其地震响应进行了计算,并与普通钢筋混凝土肋拱桥的地震响应进行了比较。结果表明,八字形钢-混凝土组合拱桥具有很好的延性抗震能力,较普通钢筋混凝土肋拱桥能够抵御更高烈度的地震作用。     

脱空对钢管混凝土拱桥受力的影响分析

脱空对钢管混凝土拱桥受力特性的影响与拱桥的脱空率、含钢率、桁高等参数有关。采用有限元分析方法对脱空状态下的钢管混凝土拱桥状态进行了具体分析,得到脱空对不同拱桥参数如刚度、稳定性及动力特性等的影响结果,为今后钢管混凝土拱桥的设计提供一定的理论参考。     

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.      

核心混凝土对钢管混凝土受剪性能影响的试验

在钢管轻集料混凝土抗剪性能研究的基础上,进行了核心混凝土对钢管混凝土抗剪性能影响的试验．从抗剪试件的变形和应变变化过程的特征人手,分析了不同混凝土类型、不同混凝土强度试件以及空钢管的受力性能差异,对比了核心混凝土在抗剪受力过程中粘结滑移的影响．试验结果表明：钢管混凝土构件在受剪时,钢管对混凝土提供了套箍作用,而核心混凝土填充于空钢管中,可显著提高空钢管的抗剪性能．在参数相同的情况下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土构件的受剪性能相当,混凝土的强度对钢管轻集料混凝土构件的抗剪性能影响不明显．钢管混凝土构件在受剪时,核心混凝土与钢管之间存在微小滑移,对抗剪性能的影响可忽略．     

钢管混凝土拱桥安全评估方法研究及系统开发

针对现有养护规范中桥梁评估部分部件划分不全、权重计算粗糙等缺陷,建立了钢管混凝土拱桥递阶层次模型,并运用基于指数标度的层次分析法计算了部件权重;将部件的设计承载能力与缺损状况作为安全评估指标,结合结构层次分析模型与部件权重,建立了完善的钢管混凝土拱桥安全评估指标体系;运用Visual Basic语言开发了钢管混凝土拱桥...     

基于温度影响的钢管混凝土脱空机理分析

在简要介绍钢管混凝土拱桥脱空现状的基础上,分析不同来源的温差对钢管混凝土交界面的纵向拉应力和径向拉应力的影响。结果表明:在拱肋纵向,水化热引起的温差和日光、大气温度变化引起的温差都会引起交界面中的钢管和混凝土发生相对滑移;在拱肋径向,日光、大气温度变化引起的温差会导致混凝土发生脱空。     

混凝土灌注顺序对哑铃型钢管混凝土拱的影响

组合空间梁单元法是分析哑铃型钢管混凝土拱的一种新方法,该方法可以很容易获得上、下弦钢管、缀板的内力及其内部混凝土内力。运用组合空间梁单元法,开发了计算程序,分析了不同混凝土浇注顺序对哑铃型钢管混凝土拱桥的影响,并得出一些有益结论。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

大跨钢管混凝土拱桥实测与理论温差变形分析

介绍了合阳嘉陵江大桥钢管混凝土拱桥变形观测方法,分析了该桥实测变形及理论温差计算变形之间差异及造成差异的原因,并指出运营多年大跨径钢管混凝土拱桥变形复杂的空间状态,其变形状态往往是不可准确预测。     

钢管混凝土拱桥施工稳定性研究

在拱桥桥型中,钢管混凝土拱桥有着明显的技术优势。但随着钢管混凝土拱桥跨径的增大．稳定性成为制约其发展的主要因素之一。根据钢筋混凝土拱桥失稳的力学状态,分析失稳类型,综合考虑几何非线性和材料非线性,运用有限元理论以及双重非线性的方法分析拱桥结构的稳定性．最后结合工程实例,说明非线性理论的重要性。这一研究对于确保施工安全以及成桥状态达到稳定设计水平具有积极的意义。     

下承式拱桥考虑吊杆失效的稳定性分析

江苏通扬运河大桥为下承式钢管混凝土拱桥,以它为研究对象,采用有限元程序,计算分析拱桥吊杆失效对桥梁空间稳定的影响。计算结果表明,该下承式钢管混凝土拱桥吊杆损伤对桥梁的低阶稳定安全系数影响较小。     

韩江北桥主桥结构动力特性分析

文中以韩江北桥主桥五跨连续无风撑斜靠式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,论述了无风撑斜靠式钢管混凝土系杆拱桥结构动力性能分析理论。利用大型通用有限元计算软件ANSYS建立该桥空间三维分析模型,采用子空间法分析结构的动力性能,确定成桥状态下的自振频率与振型。同时利用钢管混凝土结构设计规程及相关设计理论,对该桥的动力特性进行分析。     

凌云大桥横梁吊装方案比选及稳定性评估

当涂凌云大桥跨径组合为29.4m+80.5m+93m+80.5m+29.4m,中间3跨为中承式钢管混凝土拱桥结构,两端25.55m为上承式钢筋混凝土拱桥(半拱),文章对横梁吊装顺序进行比选,并对所选方案进行静力计算和稳定性评估,验证了所选方案的可行性。     

带肋方钢管混凝土桥墩的经济效果分析

计算比较了钢筋混凝土、方钢管混凝土和带肋方钢管混凝土柱的工程造价,结果表明:带肋方钢管混凝土柱比方钢管混凝土柱节省了约42%左右的钢材费用,降低了35%的工程造价;虽然带肋方钢管混凝土柱的工程造价比钢筋混凝土柱高出了47%,但带肋方钢管混凝土柱的施工方便,且可以缩短一半以上的施工工期;在桥墩中采用带肋方钢管混凝土,不仅使墩身具有较大的强度和刚度,而且使桥墩结构轻巧美观,因而综合经济效果良好。