低路堤大跨径钢波纹板拱桥受力特征分析

通过对低路堤大跨径钢波纹板拱桥施工过程中拱内壁应变和外壁径向土压力测试,得出不同施工情况下钢波纹板拱桥的受力特征,研究结果表明:(1)拱周填土至拱桥高度一半时,波峰和波谷不同位置受力均发生较大变化,施工时应进行重点观测;拱顶填土过程中,波峰和波谷变化规律呈现出相似周期性和交替性的变化,且同一位置拉、压应变正好相反;(2)施工过程中,拱桥1/8拱、2/8拱、跨中、6/8拱和7/8拱处均出现应力集中,施工时应进行观测;(3)拱外径向土压力随着填土高度的增加而逐渐增大,填土初期增长幅度较小,后期快速增大,且设置加劲肋位置的径向土压力值整体较未设置的增幅大;(4)钢波纹板拱桥采用加劲肋技术可增加波纹板的强度和刚度,有利于结构安全稳定。     

地震作用下多孔钢波纹板拱桥力学分析

为给多孔钢波纹板拱桥的抗震设计提供参考,结合泗洪至许昌高速公路上一座3孔跨径4m的钢波纹板拱桥工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS建立该桥的三维空间有限元实体模型,采用动态时程分析法,对桥梁在人工合成地震波、El Centro波、Taft波3种地震波作用下结构的位移和应力进行分析。结果表明:在同一地震时程激励下,虽然各拱圈空间位置不同,但位移和应力响应的时程曲线走向一致;同一拱圈中,拱弧线拱顶位移比四等分点处位移约小24.9%,应力约小75.2%;不同拱弧线横桥向中部位移比外侧位移约大7.3%,应力约大17.6%;同一位置处边跨拱圈比中跨拱圈位移约大2.5%,应力约大20%。该拱桥结构具有良好的整体抗震性能。     

重载铁路简支钢管混凝土系杆拱桥拱脚应力分析

简支系杆拱桥作为集拱与梁的优点于一身的桥型,充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能。拱脚作为拱桥的重要组成部分,其构造及受力较为复杂。文中以某座跨径54.5m的重载铁路系杆拱桥为例,采用空间有限元软件构建拱脚实体模型,分析拱脚区域在重载作用下,成桥状态时的应力分布。结果表明,拱脚在与主梁及拱肋交接位置处受力复杂,存在部分拉应力,应力集中现象明显,应对相关位置加强构造及配筋措施。     

高填方路基大孔径钢波纹管涵洞有限元分析

通过钢波纹管涵洞管周不同断面的应变值的有限元计算结果与现场实测结果进行对比,采用有限元模型,对不同填土高度在公路-Ⅰ级荷载作用下的钢波纹管涵洞受力变形进行分析。结果表明:管顶0°～管周45°的压应变逐渐增大,而管周150°～180°逐渐减小,管周45°～120°波动变化;波峰和波侧都在管周120°出现最大应变值,而波谷在管周90°出现最大应变值;管周90°、120°应作为重点位置观测。     

砂卵石隧道施工力学效应数值分析

为了研究砂卵石隧道施工过程中支护结构的受力特征,本文借助数值模拟手段,对砂卵石地层隧道力学效应进行了详细分析。研究发现:(1)初期支护在施工过程中出现了应力集中,拉应力集中主要发生在拱顶、拱腰位置;压应力集中主要发生在拱脚、拱顶和拱腰位置。(2)随着施工的推进,应力一直在积累增加,同时压应力和拉应力最大值出现的位置主要在拱脚和拱顶处。其中压应力最大值由拱顶到拱腰再到拱脚,即由上往下转移,并且在下台阶支护施做后,拱脚处压应力突然增大。     

大跨度钢管混凝土桁拱桥拱脚外包段受力分析与优化设计

为研究大跨度钢管混凝土拱桥拱脚结构的复杂构造和受力问题,该文以一座主跨为280 m钢管混凝土桁拱桥为背景,采用Midas/FEA建立基于拱脚和桥面板与钢横梁详细组合单元的全桥模型,详细计算了外包混凝土拱脚结构各构件在恒载和最不利车道荷载作用下的应力响应规律,分析了外包混凝土对拱脚各构件的受力影响。进一步对比分析了加大拱脚钢管混凝土构件直径和加厚拱脚外包钢管壁厚两种优化方案对无外包混凝土拱脚各构件的受力影响规律。计算结果表明:①外包混凝土可有效减小拱脚各构件的应力;②对于无外包混凝土拱脚结构,拱脚下弦杆是控制设计的关键;③增加钢管混凝土拱脚上下弦杆的管径和外包钢管壁厚均可有效减小无外包混凝土拱脚下弦杆的应力;④考虑施工效率和成本,实际工程中建议采用增加钢管壁厚的无外包混凝土拱脚设计方案。     

多孔钢波纹板拱桥结构的稳定性及动力响应分析

对自主设计的三孔钢波纹板拱桥结构进行野外车辆荷载试验,得出了不同车速、不同车道下三孔钢波纹板拱桥动态挠度及冲击系数的变化规律;通过对有限元计算数据与实测数据的对比,验证了建立的模型及边界条件计算结果与工程实际互相吻合。基于该模型,对不同车速下三孔钢波纹板拱桥动力响应进行计算分析,结果表明:当车辆以一定的速度过桥时动力效应比较明显,且速度越快动力效应越大;拱桥的应力幅值并不是随着车速的增加而增大,临界速度为40km·h-1。     

大跨径钢管混凝土拱桥拱脚应力分析

文中结合118m钢管混凝土拱桥实例,采用有限元软件建立拱脚局部实体模型,研究成桥状态下结构的应力分布情况和受力特性,结果表明,钢管混凝土拱脚在梁底支座位置和拱肋与主梁交接位置等的受力较为复杂,应力集中现象明显,应加强对应力较大位置的配筋。     

公路网状吊杆拱桥拱脚局部受力研究

为明确公路网状吊杆拱桥拱脚局部空间受力状态,研究其关键受力特性,以G40江淮运河大桥为背景工程,采用通用有限元软件Ansys建立了中拱脚精细化分析模型,对拱脚局部受力状况进行了研究.结果 表明,各工况下局部应力分布趋势略有不同,但总体应力水平相近,拱脚区域最大等效应力约为245 MPa,未超过材料设计强度,拱脚受力满足相关要求.本研究论述了公路网状吊杆拱桥的拱脚受力特性,保障其结构安全耐久,为公路网状吊杆拱桥的推广应用提供了依据与参考.     

深埋老黄土隧道围岩劣化对支护受力影响分析

为解决围岩劣化所导致的深埋老黄土隧道初期支护破裂问题,以蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土围岩劣化初期支护破裂段为工程依托,通过补勘、数值分析、应力监测等手段对深埋老黄土及围岩劣化工况的支护受力特征作对比分析,得到如下结论： 1）在原围岩参数工况下,喷射混凝土全环受压,上台阶喷射混凝土受力较大,最大压应力位于拱顶,同时上台阶拱脚有较大剪切应力; 2）在围岩劣化但未形成连续滑移面的工况下,上台阶的弯曲压应力显著增大,最大压应力仍位于拱顶,且上台阶拱脚处易发生压剪破坏; 3）在围岩劣化且形成连续滑移面的工况下,最大剪切应力与最大压应力位于同一位置--滑移体与衬砌接触的上部边界,此处易发生压剪破坏且位置随着破裂滑移面的变化而变化,分布范围在上台阶拱腰至拱脚处。     

钱江四桥主跨拱脚节点模型试验分析

钱江四桥是一座大跨径钢管混凝土拱桥,为了了解其关键受力部位拱脚节点在正常荷载和极限荷载下的受力情况,该文采用了1:5缩尺试验与理论计算相比对的方法,以确保其受力的安全性。     

公路钢桥设计回顾(续)

4　钢拱桥4.1　概述对于两岸山峰陡壁水深流急的河谷 ,一般岸边基岩露头 ,岩土强度高 ,最宜修建单跨拱桥。我国大跨单孔石拱桥、钢筋混凝土拱桥比比皆是 ,唯钢拱桥微乎其微 ,即便欧美和日本修建钢桥众多的国家 ,钢拱桥也为数不多。我院在 60年代中期为三线建设的需要设计了跨径 1 80 m的钢肋拱桥填补了这一桥型的空白 ,接着又有了交通部第二公路设计院的钢桁拱桥的设计 ,现两桥相继建成在金沙江上。钢肋拱桥的设计总体上与钢筋混凝土肋拱桥大致相同 ,即荷载通过桥面系传给立柱 ,再由立柱作用于拱肋上 ,拱肋为受力主体 ,最后由拱脚传递到桥台…     

主跨457 m钢箱拱桥弹性稳定及极限承载力研究

柳州官塘大桥为主跨457m中承式钢箱拱桥,拱肋采用单箱单室钢箱截面,为拱肋内倾角度10°的提篮式拱桥。为了研究大跨径提篮式钢箱拱桥的稳定特性,采用ANSYS有限元分析软件APDL参数化建模,分析钢材强度、拱肋安装初始缺陷、拱肋内倾角度对主拱弹性稳定和极限承载力的影响。研究表明:随着钢材强度的增大,极限荷载系数逐渐增大,且基本呈线性比例关系;弹性屈曲分析不能反映钢材强度的影响;随着拱肋内倾角度的增大,弹性稳定系数和极限荷载系数呈先增大后降低的趋势,拱肋内倾角度在12°~13°,具有最大的弹性稳定和极限承载力。     

某桁式组合拱桥新拱脚结点局部应力分析

桁式组合拱桥的新拱脚支撑着中部桁架拱,新拱脚结点构造和受力复杂.以某桁式组合拱桥为例,借助通用有限元程序ANSYS,建立其新拱脚结点局部三维有限元模型,通过提取新拱脚结点处各杆件断面轴向应力沿各条路径的变化图,分析该部位的应力分布特征.分析结果表明:在最不利荷载组合工况下,新拱脚截面上缘、新拱脚处各杆件与新拱脚连接处以及各杆件间连接的圆弧段拉应力均较大,这些位置都容易出现横向裂缝.理论分析结果与实桥病害情况吻合.提出新拱脚结点局部设计的改进思路和方向.     

外力作用下隧道二衬开裂过程的数值分析

应用分布裂缝模型计算钢筋混凝土衬砌及素混凝土衬砌的裂缝开展过程,得到了在不同弹性抗力及松散土压、塑性地压、偏压三种受力模式下的裂缝开展过程及荷载(所有荷载施加范围为90°,下同)。松散土压下,拱顶首先开裂,最终破坏时衬砌裂缝主要分布于拱顶内侧及拱腰外侧;塑性地压下拱脚首先开裂,最终破坏时裂缝主要分布于拱脚外侧及边墙内侧;偏压作用下拱腰首先开裂,最终破坏时裂缝主要分布于拱腰内侧及拱顶外侧;各受力模式下,第一条裂缝产生时的荷载约为极限的荷载的6%～15%,第二条裂缝的开裂荷载约为极限荷载的15%～30%。并且随着弹性抗力的增加,衬砌开裂荷载与极限荷载的比值也相应提高。     

覆土波纹钢板拱桥施工过程的受力分析

基于一座实际的覆土波纹钢板拱桥,利用有限元方法建立了三维空间受力分析模型,采用现行公路规范的方法计算了不同覆土施工阶段的土压力荷载,对该桥覆土的施工过程进行了模拟,计算分析了覆土回填过程中关键截面变形和内力的变化规律。计算和分析结果表明,波纹钢板拱桥的各关键截面变形和内力随覆土回填过程发生较大变化,覆土初期拱两侧受到填土压力的挤压而下挠,同时拱顶处出现了反拱现象,且随覆土高度的增加拱顶处反拱逐渐增大,各截面的应力也均逐渐增大;覆土回填至拱顶之后,随覆土高度的增加拱顶处的反拱逐渐减小,同时拱顶拉应力也明显减小,整个拱圈趋于受压状态。因此,施工中应严格分层对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时结构的位移和应力变化。     

上海市沿浦路跨川杨河大桥主桥设计与施工

上海市沿浦路(现为耀龙路)跨川杨河大桥采用EPC总承包模式建设。主桥为下承式全钢结构提篮拱桥,跨径为152 m,宽度40.5 m。主拱轴线为抛物线,拱肋采用变高度矩形钢箱截面,宽1.8 m,高度由拱顶2.4 m渐变至拱脚3.3 m。主梁采用双边箱截面,梁高2 m,正交异性钢桥面板。主桥上部结构采用少支架的先拱后梁的安装方案。主拱顺桥向分三个大节段~([1])用浮吊架设,岸上钢梁节段也采用浮吊安装,河面上钢梁节段利用主拱上的临时吊耳来提升安装。两岸拱脚之间设置临时水平拉索以平衡施工期间的推力。     

攀枝花市新密地大桥主拱圈设计

攀枝花市新密地大桥为上承式钢筋混凝土箱形拱桥,孔跨布置为(27.5+22.55+189.9+22.55+27.5)m,主拱圈为悬链线无铰拱,采用挂篮悬臂浇筑法施工。主拱圈净跨径182m、净矢高30.333m、净矢跨比1/6、拱轴系数1.988。拱圈截面为单箱双室,高3.5m、宽9.6m。主拱圈的拱顶预拱度设计值为0.36m,为净跨径的1/506。采用MIDAS Civil软件建模进行成桥弹性阶段主拱圈应力验算,结果表明,主拱圈各截面上缘和下缘的正应力均为压应力,关键截面最小压应力为0.97MPa,最大压应力为15.4MPa,无受力裂缝,有利于提高结构耐久性。     

南门溪大桥拱脚不同施工工序时的应力分析与比较

文章以常山南门溪下承式钢管混凝土提篮拱桥为研究对象,并结合该桥原设计及现场变更后的实际施工工序,应用MIDAS/Civil软件,分别进行拱脚应力的仿真分析。从选定的两种荷载工况计算比较表明:不同的拱脚构造及拱脚不同的施工工序,局部应力存在着较大的差异;拱脚原设计的构造无论从整体受力还是局部应力分布上来说均优于实际施工的构造。     

800m级钢-UHPC组合桁式拱桥概念设计与可行性研究

提出了一种特大跨径钢-UHPC组合桁式拱桥新体系。新体系拱桥用UHPC箱型拱肋承受巨大的轴力,采用钢腹杆钢横联规避开裂的风险;相比传统混凝土拱桥,新体系拱桥自重大幅度降低;相比钢拱桥,其不存在厚板焊接困难的问题;采用斜拉扣挂分多次悬臂合龙施工法,扣索只需承受单次合龙的主拱自重并多次循环利用,施工临时措施费用大大降低,因而具有良好的经济性。通过对跨径800m的钢-UHPC组合桁式拱桥的试设计,结果表明:主拱分3次合龙时,斜拉扣挂只需承担36%的主拱自重,拱肋最大压应力为64.9 MPa,无拉应力,各施工阶段的稳定性、应力、刚度等均满足要求。平均每平米桥面主拱圈材料用量指标为:钢材380kg,UHPC 0.61m3,自重2.03t。对比研究表明新型钢-UHPC组合桁式拱桥具有显著的技术经济优势,可适用于500~1 000m级跨径的拱桥。