基于行波效应的钢管混凝土拱桥地震反应分析

基于多点激励的运动方程,在考虑行波效应的前提下,应用有限元软件ABAQUS,对某下承式钢管混凝土拱桥(倾斜拱肋、倾斜吊杆)建立全桥模型,进行自振特性及地震反应分析。由2~4阶振型表明,桥面梁系刚度大于拱肋刚度;由6阶以后振型表明,桥面外刚度大于面内刚度,在低频区主要是面内振动为主。由地震反应分析结果表明:行波效应使钢管混凝土拱桥结构内力有不同程度的增大,拱脚轴力比弯矩增幅更大,增幅与加速度峰值无正比关系,当超过临界波速后拱脚弯矩增幅开始反弹。临界波速与结构动力特性、地震波频谱特征等因素有关。另外,行波效应对拱桥控制截面位移影响比较复杂。     

考虑河谷场地效应的大跨度拱桥的地震响应分析

为研究V型河谷场地效应对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应影响,以某大跨度钢管混凝土拱桥为工程背景并简化V型河谷场地模型,建立河谷-拱桥有限元模型,讨论在SV波作用下对桥梁的地震响应影响。结果表明:由于地震荷载是均匀作用在场地,且河谷-拱桥有限元模型是轴对称模型,因此得到的拱桥主拱圈的内力和位移响应趋势是对称分布;不同地震波作用下得到的主拱圈内力和位移响应大小不同,这和拱桥拱脚与场地连接部位的地震动强度和地震波的频谱特性有关;在进行桥梁抗震设计时,SV波作用下拱桥关键部位应重点关注。     

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,使用现有规范的计算公式进行承载力验算。结果显示:空心钢管混凝土方案与原实心钢管混凝土方案相比,拱肋各杆轴力有明显减少,不同杆件、不同主拱圈截面弯矩有减少亦有增加,不同方案对挠度的影响不大,空心钢管混凝土构件均满足承载力要求。分析结果表明空心钢管混凝土代替钢管混凝土的新思想具有可行性,可以减小大跨度拱桥整体自重,减少混凝土用量,降低拱肋上、下弦杆轴力,在提高大跨度拱桥整体力学性能和经济性方面具有一定优势。     

桥道系对中承式钢管混凝土拱桥地震响应的影响

针对浙江某跨径308m中承式钢管混凝土拱桥的特点, 建立了精细的有限元计算模型并分析其模态特性及其在地震动作用下,桥道系的参与以及桥道系刚度、质量变化对拱桥位移、内力的影响.分析表明对于大跨度中承式钢管混凝土拱桥的地震响应,桥道系的影响不容忽视,桥道系刚度、质量变化对拱肋的影响不同,拱脚附近截面内力对桥道系刚度的变化最为敏感.     

桥道系对中承式钢管混凝土拱桥地震响应的影响

针对浙江某跨径308 m中承式钢管混凝土拱桥的特点,建立了精细的有限元计算模型并分析其模态特性及其在地震动作用下,桥道系的参与以及桥道系刚度、质量变化对拱桥位移、内力的影响。分析表明：对于大跨度中承式钢管混凝土拱桥的地震响应,桥道系的影响不容忽视,桥道系刚度、质量变化对拱肋的影响不同,拱脚附近截面内力对桥道系刚度的变化最为敏感。     

大跨度CFST拱桥地震反应的地面运动模拟

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里对大跨度钢管混凝土(CFST)拱桥地震反应分析.该大桥的有限元模型是采用双单元对该拱桥拱肋进行模拟,输入E 1-Centro波对该桥进行时程分析,通过分析得出了两种方法的结果是一致的,都是大跨度钢管混凝土拱桥地震反应分析有效的方法.     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。     

哑铃型钢管混凝土拱肋吊杆锚固区局部应力分析

为掌握哑铃型钢管混凝土拱肋吊杆锚固区的受力特性,以某拱桥局部锚固区域为研究对象,采用有限元软件建立拱肋吊杆锚固结构模型,并进行计算分析。结果表明,吊杆开孔对钢管混凝土拱肋有一定消弱作用,开孔处钢管和混凝土应力集中明显,但远小于钢材和混凝土材料强度设计值,具有较高的安全系数。     

钢管混凝土拱肋有限元模拟的影响因素分析研究

对某500 m级钢管混凝土拱桥的拱肋两种模拟方法进行了详细的研究,借助Midas/Civil软件,采用联合截面和双单元法分别建立全桥空间有限元模型,对比分析了两种方法对各主要施工阶段关键截面的钢管应力、核心混凝土应力及位移的异同。并对拱肋模拟的影响因素进行了分析,可为相关大跨径混凝土拱桥提供参考。     

车辆作用下大跨钢管混凝土拱桥舒适性研究

以某钢管混凝土拱桥为工程背景,对移动车辆荷载作用下大跨钢管混凝土拱桥的舒适性进行了研究。利用Midas/Civil建立有限元模型,计算出拱桥上节点在移动车辆荷载作用下的振动响应,包括各节点的速度以及加速度。根据各节点的最大速度利用振动感觉指标对拱桥进行舒适性研究。结果表明:车辆超速和拱肋刚度变小等情况会造成拱桥上行人舒适度降低。     

考虑地基-结构相互作用的钢管混凝土拱桥非线性地震响应

考虑地基-结构相互作用情况,研究了上承式大跨度钢管混凝土拱桥线性及非线性地震响应.以其上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,以三维粘弹性人工边界模拟远场地基的辐射阻尼和弹性恢复性能,建立了包括基岩和上部桥梁的整体分析模型,沿纵桥向输入amax=0.2g迁安地震波,在考虑地基-结构相互作用条件下研究了上承式大跨度钢管混凝土拱桥线性及非线性地震响应.研究表明非线性行为在桥梁进行地震响应位移分析时是不可忽视的,考虑非线性后拱肋地震响应位移计算结果增大,主拱肋部分截面弯矩My、Mz大于线性计算时结果;下弦管轴力在拱脚附近非线性计算时结果大于线性计算时结果,但幅度不大,在跨中附近非线性计算时结果小于线性计算时结果.     

钢管砼拱桥施工及成桥阶段拱肋静力分析

拱肋是钢管砼的主要受力结构,文中介绍了该拱桥的施工过程,通过Midas有限元程序建立钢管砼拱桥的空间计算模型,对钢管砼拱桥进行施工及成桥阶段拱肋的静力分析,分析了拱肋的位移、应力等随施工阶段变化的规律,并对该桥在施工及成桥阶段的力学行为进行了研究。     

横撑及桥面系对钢管混凝土拱桥动力响应的影响分析

横撑和桥面系作为钢管混凝土拱桥的重要组成部分对结构整体动力响应会产生很大的影响。以茅草街大桥为例,建立了中承式钢管混凝土拱桥不同横撑和桥面系布置形式的有限元模型,采用三向地震波同时输入的形式,得到6种工况在相同地震波作用下的不同动力响应,提取出拱肋的弯矩和位移包络图,并对面内弯矩、面外弯矩、竖向位移、横桥向位移进行了比较和分析。结果表明,桥面系对拱肋的响应影响很大;拱肋与桥面系结合处位移、内力均较大,在设计中应予以关注;在保证横向刚度的前提下,横撑需进行优化布置,以使得拱桥动力响应更加合理安全。     

钢管混凝土拱桥拱肋侧倾角对稳定性影响的研究

钢管混凝土拱桥可以通过拱肋侧倾来提高横向整体稳定性。本文利用有限元方法研究了钢管混凝土提篮拱桥的拱肋侧倾角对稳定性的影响,给出了拱肋的合理侧倾角。结果表明,在拱肋横向联系很强大的情况下,拱肋内倾对提高横向稳定性的作用不明显。     

关于《公路钢管混凝土拱桥设计规范》中拱肋刚度取值问题的探讨

针对钢管混凝土拱桥设计时拱肋刚度取值方法各异的问题,即现行《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T D65-06-2015)采用统一理论,而《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB50923-2013)采用叠加理论。以实桥工程为依托,采用有限元分析的方法,对钢管混凝土拱肋在不同计算理论下的内力和位移进行分析。结果表明,两种理论下钢管混凝土拱肋轴力几乎没有变化,而弯矩则有较大差异,同时拱肋位移也相差较大。对其原因进行探究,为工程实践提供参考。     

初始缺陷的大跨径钢管混凝土拱桥安全稳定性评估

初始缺陷的发生不仅会降低结构的承载能力,还会对后续的施工安全产生巨大的影响,不利于保证拱桥结构的整体稳定性。基于此,以某拱桥项目为实例,结合稳定性分析理论,通过空间有限元模型的建立,对成桥状态稳定性分析,由此总结出初始缺陷对钢管混凝土拱桥稳定性的影响,包括拱肋初始几何缺陷、拱肋内倾角、拱肋混凝土浇筑缺陷等内容,为正确评估大跨径钢管混凝土拱桥的稳定性提供参考。     

脱粘对桁架式钢管混凝土拱肋刚度影响研究

定量分析了钢管与核心混凝土之间的脱粘对桁架式钢管混凝土拱桥整体刚度的影响程度.基于完全脱粘计算模型,以一桁架式钢管混凝土悬臂梁为例,揭示了脱粘使桁架式钢管混凝土拱肋抗弯刚度降低的机理.采用有限元方法,以一桁架式钢管混凝土拱肋为例,分析了在完全脱粘情况下矢跨比、桁高、钢管壁厚和荷载作用方式对桁架式钢管混凝土拱肋刚度的影响...     

脱空对四肢格构式异型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响分析

拱肋混凝土脱空是钢管混凝土拱桥突出问题之一,以一座四肢格构式异型钢管混凝土拱桥为研究背景,在考虑材料和几何非线性的基础上,基于ANSYS有限元分析模型,探讨了拱肋脱空位置、截面脱空率等因素对拱桥极限承载力的影响。     

大跨度中承式钢管混凝土拱桥的面内动力特性分析

采用钢管混凝土组合性能指标和纤维单元法建立钢管混凝土空间梁单元,用该单元模拟拱肋弦杆形成空间有限元模型。通过对大量不同跨度大跨度中承式钢管混凝土拱桥的模态分析,得到其面内反对称和对称第一阶振型的振动频率,一些桥梁的计算结果得到了试验数据的验证。根据这些计算结果统计得到反对称和对称基频的简化公式。     

变截面钢管混凝土桁架拱桥拱脚应力分析及抗裂预防措施

钢管混凝土桁架拱桥拱脚为拱肋、系梁、端横梁、支座的交汇部位,受力复杂,在设计考虑不充分或施工过程中处理不当,容易导致拱脚裂缝的产生,影响结构的耐久性。该文以蒲山特大桥为例,借助有限元程序Midas/Civil建立了变截面钢管混凝土桁架拱桥及其拱脚的三维有限元模型,进行了拱脚在荷载及自重作用下的空间应力分析,提出拱脚抗裂的预防措施。