大跨度桁架拱外包混凝土吊架法施工技术

成贵铁路鸭池河特大桥为主跨436m中承式钢-混结合提篮式拱桥,拱肋为钢桁架外包混凝土结构。拱肋外包混凝土采用吊架法施工。吊架由底模系统和侧模及其桁架组成,通过吊杆锚固在桁架拱下弦杆上。外包混凝土分节段分层浇注,施工过程中,采取增加上下弦连接杆、及时安装横撑和张拉扣索等技术措施控制桁架拱的附加应力。实践证明,该项施工方法中,吊架结构设计布置合理、操作安全简便,能控制主体结构的附加应力满足设计要求。     

成贵铁路贵州鸭池河特大桥钢桁拱肋顺利合龙

正2016年11月18日,成贵铁路贵州鸭池河特大桥钢桁拱肋最后一吊钢梁架设完毕,钢桁拱肋顺利完成合龙(见图1)。后期将进入拱上外包混凝土施工和主梁施工。成贵铁路贵州鸭池河特大桥位于贵州省黔西县铁石乡米新寨村,为跨越鸭池河的一座高速铁路桥梁。大桥结构形式采用中承式空腹钢桁-混凝土结     

V形刚构组合拱桥拱脚局部受力分析与钢束布置优化研究

拱脚作为拱桥的关键部位,其受力性能对全桥至关重要。文中以广东茂名清福港大桥为研究背景,运用ABAQUS软件对拱脚局部进行分析,对拱脚处预应力钢束布置进行优化。计算结果表明,拱脚大部分区域以受压为主,应力分布均匀,总体受力合理,但在混凝土拱肋顶表面及混凝土拱肋与跨中方向箱梁表面连接处附近存在明显的应力集中现象;采取优化预应力钢束布置措施可改善混凝土拱肋顶表面局部应力集中现象。     

含钢率对正常使用极限状态下总溪河钢管混凝土拱肋应力影响分析

含钢率是影响钢管混凝土拱桥拱肋受力的重要参数,为研究含钢率对大跨度钢管混凝土拱桥拱肋钢管和管内混凝土应力的影响规律,模拟钢管混凝土拱桥施工过程,采用三阶段应力叠加法,分析了含钢率影响拱肋应力的机理。以贵州省总溪河大桥为例,采用有限元方法进行了计算验证。计算结果表明:在荷载不变的情况下,含钢率减小会使得正常使用极限状态下钢管与混凝土的应力增加,但钢管与混凝土应力增加的幅度要小于含钢率减小的幅度。含钢率减小虽然会降低钢管混凝土拱肋的刚度和极限承载力,但对于正常使用极限状态下充分发挥混凝土的承载作用是有利的。     

成贵铁路鸭池河特大桥主桥施工技术

成贵铁路鸭池河特大桥为主跨436m的钢-混凝土结合拱桥,两拱肋和交界墩采用一体式拱座基础,拱肋采用钢桁-混凝土结合结构,主梁采用单箱三室预应力混凝土结构。拱座采用分台阶斜向推移式连续浇筑工艺施工;拱座先预留锚栓区,拱脚节段整体在支架上精定位后,锚栓区与拱座混凝土一起浇筑;拱肋节段利用缆索吊机起吊,斜拉扣挂法安装,拱段在组拼场内和拱顶二次横移到位,施工时增设了临时抗风横联;双侧拱肋采用大节段同步配切合龙技术合龙;拱肋外包段混凝土从下往上分两环、逐段施工,结合段混凝土采用分节段现浇施工,施工时保留部分扣索、锚索,并二次张拉;有吊杆区长204m主梁采用分节段全吊架法施工。     

中承式集束钢管混凝土拱桥的加固设计研究

针对某中承式集束钢管混凝土拱桥的维修加固,结合桥梁病害检测和数值仿真结果,提出了3种桥面系改造加固方案。多方比选的研究结果表明,若不考虑管芯混凝土收缩,拱肋应力偏小,而管芯混凝土压应力偏大,拉应力偏小;采用支架灌注的方法可减小拱肋应力,但会增大管芯混凝土压应力,减小管芯混凝土拉应力;方案2通过将桥面系更换为钢纵、横梁格构体系、更换吊杆可有效改善原拱桥结构受力,提高了结构承载能力。本研究可为同类桥梁加固改造设计提供参考。     

基于钢管混凝土拱桥检测结果的主拱肋病害评估

为探讨钢管混凝土拱桥核心受力部位主拱肋病害(钢管中混凝土发生空洞,脱粘等)的评估及加固方法,以某既有钢管混凝土拱桥(上承式有推力无铰拱桥,净跨160 m)为背景,通过敲击法和超声法相结合对钢管拱混凝土密实度进行检测,通过动、静载试验对桥梁整体结构受力性能进行测试.基于实测结构受力行为,利用有限元软件对主拱肋钢管混凝土不同状态下的应力进行分析,以此为参照,对主拱肋病害进行评估分析.评估结果表明,主拱肋的主要病害为钢管混凝土的脱粘而产生的混凝土局部受力截面削弱,主拱肋跨中截面应力校验系数的异常偏大仅为结构局部病害.基于评估结果提出以压浆的方式进行拱肋加固,加固后的结构整体受力能满足设计荷载要求.     

上承式钢管混凝土拱桥拱肋混凝土非对称灌注结构安全性研究

为掌握拱肋钢管内混凝土不对称灌注对结构安全性的影响规律,利用有限元方法对南浦溪特大桥拱肋钢管内混凝土左右幅非对称顶升灌注过程中结构的变形、应力及稳定性进行了分析。计算结果表明：非对称灌注过程中,先灌注侧拱肋下挠量大,两侧拱肋挠度差值随完成灌注的拱肋数量增多而逐渐减小,灌注完成后,横截面对称位置处拱肋竖向挠度对称;整个施工阶段拱肋应力大于横撑应力,尤其是首灌混凝土过程中拱肋应力较大,应重点关注;首灌混凝土完成时结构的稳定安全系数最低,随着混凝土逐步完成灌注,结构的稳定安全系数逐渐增大;结构初始几何缺陷对结构的稳定性不利,应以考虑结构初始几何缺陷的稳定系数来评价结构的安全性。     

钢管混凝土拱桥拱肋浇注顺序优化研究

钢管混凝土拱桥拱肋安装完毕后,有多种浇注拱肋内部混凝土的方案,而不同方案对拱肋产生的内力、位移及稳定安全性都有较大的影响。为了获得最优的拱肋混凝土浇注方案,采用三维有限元分析软件模拟钢管混凝土哑铃型截面拱肋内混凝土4种浇注方案,分别从应力、变形和稳定性3个方面对比不同浇注方案间的差异。研究结果表明:随着施工阶段的增加,结构的应力、变形增大,稳定性减小;初始施工时浇注相同部位混凝土对应的最大应力、变形和稳定性系数是相同的,已完成的施工阶段会对后续施工阶段的应力、变形和稳定性产生影响;相对于其他方案,先下拱肋后上拱肋的浇注顺序下结构在整个施工阶段应力、变形幅值较小,稳定性较好。     

钢管初应力对大跨度哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力影响研究

钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响？至今没人提出具体的研究数据。根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱肋的极限承载力影响。结果表明初应力的存在使拱肋的极限承载力降低,最大可达到接近20%,并且不同的含钢率,不同的初应力系数,其折减速率不尽相同。为保证钢管混凝土拱桥设计与施工安全,建议初应力系数控制在0.6以内。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注过程稳定性研究

为指导钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注施工,以主跨575m的中承式钢管混凝土拱桥——广西平南三桥为背景,基于稳定性基本理论,建立主桁拱结构的有限元模型,对拱肋混凝土灌注过程中主拱肋的线形、应力和稳定性进行研究。结果表明:混凝土由拱脚灌注到拱顶过程中,主拱肋存在横向偏位和竖向偏位,灌注初期的偏位大于灌注后期,跨中截面的偏位大于其它截面;拱肋混凝土灌注过程中,钢管和核心混凝土的应力不断变化,最大应力主要集中在拱脚截面,且小于材料的允许值,钢管应力变化幅度大于混凝土应力变化幅度;结构稳定系数逐渐降低,灌注初期结构的稳定系数降低幅度大于灌注后期结构的稳定系数降低幅度。     

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。     

蝴蝶拱空间受力特点及承载能力研究

该文以一座实际蝴蝶钢拱桥为对象,通过建立全桥三维有限元模型,应用弹塑性和几何非线性计算方法,分析了全桥的应力和变形,并通过对变形最大的小拱肋拱顶截面的变形分析,研究了异型拱肋的稳定特性。结果表明拱肋的局部失稳对结构整体极限承载能力不取控制作用。同时比较了大拱肋和吊杆的应力和变形随荷载系数的变化的特征,数据显示吊杆的刚度对结构的承载能力有较大的影响。     

钢管初应力对大跨度哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力影响研究

钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响?至今没人提出具体的研究数据.根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱肋的极限承载力影响.结果表明初应力的存在使拱肋的极限承载力降低,最大可达到接近20%,并且不同的含钢率,不同的初应力系数,其折减速率不尽相同.为保证钢管混凝土拱桥设计与施工安全,建议初应力系数控制在0.6以内.     

异型钢管混凝土拱结构多元回归优化分析

为探讨多拱肋宽幅异型钢管混凝土拱桥多个结构参数对结构行为的影响，基于多元回归分析软件Design-Expert,得出考虑多因素交叉影响响应的回归公式，取关键节点(截面)力学响应为控制目标，对结构进行优化验证。结果表明：利用实验设计给出多元回归公式，可不必再进行数值或解析分析就能得到桥梁结构响应；在二阶交叉参数中，拱肋钢管壁厚与边拱吊杆张拉力、拱肋钢管壁厚与中拱吊杆张拉力、拱肋钢管壁厚与水平拉索张拉力这3种参数交叉作用对边拱拱顶应力影响显著；拱肋钢管壁厚与水平拉索张拉力、边拱吊杆张拉力与水平拉索张拉力这两种参数交叉作用对中拱拱顶应力影响显著。当拱肋钢管壁厚参数水平为0.697 9,边拱吊杆张拉力参数水平为-0.056 1,中拱吊杆张拉力参数水平为0.378 7,水平拉索张拉力参数水平为-0.132 2时，桥梁结构响应获得较好优化效果；分析优化后的修正数值模型，桥梁结构变形、内力和应力均有明显减小，优化效果较显著。     

V型刚构连续梁组合拱桥拱肋混凝土灌注顺序仿真分析研究

V型刚构连续梁组合拱桥是充分将钢管混凝土拱桥和V型刚构桥的各自造型、美观、受力等优点融合一体的一种新型桥梁结构形式。不同的拱肋混凝土顶升灌注施工顺序,对主拱肋钢管应力和变形会产生不同的影响。通过V形刚构加拱组合结构拱肋混凝土采用上述两种顶升灌注施工顺序进行仿真模拟分析,主要目的是研究两种拱肋混凝土顶升灌注对V型刚构连续梁组合拱桥主拱肋应力和变形的影响。     

大跨度钢桁-混凝土结合拱桥拱脚精定位安装施工技术

结合成贵铁路贵州鸭池河特大桥施工实例,介绍大跨度钢桁-混凝土结合拱桥拱脚精定位施工技术。介绍了拱脚定位支架的设计及计算分析,拱肋钢结构锚栓与首节段拱肋钢结构整体定位预埋的施工方法、工艺流程和注意事项,确保了拱脚整体施工质量。     

利用ANSYS的钢管混凝土拱梁组合桥分析

为研究钢管混凝土拱梁组合桥的受力形态,运用ANSYS软件对某一钢管混凝土拱梁组合桥分别建立了全桥整体模型、主拱局部模型以及主拱屈曲模型。计算了主梁及主拱受力,验算了主拱连接钢缀板及钢锚箱应力,进行了主拱屈曲分析。结果表明,桥梁受力满足规范要求,结构安全可靠,主拱不会发生失稳现象。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土桁架拱桥设计

为避免或缓解拱肋钢管与混凝土界面的脱粘或脱空,对钢管混凝土拱桥中的拱肋和节点受力性能的不利影响,提出在钢管混凝土拱肋中设置PBL纵肋,形成一种新型的PBL加劲型钢管混凝土拱桥形式。结合青海省西宁市采用"PBL加劲型矩形钢管混凝土桁架拱桥"结构形式的某在建桥梁,首先从下层拱肋、桁架-拱组合体系两个层面对该桥进行受力分析;根据主桥结构的受力特点,采用有限元数值模拟方法,分别建立腹杆受力较大的节点的局部精细化有限元模型、典型拱肋节段模型,研究节点的局部受力情况、太阳辐射下拱肋钢管与混凝土的界面受力性能。研究表明:梁肋在靠近拱顶附近时的轴向压力最大,此后其轴力迅速变小;拱顶处的拱肋轴向压力最小,此后迅速增大,并在拱脚处达到最大;腹杆作为梁肋与拱肋之间的传力构件,将整个结构连接成整体,使整个桁架结构共同受力;靠近拱顶、且腹杆受力较大的节点受力较为复杂。设置PBL纵肋能明显减小节点的传力长度、缓解节点的应力集中和变形程度,从而改善节点的受力性能;能明显缓解太阳辐射作用下钢管与混凝土的脱粘和脱空,从而保证拱肋的运营安全;该桥不仅满足使用功能的要求,与环境协调、造型美观,且受力较为合理,整体应力水平不高,满足安全的要求。     

钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析

针对钢管混凝土拱梁组合桥在整体架设过程中,钢系梁稳定性差、混凝土系梁需配置较多预应力钢束的缺点,提出采用钢管劲性骨架系梁的整体架设施工方法。为研究钢管劲性骨架系梁在施工过程中对拱梁组合桥各主要构件的内力分配影响效果,以某公路下承式钢管混凝土拱梁组合桥为背景,采用MIDAS Civil和Abaqus软件分别建立实际桥梁的整体杆系有限元模型和拱脚结点实体有限元模型,对施工阶段各主要构件进行受力性能分析。结果表明:通过分批张拉钢管劲性骨架中的系杆,可以减小各施工阶段钢管劲性骨架的钢管应力;钢管劲性骨架可以有效分担施工过程中的拱肋应力,使拱肋和钢管劲性骨架受力均匀;拱脚结点以纵向受压为主;拱肋受力均匀,稳定计算满足要求;靠近拱脚的吊杆应力稍大于跨中的吊杆应力,吊杆应力满足要求。