140m双线铁路上承式劲性骨架混凝土拱桥设计

上承式劲性骨架混凝土拱桥具有适用于地质条件较好的峡谷和山谷地区的优势,是铁路大跨度桥梁的发展方向之一。其拱肋采用劲性钢管骨架,缆索吊装合龙,挂模施工外包混凝土,能够较好地解决桥下山坡陡峻、河谷水深等不利条件对施工的影响,成桥具有造型美观,结构刚度大,后期维修养护小等优点。根据桥址处的地质条件、通航要求、桥上线路布置等要求,桥型选择了主跨140 m的上承式劲性骨架混凝土拱桥。对该桥的拱轴系数、矢跨比、横肋横向倾角、拱上立柱间距等参数进行了详细研究。在此基础上,采用M idas软件建立有限元模型,从静力、动力以及屈曲3个方面进行了计算分析,结果分析表明该桥满足设计要求。     

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。     

大跨度连续梁拱桥抗震性能研究

为了研究铁路大跨度连续梁拱桥的抗震性能,以某高烈度地区在建高铁(39.55+168+39.55)m连续梁拱桥为例,采用反应谱和非线性时程方法分析其在在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能。结果表明:在多遇地震下桥墩截面保持为弹性工作状态,在罕遇地震下固定墩进入塑性,桥墩延性比能够满足规范要求。相关分析方法能为类似铁路梁桥抗震分析提供参考。     

大跨度劲性骨架拱桥Pushover分析方法

以一座铁路上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为对象,对Pushover方法在抗震性能评估中的适用性进行研究。首先,根据桥梁的结构特点选取适宜的加载模式以及控制节点进行Pushover分析得到结构的能力谱曲线;然后,根据选取的地震波建立需求谱曲线,基于能力谱曲线迭代求解结构的性能点,将性能点求解的拱肋线形、应力与非线性时程分析结果进行对比验证;最后,基于刚度退化模型提出劲性骨架拱桥地震损伤模型,采用损伤指数对劲性骨架拱桥地震损伤程度进行量化,并对不同地震烈度下结构地震损伤进行评估。结果表明：拱肋线形Pushover方法与非线性时程分析的计算结果比较接近;两种方法在拱肋应力突变位置以及屈服位置比较接近;结构在0.3g、0.4g地震作用下基本完好,0.8g时产生了轻微损伤,4.0g地震作用下桥梁严重破坏。Pushover方法与非线性时程分析结果的对比验证了Pushover方法应用于大跨度劲性骨架拱桥抗震性能评估的可行性。     

行波效应对大跨度上承式钢桁拱桥地震响应的影响

为研究行波效应对大跨度上承式钢桁拱桥地震响应的影响,以场地安全评估报告的人工波作为输入地震波,对目前世界上跨度最大的上承式铁路钢桁拱桥——跨度为490 m的怒江特大桥进行了一致地震激励和非一致地震激励时程分析。结果表明:行波效应对大跨度上承式钢桁拱桥地震响应影响很大,但行波地震响应与波速间不存在单调变化关系,为保证设计安全性,应根据工程场地情况选取多种剪切波速计算行波效应对结构的影响。     

大跨度刚构拱桥抗震性能研究

研究目的:宜万铁路宜昌长江大桥为新型刚梁柔拱组合桥梁结构体系,主跨跨度达275 m.通过对该桥在地震作用下的动力响应分析,了解该类桥型的动力特征和抗震性能,找出有关部位存在的抗震薄弱环节,设计时予以重视和借鉴.研究结论:通过对新型刚梁柔拱组合桥梁结构抗震性能的研究与分析,得出如下结论:连续刚构柔性拱桥与传统梁桥类似,抗震性能较好,但刚构拱桥的墩梁结合区和主墩墩底存在抗震的薄弱环节,设计时应予以重视;主拱的地震内力响应较小,但位移响应较大,在地震高烈度区设计该类桥梁时,应研究采用必要的限位措施.     

大跨度钢筋混凝土拱桥劲性骨架加工制作

劲性骨架法是目前特大跨径混凝土拱桥施工的主要方法,钢管拱的加工制作是钢管混凝土拱桥施工成败的关键之一。以云桂铁路南盘江特大桥钢管拱加工制作为例,从劲性骨架加工制作的总体规划、技术准备、材料的预处理、片段的分段制作程序、钢管拱卧拼装匹配组装、钢管拱吊装节段立拼组装等进行了详细的介绍,以供同类工程参考。     

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。     

铁路大跨度劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑方案分析

为保证一座新建铁路主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥主拱圈外包混凝土安全顺利施工,采用MIDAS/Civil建立施工阶段三维有限元模型,分析了不同纵向分段、横向分环浇筑方案对劲性骨架受力及挠度的影响.研究结果表明:采用多工作面浇筑可显著降低拱脚应力,改善主拱变形,但增加工作面对拱顶受力有利也有弊;增加截面横向分环可有效降低结构应力;综合考虑外包混凝土浇筑过程中的结构应力、变形、建设工期和大型临时设施的成本,采用三环六面法浇筑外包混凝土方案.     

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。     

基于最优化原理的大跨度劲性骨架拱桥外包混凝土分环分段浇筑分析

针对大跨度劲性骨架拱桥施工阶段受力复杂、外包混凝土浇筑方案对劲性骨架受力影响较大的特点,提出基于最优化理论的外包混凝土分环分段数量设置方法。将主弦管应力与目标应力差值的平方设为目标函数,分环分段数量为设计变量,利用最优化原理建立外包混凝土分环分段浇筑状态下,可测变量之间的性态约束关系。以某在建主跨600 m的上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为例,通过最优化原理求取外包混凝土分环分段数量设置的最优解,并进一步对肋间横联结构及混凝土浇筑顺序进行优化计算。结果表明：提出的基于最优化计算理论的外包混凝土分环分段设计方法是可行的;原设计方案主弦管压应力为342.6 MPa,优化后主弦管压应力仅为309.1 MPa,降低幅度可达9.8%;原设计方案拱顶最大下挠值为654 mm,优化后拱顶最大下挠值仅为629 mm,下挠值减少25 mm;肋间横联设计方面,建议采用X形空间横联而非采用I形平面横联,因前者在外包混凝土浇筑阶段的稳定性明显优于后者。     

基于贝叶斯理论的钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变效应分析

钢管混凝土劲性骨架拱桥施工程序复杂、施工周期长,导致混凝土收缩徐变效应十分显著,极大地影响桥梁的正常使用性能,严重时甚至威胁结构的安全。同时受收缩徐变不确定性的影响,结构的应力和位移表现出明显的离散性,使桥梁的设计施工工作变得更为困难,结构实际变形偏离其设计值的情况时有发生。为了缓解这种困难,首先改进贝叶斯方法,使其对似然函数分布与先验分布较远的情况同样适用。然后基于此方法,对北盘江大桥模型桥施工期间收缩徐变效应进行分析得到后验预测结果,并通过实测数据进行检验。计算结果表明:基于改进贝叶斯方法得到的后验预测结果与实测数据吻合良好,相较于先验预测结果,数据离散性得到明显改善。     

大跨度桥梁抗震分析的空间效应

介绍桥梁在地震作用下动力性态的分析方法。着重介绍在随机地震作用下大跨度桥梁考虑空间效应的抗震分析虚拟激励算法。虚拟激励法不仅计算效率高，应用十分方便，而且包含了全部参振振型之间以及全部激励点之间的相关性，理论上是随同振动方程的精确解。以青马桥为例，将虚拟激励法的计算结果及效率与反应谱方法和时间历程法作了比较。在均匀地震地面运动作用下，三种方法的计算结果十分接近，但随机振动方法的计算要快得多，计算效率比时程分析方法高30倍－40倍。应用虚拟激励算法进一步分析了青马桥在非均匀地震地面运动下的地震响应。计算结果表明行波效应对大跨度桥梁的地震响应影响很大，但计算效率仍很高。和行波效应相比，部分相干效应对地震响应的影响较小。     

应力调整在劲性骨架法施工的大跨度拱桥中的应用

分析了劲性骨架法施工的大跨度混凝土拱桥，由于拱圈截面是逐步分环外包混凝土形成的，其截面应力分布不均现象突出，作者提出在施工过程中分环调整拱环应力，其作用是改善结构性能，充分发挥材料特性。     

大跨度钢管混凝土劲性骨架箱形拱桥平转施工稳定性研究

大跨度转体拱桥为了实现自重轻,施工方便,往往转出的半跨桥体为开口薄壁板结构,导致桥梁整体在转动及二期荷载施加过程中的稳定问题显得较为突出。为改善其稳定性,半跨转体桥体采用带混凝土底板的小直径钢管混凝土劲性骨架即半跨钢混组合结构的箱形拱空间网架。以四川化成大桥(净跨150 m)为研究对象,建立有限元模型,并对其从施工到成桥过程中的不同阶段进行稳定性分析,找出了结构易发生失稳的薄弱环节,重点分析了二期混凝土浇筑顺序对结构稳定性的影响。通过有限元分析,给出了不同施工阶段的稳定安全系数,得出更安全的施工方案,同时对成桥阶段拱桥的稳定性进行了分析。     

特大跨度钢桁拱桥列车走行性分析

以某主跨436 m中承式钢桁拱桥为例,运用桥梁结构动力学与车辆动力学,将列车-桥梁视为联合动力体系,建立了列车与大跨度钢桁拱桥的车桥耦合动力分析模型,计算与分析了该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性。研究结果为大跨度钢桁拱桥的动力设计提供了理论依据。     

大跨度钢管混凝土拱桥温度效应研究

为得到温度变化对钢管混凝土结构受力的影响,通过对结构施加相应的温度荷载,与结构自重作用下对主拱肋的内力情况进行比较,从而得出温度荷载对结构的受力影响情况,另外计算横梁与拱肋由于温度不同而在连接处的内力情况,得出温度荷载对结构的影响不能忽略,计算时应根据结构实际环境考虑相应的温度荷栽.     

行波效应对大跨度斜拉桥的随机地震响应分析

大跨度斜拉桥各支承之间距离较大,地震波的传播速度有限,地震波到达各支承的时间存在差异,因此采用一致激励分析方法与实际情况不符。以某大跨度斜拉桥为算例,其主跨为680m,建立数值有限元模型。主要分析主梁与主塔在单维及多维随机地震动激励下,同时考虑行波效应的地震响应规律,并作了对比分析。结果表明:与一致激励相比,当视波速为200m/s与300m/s时,纵向地震动激励下,主梁跨中纵向位移分别减小了42.3%和44.8%,横向地震动激励下,1号塔和2号塔柱底部的竖向弯矩分别减小了25.9%、19.9%和0.4%、1.2%。多维地震动激励下较单维地震动激励下结构响应大,因此,大跨度斜拉桥抗震研究应充分考虑地震动的多维性与行波效应的影响。     

基于ANSYS的钢管混凝土拱桥抗震分析

应用通用有限元程序 ,对茅草街大桥钢管拱桥设计方案进行抗震性能分析     

大跨度铁路斜拉桥抗震性能研究

以我国拟建的某主跨504m大跨度公铁两用斜拉桥为例,详细讨论大跨度铁路斜拉桥的抗震设防标准及抗震性能目标、地震反应谱响应计算、动态时程地震响应分析,提出该大跨度斜拉桥的抗震验算内力。