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。     

考虑施工过程的大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥受力分析

结合宜万线铁路上一座大跨径劲性骨架混凝土拱桥,介绍了空间有限元精确模拟劲性骨架混凝土拱桥施工过程的方法.采用大型通用工程软件对该桥施工过程进行模拟,并对施工过程中的受力进行分析,进而对结构安全性作出评估,为类似拱桥的设计提供依据.     

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。     

劲性骨架混凝土拱桥主拱圈箱形截面分环和浇筑方式

针对劲性骨架混凝土拱桥主拱圈常用的箱型截面,总结归纳主拱圈混凝土主要分环和浇筑方式及其影响因素,提出分环和浇筑的基本原则,并采用有限元法模拟分析分环浇筑方式对单箱三室截面劲性骨架混凝土拱桥内力与变形的影响。结果表明：箱形截面能较好地满足劲性骨架拱桥主拱圈受力和构造的要求,是大跨度桥梁的理想截面形式;主拱圈混凝土分环和浇筑方式主要由劲性骨架结构承载能力、施工操作性、结构整体性和经济性4个因素决定;进行分环和浇筑应遵循的基本原则包括减少分环数量,对称分环和浇筑,尽快完全包裹劲性骨架弦管,尽快形成完整箱室以及将截面复杂部分划分至易于施工混凝土环内等;跨径416 m劲性骨架拱桥的三室箱形截面主拱圈采用合理的分环和浇筑方式,可以分别降低5.9%的劲性骨架钢管应力和16.8%的管内混凝土应力,减少7.8%的拱顶下挠位移。     

主跨416 m劲性骨架外包混凝土拱桥线形应力施工监控技术

南盘江特大桥是云桂铁路全线的重难点控制性工程,也是世界客货共线铁路中斜拉扣挂＋分环分段组合法模筑拱圈混凝土最大跨度的劲性骨架外包混凝土拱桥,施工难度位居世界同类桥梁前列,其主桥为单跨416 m上承式劲性骨架外包混凝土拱桥.根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁应力、索力与变形的参数,结合施工过程中监测的各阶段应力、索力与变形数据,及时分析与理论计算预测值的差异并找出原因,提出修正对策,确保全桥建成以后桥梁的应力状态和外形曲线与设计达到最佳吻合.为后续同类桥梁劲性骨架安装和拱圈外包混凝土保质量、保安全、快速、高效施工提供参考.     

大跨度劲性钢管混凝土拱桥的试验研究

本文对钢管混凝土双肋提篮式拱桥的研究内容：劲性钢管混凝土研究，肋拱横向稳定分析，劲性钢管混凝土拱稳定性模型试验与合理内侧倾角等作了简要介绍。     

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。     

600 m钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑方案研究

主拱圈混凝土浇筑是建造600 m跨径钢管混凝土劲性骨架铁路拱桥的关键环节,为此提出某600 m跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的主拱圈混凝土浇筑方案,具体为：采用四工作面法,主拱圈截面分为6环,并设1组斜拉扣索辅助调载,适当调整1环混凝土在各工作面上的浇筑顺序和节段长度。采用有限元法对施工全过程进行模拟分析,验证该方案可行性。结果表明：在主拱圈拱脚和控制性截面应力过程线峰值处分别设置工作面,且首先在第二工作面上浇筑一定长度的混凝土节段,再同时浇筑第一、第二工作面混凝土节段,可有效降低浇筑过程中结构的瞬时应力;通过在主拱圈拱脚附近设置斜拉扣索并适时调整索力作为辅助调载措施,可达到调整拱脚截面应力和保持拱轴线合理下挠的目的;通过合理设置工作面和辅助措施,适当确定混凝土浇筑顺序和节段长度,可保证主拱圈外包混凝土浇筑期间结构应力和变形控制在容许范围内。     

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。     

哑铃形钢管混凝土拱灌筑顺序分析

利用有限单元法对杭州某哑铃形钢管混凝土拱桥混凝土不同灌筑过程的有限元分析 ,主要是对各种不同的灌筑顺序对相关控制截面内应力影响的分析比较 ,得出类似拱桥中混凝土灌筑顺序对拱肋的影响关系 ,作为桥梁设计、施工的参考 ,使得此类型拱桥的混凝土灌筑施工过程更趋合理、安全     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂.结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响.因此,本文对此进行研究探讨.研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式.通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1)拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2)拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3)形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法.     

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。     

大跨度系杆拱桥主拱钢-混凝土结合段受力状态分析

以鹰潭市余信贵大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件分别建立大桥整体数值模型与钢-混凝土结合段局部实体数值模型,计算分析主拱钢-混凝土结合段在设计荷载作用下的受力状态与承载能力。分析结果表明:在持久状况荷载组合下,主拱肋钢-混凝土结合段模型变形连续,最大变形量为0.030 m,主拱肋钢-混凝土结合段结构刚度及变形满足要求;钢-混凝土结合段混凝土最大拉应力为1.63 MPa,钢结构部分Von-Mises等效应力最大值为236 MPa,均小于容许应力,满足结构设计要求;为避免应力集中,须对钢-混凝土结合段的坡口进行细化设计,或调整主跨系杆的张拉力。     

大跨度钢管混凝土拱桥的徐变分析

简要叙述钢管混凝土拱桥的徐变分析方法 ,按此方法编制有关程序及计算广州市丫髻沙大桥主桥和湖南省益阳市茅草街大桥的徐变应力 ,并与丫髻沙大桥的实际测试结果进行对比分析     

兰渝铁路96m下承式钢管混凝土拱桥设计

兰渝铁路是设计时速为200 km的客货共线双线铁路,为跨越巉柳高速公路,设计采用了1孔96 m下承式钢管混凝土拱桥。针对客货共线铁路对桥梁的要求,简要介绍96 m下承式钢管混凝土拱桥的结构设计和施工方法,分别采用平面和空间计算模型,对该桥进行静力计算分析、拱脚节点局部应力分析、自振特性分析和空间稳定性分析,计算分析表明该桥设计合理,各项设计计算值均满足规范要求。     

高速铁路大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动仿真分析

以鸭池河桥为工程背景,建立车-桥系统耦合振动分析的数值仿真模型。利用大型通用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力分析模型,并计算其空自振特性。通过多体动力学软件SIMPACK对于CRH3动车组模型进行高精度仿真,结合SIMPACK软件和ANSYS软件,建立车桥耦合振动仿真系统,输入轨道不平顺和轮轨关系进行车桥耦合振动计算。车桥耦合振动分析结果表明:桥梁具有足够的刚度,振动状态良好;车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为"优良"。该桥的车桥耦合振动计算结果为今后类似桥梁设计提供了借鉴,同时也验证了联合仿真的可行性和便利性。     

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。