公轨双层斜拉桥标准节段施工及局部受力分析

该文以东水门长江大桥为研究背景,首先介绍了钢桁架公轨双层斜拉桥的构造特性及标准节段的施工流程和相关技术要求。然后通过建立大型三维有限元模型对运营期的桥梁静力受力状态进行仿真模拟;为真实反映桥面系各构件的相互作用关系及局部荷载分布特征,建模时对上下弦杆、桥面板、横梁及加劲肋等构件进行精细化模拟。基于数值计算结果,重点分析了标准节段的承载特性以及桥面板、横梁、加劲肋等构件的应力和内力变化规律。结果表明:横梁在桥面系的受力和变形控制中发挥了至关重要的作用,是桥面荷载传递的主要构件;而桥面板和加劲肋对结构承载的贡献相对较小。     

曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥加固方案研究

郑州市北三环路彩虹桥为(122+62+62+122)m简支曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥,为改善其目前运营服务能力,提出6种加固改造方案,针对各加固方案进行仿真计算分析。计算结果表明:简支变连续体系改造使主桁端部出现应力集中现象,不适用于该桥改造;在改造横撑的基础上增设跨中吊杆是减小横梁跨中相对变形的有效途径;增设边纵梁和外吊杆可有效改善横梁悬臂端变形,提升悬臂段桥面承载力;增大腹杆截面可明显提高62m跨径桥梁的整体刚度和横梁局部刚度,有效降低腹杆的应力幅;加强纵向预应力可有效降低桥梁的下弦杆变形,但对横梁相对变形影响不大。综合运用横撑改造、增设跨中吊杆和外吊杆、增大腹杆面积、加强下弦杆纵向预应力等几种改造措施使桥面变形明显改善,62m跨径桥梁整体结构刚度得到有效提高,腹杆最大应力显著降低,上弦杆最大应力仍有足够的安全储备。     

大跨度钢桁拱桥关键节点受力特性及优化研究

钢桁拱桥是以承压为主的结构体系,随着跨径的不断增大,其非线性效应会变得十分突出,因此选取关键节点进行受力状态分析就显得尤为重要。选取国内具有代表性的公路钢桁架拱桥(100 m+400 m+100 m=600 m)关键节点作为研究对象。该桥下拱肋与下弦杆交汇处的节点(B9节点)采用焊接整体节点,节点板将主桁相关杆件和桥面纵、横梁连成一体,各构件内部加劲肋众多,形式、尺寸多样,节点的结构构造和受力状态复杂。在全桥空间有限元分析的基础上,选取具有代表性的B9节点和两个最不利的主力组合工况,完成了局部精细有限元分析。结果表明:两个工况下B9节点各相关杆件绝大部分区域应力水平较低,Mises等效应力小于200 MPa,局部区域应力集中程度较严重,应力水平超出了弹性范围。针对拱内下弦杆变截面处出现的高应力区域的情况提出了改善措施,提出在该位置增设一道环形横隔板,该方案可不影响下弦杆内的柔性系杆通过。增设横隔板后,变截面处的应力集中现象得到明显改善,应力水平在弹性范围以内。     

单索面公轨双层斜拉桥传力机理及稳定性分析

与传统斜拉桥的双索面传力方式不同,单索面中锚式斜拉桥仅通过中央拉索将桥梁自重及桥面上荷载传递到桥塔。为研究该单索面斜拉桥的稳定性及受力特性,以东水门双塔三跨式斜拉桥为研究背景,建立了全桥三维有限元数值模型。该模型充分了考虑上下层桥面板之间、桁梁节段之间的相互作用关系以及纵梁、横梁及加劲肋对上下桥面板的加固效应。计算结果针对桥面系统的整体变形、应力分布及应力传递机理等展开分析,并重点分析了偏载作用下结构的变形模式及应力变化特征。研究结果表明,索塔及拉索的位置分布对桥梁结构整体变形及应力分布影响较大,上桥面拉索力向桥面两侧均匀传递;此外,跨中结构在偏载活载作用下主要发生横向偏转及扭转变形。     

悬索桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系设计优化

杭瑞高速岳阳洞庭湖大桥为(1 480+453.6)m双塔双跨钢桁梁悬索桥,主梁为采用了钢-STC轻型组合桥面的板桁结合型钢桁加劲梁,钢-STC轻型组合桥面支承体系由横向桁架支承及桥面纵、横梁支承组成。采用ANSYS软件建立主梁节段有限元模型,针对组合桥面支承体系,从横向桁架结构形式、桥面纵横梁体系及其结构尺寸等方面进行设计优化。结果表明,带竖腹杆的横向桁架结构形式在桥面刚度、构件应力水平方面均具有较大优势;多横梁体系桥面刚度大,桥面构件应力水平低,适用于钢-STC轻型组合桥面。洞庭湖大桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系采用带竖腹杆的横向桁架,纵横梁支承体系采用在横向桁架竖腹杆位置设置边纵梁、次横梁间距2.8m的多横梁体系,能够很好地兼顾结构刚度、应力水平及钢材用量。     

连续钢桁梁-桁拱组合桥节点的局部受力分析

为探讨桁梁-桁拱组合桥节点设计的合理性,建立上海嘉定蕴藻浜大桥梁、板单元相结合的局部计算模型,分析其关键节点受力和桥面板剪力滞效应。分析结果表明:局部模型是正确的;桁架节点板在支座垫板位置边缘有较大的应力集中,建议用加劲加强或改善构造设计;节点板在下弦杆与系梁倒角处出现较大的应力集中,可适当增大倒角的半径;桥面板边跨侧受压、主跨侧受拉,横向应力分布基本相同,纵向应力在横向呈现类似M形的分布,应力在系梁部分最大、向两边逐渐减小,小纵梁和加劲肋对应力变化影响较小。     

沪通长江大桥主航道桥主梁结构设计

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m的公铁两用双塔斜拉桥,采用公路在上、铁路在下的双层桥面布置,主梁为三片主桁钢桁梁结构。主梁上弦公路桥面采用正交异性整体钢桥面板(两侧边跨252m范围公路桥面采用纵横梁结合混凝土桥面的结构形式),下弦铁路桥面由与主梁断面同宽的钢箱组成,上、下弦桥面与主桁结合参与整体受力。主桁采用N形桁式,上、下弦杆件均采用板肋加劲箱形截面,腹杆采用箱形或H形截面,主桁节点为全焊接整体节点。在全桥主桁节点处均设有横联。采用桥梁空间分析软件3D-bridge开展结构整体计算并采用ANSYS进行节点应力分析,结果表明结构设计满足规范要求。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学行为特性研究

为了研究开口加劲肋正交异性钢桥面铺装的力学行为特性,通过建立钢箱梁和铺装整体三维有限元模型,分析了荷载作用下铺装层最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力等技术指标的变化及分布规律。得到如下结论:拉应力是导致铺装出现开裂破坏的主要原因,疲劳裂缝应沿桥梁的纵向;当以拉应力作为控制指标时,钢桥面铺装在距离横隔板0.4 m范围内受力最为不利;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装应变水平远大于一般沥青路面;铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应;铺装与钢板层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料。     

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。     

武汉罗家港互通主桥总体设计

武汉罗家港互通主桥采用85 m下承式简支桁架拱，为双向6车道城市桥梁。桁架拱桥横向布置2片拱肋，间距29.4 m，拱肋矢高16.9 m，矢跨比为1/6；拱肋、系杆及腹杆均采用带板式加劲肋的焊接箱型截面，拱肋间设置3道箱型截面风撑；桥面系采用密布横梁的正交异性板；桥墩采用m型门式墩，基础采用钻孔灌注桩群桩；拱桥采用支架拼装、顶推施工。     

某下承式系杆拱桥桥面沉降的处治

文章针对某下承式系杆拱桥施工中失误引起的桥面沉降,采用循环同步张拉右、中拱肋吊杆使桥面横向刚体转动、纵向逐渐恢复的方法,实现了中系杆沉降基本消除、右系杆恢复到设计标高附近的目标。同时监测桥梁各构件应变、位移,使桥面标高调整中构件附加内力控制在允许范围内。横梁裂缝也普遍闭合;拱肋、吊杆、系杆、横梁内力基本恢复到设计状态,满足了桥梁承载力要求,达到了预期目的。     

孟庙至平顶山铁路钢管混凝土拱加劲连续梁桥设计

孟庙至平顶山铁路跨311国道特大桥主桥为(32+100+32)m钢管混凝土拱加劲连续梁桥,平面位于R=1 600m的曲线上。主梁为预应力混凝土双纵箱梁结构,纵梁间桥面结构采用纵、横梁体系格子梁,纵梁为单箱单室截面,沿纵向等宽、变高度;在100m主跨上方,对应于双纵梁设2道变高度钢管混凝土拱肋加劲,2道拱肋间采用空心钢管组成的3道横撑实现横向连接,每道拱肋由2根钢管组成,拱肋钢管及实腹段内填筑C50微膨胀混凝土;每道拱肋下设13组吊杆,每组吊杆的纵向间距为6m。采用有限元程序MIDAS建立主桥有限元模型,进行静、动力特性分析,采用ANSYS建立拱脚处空间实体模型对拱脚处局部应力进行分析,分析结果表明该桥各项静、动力特性均满足要求。     

苏岭山大桥主桥设计与施工

苏岭山大桥主桥采用(70+240+70)m下承式连续钢桁拱桥,为双向8车道城市桥梁。主桁采用N形桁架,横向布置2片桁拱,桁间距38.2m,拱肋矢高54m,矢跨比为1/4.444。主桁上、下弦杆均采用带板式加劲肋的焊接箱形截面,主桁腹杆根据杆件受力分别采用箱形和H形截面,2片桁拱间设置8道空间桁架式风撑。桥面系为纵横梁格子梁体系,桥面板采用结构简支桥面连续的π形板,预制板同钢横梁之间设板式橡胶支座。吊杆采用PES7-109的镀锌平行钢丝,标准强度1 770MPa,吊杆标准间距7m。水中主墩为直径4m的圆柱形实体墩,采用双壁钢围堰施工。钢桁拱边跨采用临时墩辅助拼装施工,中跨采用吊索塔架辅助悬臂安装,跨中合龙。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

该文以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层问剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

在汽车荷载作用下U型肋尺寸对钢桥面力学性能的影响

为了探明在车辆荷载作用下U型肋开口大小、桥面铺装对钢桥面板力学性能的影响,本文以带有U型肋的简支梁钢桥面为研究对象,进行局部建模有限元分析。分析中采用abaqus通用有限元软件建立了9个钢桥面局部模型,U型肋开口及间距分别选取的170mm（密肋形式）,320mm（标准形式）和340mm（大开口形式）3种类型、桥面铺装为SMA沥青混凝土材料,并考虑了桥面铺装材料受季节温度的变化。从标准车辆轮载作用下模型典型部位的应力分布、竖向变形等有限元结果可知：（1）桥面铺装有无对标准U型肋及大开口U型肋构造的桥面应力分布影响较大,桥面铺装大大较少了桥面的竖向变形及应力幅值;（2）适当增加U型肋开口大小、间距及钢板厚度,有桥面铺装的情况下,桥面竖向变形满足规范要求,同时有效减小钢桥面应力幅值,提高了钢桥面疲劳性能;（3）季节温度的变化对桥面的变形和应力也有一定的影响,春秋季节时,桥面受车辆荷载作用下产生的应力和变形较小。     

大跨度板桁加劲梁悬索桥自振频率参数敏感性分析

板桁结构已逐渐成为西部地区大跨度桥梁主梁的主要形式之一,其构件尺寸大小对桥梁动力性能的影响研究较少。该文基于精细化有限元模型,以西部山区在建最大跨度悬索桥为工程背景,研究板桁加劲梁构件尺寸参数对结构自振频率的影响。采用Ansys平台建立三维板桁加劲梁悬索桥的全桥精细化有限元模型,计算全桥动力特性。并通过参数分析方法研究板桁加劲梁主要构件尺寸参数的影响,参数包括桥面板厚度、U肋厚度、主桁斜腹杆截面积、下平联斜腹杆截面积、弦杆截面积及下横梁截面积。分析结果表明:桥面板厚度和U肋厚度变化对结构动力特性影响较小,主桁斜腹杆截面积和下横梁截面积变化对动力特性几乎没有影响,下平联斜腹杆截面积变化对1阶正对称扭转频率和1阶反对称扭转频率的影响十分显著,弦杆截面积变化对1阶反对称横弯频率和1阶正对称扭转频率有明显影响。     

飞云江五桥施工阶段桥面系局部计算分析

以浙江瑞安市飞云江五桥为背景,根据圣维南原理,比较不同长度梁段的计算结果,选定4个梁段进行计算分析,采用大型有限元软件MIDAS FEA建立飞云江五桥4个梁段板单元模型,模型包含桥面板及其加劲肋、纵梁、横梁、横肋、吊杆及系杆等构件,进行施工阶段桥面吊机荷载作用下的受力计算,得出结构的位移和详细应力分布情况及稳定模态,以指导结构设计和施工安全。     

钢箱梁桥面铺装体系构造参数对铺装层应力的影响

针对广州珠江黄埔大桥的结构形式,对钢箱梁桥面铺装体系进行三维有限元分析,分别研究铺装层厚度、钢桥面板厚度、横隔板间距、纵向加劲肋构造尺寸等钢箱梁桥面铺装体系的构造参数对铺装层最大拉应力、铺装层与钢桥面板层间最大剪应力和铺装层表面最大弯沉值等受力控制指标的影响.用此研究结果可指导珠江黄埔大桥钢箱梁桥面铺装层的设计.     

长阳清江大桥主桥上部结构设计

长阳清江大桥主桥采用(60+200+60)m飞燕式钢桁架系杆拱,具有跨越能力大、桥面系结构高度低、自重轻、强度大、抗变形能力强、造型美观等特点。拱肋采用N形桁架布置,为保证系杆拱的空间稳定性,在拱肋上、下弦杆及边拱肋平面内设置了风撑。系梁采用刚性系梁,承担拱肋全部水平推力,简化了因设柔性系杆而需要的定位及锚固构造。桥面系采用简支桥面连续的钢-混凝土组合梁,通过支座搁置于横梁上,有效地减轻桥面系自重。吊杆采用钢绞线整束挤压吊杆,两端采用叉耳式构造,通过控制吊杆无应力下料长度来控制张拉力,既方便施工又有利于后期养护维修。全桥静力及稳定性分析表明,设计满足规范要求。     

异形钢桁架拱桥结构设计及计算分析

某三跨连续中承式钢桁拱桥,跨径布置为22 m+56 m+22 m。主桥拱肋是由中拱肋、边拱肋、副拱肋及腹杆组成的桁架结构。主桥跨中设置系梁,主梁由桥面系及横梁组成,桥面系采用正交异性钢桥面,主梁、系梁及拱肋固结连接。桥梁共设置13对吊杆,扇形布置,吊杆锚固采用耳板的结构形式。主要介绍该桥的结构构造设计及受力计算分析,该桥造型新颖优美,受力及构造较为复杂,可为类似工程提供一定的借鉴。