连续钢桁架桥中跨临时墩设置位置研究

连续钢桁架桥采用中跨桁架节段悬臂拼装施工时,对设置中跨临时墩与结构受力性能的关系进行了研究。分析表明:设置中跨临时墩可明显减小最大悬臂状态下的结构竖向挠度;随着临时墩向跨中方向移动,结构竖向挠度、临时墩支反力及其下部基础规模逐渐减小,而中跨跨中弦杆轴力逐渐增加;临时墩位置对中支点弦杆轴力影响很小。     

基于均匀试验的大跨悬索桥静力性能参数敏感性分析

桥梁挠度和应力作为静力性能的代表性特征,其大小直接影响结构使用耐久性和安全性。文中以太洪长江大桥为依托,采用有限元软件MIDAS/Civil建立大跨钢结构悬索桥整体空间模型,采用控制变量法研究矢跨比、不同倍率主缆轴向刚度、吊杆轴向刚度、加劲梁抗弯刚度和桥塔刚度等对竖向挠度和应力的影响,并采用均匀试验设计法确定各因素的影响程度。结果表明,矢跨比是悬索桥的重要参数,在确定矢跨比的前提下,加劲梁抗弯刚度对静力性能影响最大,其次是主缆轴向刚度,然后是桥塔刚度,影响最小的是吊杆轴向刚度。     

广州海珠桥原悬索钢桁架主桥安全监测

广州海珠桥历经多次改造,2011年检测判定主桥[(67.79+49.10+67.79)m三跨连续索桁组合结构]为危桥需抢修,为确保抢修施工前桥梁的运营安全,进行安全监测。建立主桥计算模型,按实测的材料物理力学强度、吊杆力、主缆拉力及钢结构杆件锈蚀率等指标,对模型部分参数进行修正;在恒载+汽-15活载+人群荷载组合下,进行承载能力验算,确定最不利受力杆件。安全监测时,在应力较大的22根杆件布置应力监测点,竖向变形监测点选取桥跨L/2、L/4、L/8及支点等关键截面;根据桥梁承载能力验算结果和容许应力法,确定各监测杆件的应力预警值和边跨、中跨挠度预警值。结果表明,修正的计算模型能准确模拟结构真实受力状况;监测参数及预警值设置合理;监测周期内,各杆件应力增量均未超过预警值,各测点最大挠度增量在2mm范围,小于预警值,结构处于安全状态。     

钢-混组合桥面系截面设计参数研究

钢-混凝土组合桥面系在大跨度桥梁中的应用日趋广泛,其结构及形式多借鉴于建筑结构。以某大跨悬索桥钢-混组合桥面系为例,结合ANSYS有限元程序的Workbench平台Design-Exploration模块进行实验设计,对组成钢混组合桥面系的混凝土板、钢纵梁及钢桁架等结构参数对组合截面力学性能的影响进行了相应研究。结果表明:混凝土板厚度的变化对钢-混组合桥面系力学性能影响较为明显,钢纵梁厚度和钢桁架高度变化产生的影响相对较小。混凝土板的高度和钢纵梁厚度变化时产生的效应基本相同,组合桥面系竖向挠度和钢纵梁应力极值随着混凝土板厚度或者钢纵梁厚度增加而增加;钢桁架高度在从低到高的变化过程中,组合桥面系竖向挠度逐渐减小,钢纵梁极值压应力和极值拉应力分别出现先增大后减小和先减小后增大的现象。     

少平联半穿式曲线弦杆钢桁连续梁桥施工稳定性分析及控制措施研究

以浙江省境内某半穿式钢桁架连续梁桥为研究对象,针对该桥的结构形式和施工特点,采用空间有限元计算方法,建立桥梁施工阶段模型,进行结构稳定性计算分析,同时结合对主要桁架杆件偏位、挠度、应力等施工控制参数的计算,给出了桥梁在施工过程中各个阶段结构稳定安全度精确分析结果,提出了确保施工阶段结构稳定安全的控制措施。     

空间圆管桁架混凝土组合梁受力性能试验研究

空间圆管桁架混凝土组合结构是一种新型组合结构,为了解其受力特点、破坏机理、变形能力、管桁架杆件的内力分布规律及界面相对滑移等,设计制作了2根弦杆未填充混凝土的不同混凝土翼板厚度的空间圆管桁架混凝土组合梁模型试件,采用三分点对称加载,对其进行受力性能试验研究。研究表明,在对称荷载作用下,组合梁的破坏形式为弯曲破坏,同时伴随有受拉腹杆节点焊缝的强度破坏;空间圆管桁架组合梁具有良好的承载能力和变形能力,相同荷载下,混凝土板厚的组合梁的承载能力高于板薄的组合梁;组合梁破坏时,其跨中挠度约为跨径的1/200;不考虑界面相对滑移的情况下,截面应变满足平截面假定;加载前期,支点截面界面相对滑移量大于 L/8截面,而加载后期,L/8截面界面相对滑移量大于支点截面;腹杆为非轴心受拉或受压杆件,且跨中位置腹杆的轴力较小,梁端位置腹杆的轴力较大。     

梁拱组合桥力学性能敏感性分析

梁拱组合桥构造相对复杂,施工过程不确定因素对桥梁线形及受力影响较大。通过建立精细化空间杆系有限元模型,研究预应力张拉误差和混凝土荷载等力学参数变化对结构应力及桥梁线形的影响。分析结果表明:当主梁混凝土自重比设计值大时,主梁顶板压应力减小,底板压应力增大,跨中合龙段附近主梁向上挠度减小;在梁拱组合桥成桥阶段,预应力张拉误差对主梁跨中挠度影响较为突出,梁拱组合桥在最大悬臂阶段预应力误差对桥墩附近主梁的挠度影响相对较小,越靠近悬臂端预应力误差对主梁的挠度影响越大。研究成果可为梁拱组合桥的设计及施工过程提供技术参考。     

大跨度钢桁梁斜拉桥主桁架动力效应分析

为研究在动力荷载作用下,大跨度钢桁梁斜拉桥主桁架的动力效应,将车辆模拟为弹簧-质量块模型,并以贵黔高速公路鸭池河特大桥为工程背景,基于Ansys瞬态分析功能建立了车辆匀速通过的有限元动力模型,分析了主桁架构件的响应情况,包括构件轴力变化幅度、下弦杆动应力及构件冲击系数。结果表明:不同位置构件的动力响应程度不同,主桁架中下弦杆轴力变化幅度最大,上弦杆次之,竖腹杆最小;上弦杆是对动力效应最为敏感的构件,且跨中构件的动静载的轴力变化幅度比值较其他位置大;跨中下弦杆应力时程曲线是在静力解曲线的基础上浮动,随着车速的增加,浮动的幅度也越大;动力荷载对主桁架构件的冲击作用十分显著,主桁架构件的冲击系数随车速增加而显著增大,高车速行驶时,跨中构件的冲击系数远大于规范计算值,在桥梁设计中宜对构件进行动力分析。     

上莘大桥结构特性分析

上莘大桥为半穿式连续钢桁架桥,跨径布置为(62+100+62)m.采用有限元软件对该桥的静力性能和稳定性进行分析.结果表明,活载对桥梁整体变形的影响较大,且中跨跨中位置的竖向位移增大幅度最大,几何非线性对该桥的竖向位移影响较小,可以忽略;挠跨比均小于规范要求的限制值;为使结构更安全合理,设计时节点刚度及杆件中部应力按铰接模拟计算,杆端应力按刚接模拟计算,以铰接模型的轴应力+刚接模型的弯曲应力作为设计控制应力;全桥的稳定安全系数均大于4,满足使用要求;横向刚度较竖向刚度弱,桥梁失稳模态全部为主桁面外扭倾或面外侧倾.     

大跨度PC连续刚构桥预应力损失影响及后期备用束应用

采用midas/civil对某大跨径PC连续刚构桥进行有限元分析,比较各钢束在不同预应力损失下及张拉备用束后对桥梁结构应力和变形的影响。研究表明:预应力损失越大,中跨跨中相对挠度越大;随着预应力的损失,跨中下缘正压应力逐渐减小。顶板、底板钢束预应力的损失对桥梁中跨跨中挠度和下缘正应力影响较大。张拉备用束对改善桥梁长期下挠病害较为有效,且原预应力损失的程度不影响张拉备用束对桥梁挠度及应力的改善作用。     

变高度连续钢桁架桥力学性能分析

以空间曲面桁架桥为例,采用桥梁专业计算软件建立三维模型,分析空间异形桁架各杆件的力学性能和特点,并拟定杆件尺寸,验算桁架各构件强度、刚度;通过屈曲分析,验算全桥整体稳定性及构件稳定性,根据曲面桁架受力特点优化构件尺寸.对空间曲面桁架桥结构动力特性的分析表明,其振型表现为横向振动,可通过增加两榀曲面桁架间的横向联系来抵消由构件本身引起的弯矩.     

大跨径PC连续刚构桥长期下挠影响因素分析

以栗子坪大桥——大跨径预应力混凝土连续刚构桥为工程实例,采用有限元程序Midas/Civil对其进行施工过程和运营阶段仿真计算,分析混凝土超方、预应力损失、混凝土收缩徐变、刚度损失等因素对大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨中长期挠度的影响。计算结果表明:混凝土超方和桥面铺装施工误差导致的自重增加均可引起桥梁跨中长期挠度增加,后者超重使桥梁跨中长期挠度增加更大;预应力损失对桥梁跨中长期下挠影响非常显著,其中顶板束预应力损失影响最大,其次是腹板束,底板束影响最小;桥梁跨中长期挠度与终极徐变系数、环境相对湿度的变化有很大关系;梁体刚度降低使桥梁跨中长期挠度增加较多,且早期刚度的降低对桥梁跨中挠度增加影响较大。     

连续钢桁梁施工阶段整体节点局部应力分析

郑州黄河公铁两用桥主桥为国内首次采用无竖杆的三主桁斜边桁的空间桁架形式,其节点构造及受力复杂。主桥第2联连续钢桁梁采用悬臂拼装施工,为了解这种新型节点板在悬臂拼装施工最不利阶段时的局部受力情况,确保桥梁建造安全,建立第2联受力最大、有代表性的典型节点E80局部应力计算的精细有限元模型,进行节点板区域局部应力分析,得到节点板的应力分布情况。计算结果表明:在最大悬臂最不利工况下,与节点板相连接的各杆件主要承受压应力,应力水平低,分布比较均匀;节点板整体应力水平比较低,在节点板局部区域及下弦杆底板的某些区域应力值较大,出现应力集中,但应力值小于钢材的屈服强度,结构处于安全状态。     

施工中断多年后箱梁腹板裂缝对结构的影响分析

为了研究施工中断并放置了多年的特殊连续刚构桥箱梁裂缝对桥梁的影响,根据复工前检测的腹板斜向裂缝情况,建立3种不同模型进行数值计算对比分析。研究表明:梁体自重作用下损伤模型和基准模型挠度无明显差异;车道荷载作用于2号跨时,损伤模型Ⅱ、Ⅲ主梁最大竖向挠度、纵桥向最大拉应力均未有明显变化,但纵桥向最大压应力、主压应力增大明显;车道荷载作用于1、3号跨时,两种损伤模型的最大竖向挠度未见有明显变化,但两种损伤模型主压应力、主拉应力增大明显;随着损伤程度的加大,自振频率呈下降趋势,但3种模型在同一阶次的自振频率及振型均无明显变化;综合对比分析可知:现有腹板裂缝对结构整体刚度未见明显影响,但裂缝处应力明显增大,若裂缝继续发展将导致桥梁整体刚度下降、承载能力降低。     

大跨度变高度连续钢桁架桥设计

基于园区景观的需求,桥梁采用(50+110+50)m变高度连续钢桁架结构,桥梁整体造型优美,与周边建筑景观相协调。上部梁采用开口式、半穿式钢桁架形式,结构较为新颖;主桁杆件中弦杆采用开口π形截面,腹杆采用格构式截面,杆件连接节点采用夹板式构造,为今后钢桁架桥的设计提供了新的思路;桥梁上铆钉使用数量达10万余颗,热铆工艺的大量使用表明铆接工艺在特定场合仍有其优势,同时也为现代钢桥的设计拓展了思路[1-3]。现主要介绍了该桥的总体布置,结构设计要点,结构静、动力分析结论及主要施工方法。     

斜拉桁架桥悬拼施工过程的力学行为分析

为了保证斜拉桁架桥杆件悬臂拼装过程中结构的安全性,对其力学特性进行了分析研究。基于卡子湾大桥的三维有限元实体模型,计算了各施工阶段的结构线形、关键截面的应力及稳定特征值,并将结构竖向位移、杆件轴线偏位计算值、关键截面应力与现场测试值进行了对比分析。结果表明,结构实际刚度较大,使结构竖向位移测试值较计算值偏小;关键截面应力测试值与计算值的在整个施工过程中的变化趋势吻合较好,且结构从最大悬臂状态到全桥合龙阶段的结构受力状态是最不利的。从结构的稳定性来看,随着悬臂长度的增加,结构的面外稳定明显低于结构的面内稳定性,主要体现在部分桁架杆件的局部面外失稳。     

钢筋混凝土斜杆桁架拱桥加固技术优化研究

钢筋混凝土桁架拱桥兼具桁架桥自重轻和拱桥结构受力合理的优点,曾一度在我国广泛应用,但随着时间推移,其中许多桥梁已面临加固的需求。以某钢筋混凝土斜杆桁架拱桥为例,分析了其典型的结构病害与不足,通过建立桁架拱桥有限元模型,计算不同杆件内力,分析了各类杆件的受力特征;针对杆件不同受力特征优化提出了针对性的加固措施。对受拉为主的内倾斜杆,在其内外两侧纵向粘贴CFRP布进行抗拉加固;对受压为主的外倾斜杆,在其表面环向粘贴CFRP布进行抗压增强;对受弯为主的上弦杆及跨中实腹段,在其截面受拉侧纵向粘贴CFRP布,提高截面抗弯承载能力;对截面薄弱、承受压力及一定弯矩的下弦杆,采用增大截面法进行加固,增大其截面承载力与截面刚度;同时,给出了横系梁、微弯板、铺装层的加固处理方法。     

大门大桥引桥过桥管线作用效应研究

为了研究过桥管线对桥梁工作性能的影响程度,以温州市大门大桥工程引桥(连续箱梁桥)为工程背景,通过对管线布置方案的比选,确定该桥采用桥面两侧“管线专用区域”的布置方案;并就输水管道对桥梁结构的影响进行静、动力分析研究.研究表明,水荷载引起的桥梁跨中挠度与荷载短期效应组合下跨中挠度相比,可以忽略;连续梁结构的固有频率与输水管道内恒定流频率的波动范围不同,二者不会产生共振现象;水荷载引起的桥梁结构正截面应力增量小于1 MPa,不足以影响桥梁的安全运营.     

玉环漩门湾三桥主桥结构优化设计

本文以漩门湾三桥为工程背景,采用以构件为单位,逐步逼近的多目标优化方式对钢桁架拱桥进行结构优化分析,利用Madis/civil有限元软件建立数学模型,以桥梁结构中最大轴向应力和最大竖向位移为状态变量,以结构的矢跨比、桁架高度、截面尺寸、支承类型为设计变量,以全桥用钢量为目标函数,对全桥进行结构优化分析,以达到减轻结构自重,从而降低工程造价。     

降低钢桁梁悬索桥主桁疲劳应力幅的结构体系及其可行性研究

为降低带外伸跨的钢桁梁悬索桥主桁杆件疲劳应力幅,研究不同结构体系对主桁杆件疲劳应力幅的改善效果。从杆件疲劳应力幅和竖向刚度的角度给出最佳方案;并从线路坡度与曲率的角度,研究该方案对列车走行过程中线路的影响,进而确定方案的可行性。结果表明:去除桥塔处的刚性竖向支座,换成吊在主梁下弦节点的弹性吊索,能有效地降低桥塔位置处上弦杆和主梁梁端下弦杆的疲劳应力幅,且主梁的竖向刚度较理想,对列车走行线路影响很小。