主梁刚度对下承式钢桁架拱桥静力特性的影响分析

文章以某下承式钢桁架拱桥为例,通过采用Midas Civil有限元软件建立实桥模型,研究了不同主梁刚度变化时下承式钢桁架拱桥的静力特性变化规律,得出以下结论：(1)随着主梁刚度的增大,下承式钢桁架拱桥主梁最大拉应力、压应力均逐渐增大;(2)拱肋上弦杆1/4截面受主梁刚度的影响较小,下弦杆拱脚截面受主梁刚度的影响较大;(3)随着主梁刚度的增大,钢桁架拱桥主梁竖向位移、拱肋位移及吊杆索力均逐渐减小,主梁刚度的增大能够有效减小主梁竖向位移,主梁刚度对拱梁相交处吊杆索力的影响大于跨中处。     

光照作用下的钢管拱肋变形研究

为探究拱肋在日照下的表面温度场及其对拱肋变形的影响,文章运用傅里叶定律推导空钢管拱肋在日照下的表面温度变化规律,并建立拱肋截面平均温度解析式,通过对某未灌浆的大跨径四肢桁架钢管拱桥的温度和变形进行实地测量,将测量值与Midas Civil有限元软件模拟结果作对比,验证了该理论在计算拱肋合龙后的竖向位移方面具有较高准确性,并对拱肋的横向位移做出了初步分析,为拱桥的合龙及合龙后的变形计算提供了参考依据。     

下承式系杆拱桥地震响应分析

文章为探究下承式系杆拱桥的地震响应规律,以某高地震烈度区某公路下承式系杆拱桥为依托,采用有限元软件建立整桥模型,基于反应谱法和时程分析法,开展了该系杆拱桥的位移和内力响应分析。研究结果表明：系杆拱桥的拱肋自振频率较大,说明钢管混凝土拱肋具有较大的刚度;在纵向+竖向地震作用下系杆拱桥拱肋的位移响应更加明显,横向+竖向地震作用下系杆拱桥的内力响应更加明显,两种地震作用对拱桥的抗震性能均不利,在设计时需要对桥梁结构抗震进行特殊设计;横向+竖向地震作用下系杆拱桥的位移和内力响应均比纵向+竖向地震作用下要大,在桥梁抗震设计时应特别注意横向+竖向地震作用对系杆拱桥整体响应的影响。     

箱型拱桥排架墩柱及横墙施工力学特性分析

拱桥的受力特征具有较大的特征性,在施工过程中对应力应变控制较为严格,通过对箱型拱桥施工安全风险响应研究,可具有针对性地加强施工过程的安全措施,增大其施工安全可靠度。以某箱型拱桥为例,基于有限元软件MIDAS对拱上排架墩柱及横墙进行数值计算分析,获取其施工力学特性。经计算可知在设置风缆后,拱肋稳定性增强;受力状况改善,最大拉应力与最大压应力均减小,最大压应力与最大拉应力小于材料的强度标准值,验证了结构施工其的安全稳定性。     

不同净距双洞隧道上下台阶法同时开挖数值模拟分析

为研究不同净距双洞隧道在上下台阶法同时开挖下的围岩变形、受力及支护受力情况,文章基于Midas/GTS软件平台对10m、14m、18m、22m净距双洞隧道进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道中岩墙一侧拱腰水平位移相比左侧拱腰大,拱顶处、仰拱处水平位移较小,且随着净距变化其值基本保持不变;(2)隧道拱顶及仰拱位置处围岩竖向位移较大,拱腰处较小,随着隧道净距增大各部位竖向位移均减小;(3)随着隧道净距的增大拱顶及仰拱处的水平应力及竖向应力逐渐减小,但减小幅度较小,同时拱腰处水平应力及竖向应力变化较大,且减小幅度不断扩大;(4)随着净距的增大,锚杆轴力最大值及喷混结构最大拉应力发生了减小,减小幅度逐渐扩大。     

某拱桥推顶施工过程仿真及施工关键结构安全分析

为研究拱桥推顶施工过程以及施工关键结构力学特征,文章基于有限元方法,利用Midas Civil软件建立桥梁结构模型,通过数值模拟与实际监测数据相结合的方式,针对不同推顶施工工况下不同桥梁构件的力学机制进行研究,同时对施工关键结构构件位移进行分析。结果表明:(1)随着顶推施工阶段的进行及累计推顶距离的增加,其上部结构的拉压应力也在不断增大,其中最大拉压应力主要集中于前导梁根部;绝大多数构件应力也在不断增大,但对于后导梁而言,在第三阶段其最大应力减小,且全桥各构件的最大应力主要集中于顶推第三、四阶段;(2)前导梁、主纵梁、拱肋为施工主体受力结构,其结构位移对桥梁整体安全稳定性产生的影响显著。     

预筑拱控制软弱围岩变形机理的研究

软弱围岩变形主要发生在掌子面前方,控制软弱围岩变形的关键环节是控制掌子面前方变形,即预收敛。预筑拱以其横向连续性好、施工速度快等特点在控制软弱围岩预收敛方面具有良好效果。文章通过FLAC3D建立三维数值模型,分析研究了预筑拱控制软弱围岩变形的机理。研究发现:(1)预筑拱能有效地控制隧道预收敛变形、收敛变形以及隧道上方围岩变形,围岩条件变差时预筑拱作用效果更加明显;(2)预筑拱能够有效地控制掌子面前方围岩的应力释放,从而有效地控制隧道上方坍落拱的发展范围,限制拱顶区坍落拱的分布区域,减少开挖对围岩的扰动,限制围岩应力重分布程度;(3)由于限制围岩应力释放,预筑拱所受围岩荷载比传统支护所受围岩荷载大。     

长输管道跨越工程复杂工况下数值模拟

以拱形跨越管道为研究对象,采用ABAQUS软件建立考虑管道运行内压、管道自重、温度荷载以及风荷载的拱形跨越管道有限元模型,开展腐蚀、凹陷以及极限工况下拱跨管道力学性能和变形特征研究。研究发现：腐蚀工况或极限工况下,拱跨管道最大Mises应力均发生在拱脚处;凹陷工况下,拱跨管道最大Mises应力发生在凹陷区域。拱形跨越管道的最大平面内竖向位移和最大平面外水平位移分别位于拱跨跨中位置与拱脚位置。     

基于离散元方法的车-路相互作用下沥青路面力学响应研究

为研究车-路相互作用下沥青路面力学响应,文章基于离散元方法,利用PFC软件建立沥青路面的三维数值模型,施加车辆荷载,模拟分析车辆与道路之间的相互作用,主要结论为:(1)沥青路面在荷载的作用下,随着路面深度的逐渐增加,竖向位移值和竖向正应力均逐渐减小,且在静荷载的作用下,各结构层的竖向位移在短时间内急剧增大,达到峰值后逐渐减小,然后趋于稳定;(2)沥青路面在振动荷载的作用下,各结构层的竖向位移和竖向正应力变化曲线均呈现半正弦形,在振动荷载施加完成后,路面的竖向位移并未恢复为零,这部分残余变形可被视为车辙产生的原因;(3)沥青路面在移动荷载的作用下,当荷载逐渐接近监测点位置时,各结构层的竖向位移和竖向正应力逐渐增大,反之则逐渐减小,且随着路面深度的增加,竖向正应力值逐渐减小,但应力响应时间逐渐延长。     

吊杆失效作用下的下承式拱桥静力响应分析

文章通过Midas软件建立全桥有限元模型,选定拱脚、1/4跨以及跨中位置吊杆作为变量,引入吊杆刚度折减以及钝化单元方法,研究不同位置吊杆失效作用下的拱桥结构响应规律。研究结果表明:吊杆刚度的折减会导致内力随之减小,相邻吊杆内力则会相应提高;相比于近拱脚位置,跨中吊杆失效作用对于拱肋变形影响更为显著;拱脚位置处吊杆失效对于拱肋应力结果影响更大,最大增幅为31.81%,且应力增长区域扩大,因此需要严密监测拱脚处拱肋结构的受力情况。     

钢箱拱吊装扣索张拉过程拱肋线型研究

主拱圈的线形控制质量直接影响着成桥后全桥的受力,又因其吊装施工过程是全桥建设当中最为关键和复杂的工序,而扣索张拉过程又是调节主拱圈线型的重要施工步骤。因此,研究吊装施工过程中扣索张拉环节有着重要意义。针对该施工过程,文章提出主拱圈关键节点扣索张拉过程纵桥向与竖桥向位移变化的理论表达式,通过Midas软件建立罗文大桥的全桥有限元模型进行计算分析,提取计算结果与理论结果作对比。结果表明:理论计算结果与有限元模拟计算结果吻合度较高;罗文大桥主拱圈拱段张拉方案安全、可靠,在整个过程中各控制点纵向、竖向最大位移分别达到-14.6mm和32.6mm,有较大安全富余;后续拱肋节段的安装精度受之前安装的影响,并在施工过程中主拱圈线形变化遵循叠加效应。     

基于对称拼装的下承式系杆拱桥施工监控研究

系杆钢箱拱桥因其美观与高承载力等性能而得到越来越多的关注。文章依托某下承式刚架系杆钢箱拱桥施工实例,采用对称节段拼装技术,结合结构仿真以及线形、应力、索力监测开展施工监控研究,验证该技术的可行性和有效性。结果表明:拱肋和格构梁准确定位,施工各个阶段的实测值和理论值之间的位移误差均在允许范围内,拱肋合龙满足规范要求,桥梁线形总体平稳:从整桥控制截面应力来看,拱肋和格构梁在施工过程中的应力实测值与理论计算基本一致,吊杆和系杆的索力与理论值的偏差均≤10%,总体效果良好,具有较好的应力储备。由此可知,基于对称节段拼装技术的下承式刚架系杆钢箱拱桥施工监控可以有效地提高施工质量,具有广泛的应用前景。     

平南三桥不同封拱脚方案对比分析

平南三桥为主跨575m的中承式钢管混凝土拱桥,其管径大、吊重大、吊装节段数多,如果采用传统的"先合龙,再封拱脚"的施工方案,会导致施工过程中线形和各扣索索力均匀性较差。为确定合理的封拱脚时机,确保施工安全,文章采用"过程最优,结果可控"一次张拉施工优化计算方法,从施工线形、扣索索力均匀性和拱圈应力等几个方面对三种封拱脚方案(单片拱肋两岸各吊装第四段后封拱脚、单片拱肋两岸各吊装第六段后封拱脚、单片拱肋两岸各吊装第八段后封拱脚)进行对比研究。研究结果表明,单片拱肋两岸各吊装第六段后封拱脚方案的施工线形、各扣索索力均匀性和拱圈应力等均较好,为最佳施工方案。基于此,对第六段封拱脚施工方式下拱圈实测线形和目标线形进行比较,进一步验证了施工方式的合理性。     

中承式拱桥施工监控技术分析

为了解某中承式拱桥在施工过程中线形、内力及索力是否满足设计及规范要求,采用MIDAS/Civil软件进行施工过程仿真分析,并对上部结构位移、内力和索力进行监测。通过分析施工过程中不同阶段的应力及线形数据可知,在整个施工过程中,拱肋及梁体实测变形及应力值满足设计及规范要求;吊杆各阶段实测值结果与设计值偏差基本在±5%以内,满足设计及规范要求。     

散索套处无永久支撑地锚式悬索桥计算分析

针对散索套处无永久支撑地锚式悬索桥结构特点,结合常用计算软件,按照三种不同计算思路进行分析计算,并通过对比三种不同计算思路下主缆空缆状态及无应力索长。     

中承式梁拱组合桥梁空间静力计算分析

文章以某绕城高速公路上跨分离式立交桥为工程背景,采用空间有限元分析法,对中承式连续梁拱组合桥进行施工阶段及运营阶段静力计算,分析钢管混凝土拱肋与预应力混凝土连续梁及吊杆内力、应力及位移随工序进程的变化规律。计算结果表明,该梁拱组合桥型能够充分利用各自构件的受力特性形成互补,同时拱梁的组合呈现美观的造型又兼具较好的技术经济指标。     

高地震烈度下超大直径海底盾构隧道地震响应分析

文章运用FLAC3D软件,采用动力有限元法,对高地震烈度下超大直径海底隧道地震响应进行了分析。分析结果表明:与单纯自重应力场作用下相比,地震作用会造成结构内力的增大,拱顶及拱腰为其受力薄弱部位;在重力及地震共同作用下,衬砌结构的拉应力主要出现在拱顶附近,最大拉应力超过C60混凝土的抗拉强度设计值,拱顶的衬砌管片可能出现局部脱落;衬砌结构的最大受力和位移一般发生在地震2~6 s的时间段;各关键点位置的位移、弯矩、剪力、轴力时程曲线具有相似的变化规律;隧道衬砌最大水平位移为3.6 cm,最大竖向位移为3.7 cm。     

卵石地层地铁隧道近接施工位移特征研究

以北京地铁9号线某区间隧道近接既有铁路桥梁施工为背景,文章基于Hardening-soiJ本构模型采用三维数值计算与现场实测结果相对比的方式,研究卵石地层地铁隧道近接既有铁路桥施工的位移特征。研究得出的结论为:(1)卵石地层岩体较为松散,胶结性较差,围岩稳定性较低,可引入Hardening-soil模型模拟其应力-应变关系;(2)区间隧道开挖引发的竖向位移主要集中在隧道拱顶部位,并随着向地层深部的发展逐渐衰减;(3)地铁区间隧道施工引发的地表沉降可认为是两条单洞隧道地表沉降曲线的叠加,现场实测与数值计算得出的规律一致;(4)既有铁路桥结构最大位移值小于《铁路线路修理规则》的容许位移,现有开挖方式和支护参数满足既有结构安全运营条件;(5)地铁区间隧道开挖引发的地层、既有桥梁结构水平位移整体较小;(6)区间隧道开挖引起的土体扰动主要集中在隧道洞周5.4 m范围内。     

基于ABAQUS的预制装配式地铁车站结构拼装成环后力学行为研究

预制装配式地铁车站结构精准拼接是保证结构稳定性和防水性的关键性问题。由于结构自重较大,在拼装成环后,当结构拱脚无支撑时会产生较大的位移,影响拼装的质量。文章以长春地铁2号线袁家店预制装配式车站为工程背景,考虑预制构件之间的接触关系,建立"地层-实体-接触"计算模型,研究不同支撑方式对于结构内力、应力及变形的影响。计算结果表明:拱脚采用钢支撑能够有效降低结构拱顶和拱脚不利位置处的弯矩和剪力,轴力略微增大;在有支撑条件下结构整体的应力值下降,接头接触应力下降,张开量减小;拱顶的竖向位移和拱脚的侧向位移减小,有效地降低了拼装误差,提高了整体的拼装精度。     

成品油管道穿越滑坡地段应力分析

成品油管道穿越山区滑坡地段时,受到滑坡推力的作用,易使管道产生过大变形而破坏。为探究此类管道安全问题并提出解决方案,使用应力分析软件CAESAR Ⅱ对某穿越滑坡地段的成品油管道进行应力及位移分析,得出其应力、位移分布,并分析纵向滑坡和横向滑坡对输油管道的影响。通过分析得出常规地段与滑坡地段的交界位置为输油管道的危险截面,且纵向滑坡对输油管道的应力及横向位移、纵向位移影响较大。