跨度128m铁路简支系杆拱桥设计及吊杆优化分析

为研究恒载及活载在简支系杆拱桥结构中的分布,介绍1座128 m铁路简支系杆拱桥的设计,探讨拱脚截面有限元模拟时的处理方法,建立该桥的有限元分析模型,对比分析吊杆刚度对结构在恒载和活载下受力的影响。研究结论为:吊杆刚度对系杆拱桥的荷载分配及梁、拱应力有着较大的影响,且在吊杆刚度较小时影响显著,影响率随着吊杆刚度的增加而减小;对于系杆拱桥,吊杆起着重要的联系作用,设计时需要根据梁和拱的承载能力进行整体合理设计。     

铁路客运专线128m系杆拱桥结构设计参数研究

以一座高速客运专线铁路大跨度钢系杆拱桥为工程背景,利用有限元程序分析了矢跨比、系梁和拱肋的刚度比、拱肋横向联结系的设置、吊杆布置形式对结构的静动力特性的影响。计算分析表明:矢跨比为1/5、拱肋和系梁的刚度比为1/2左右时结构受力较合理;加强跨中横向联结系对提高结构的整体稳定性有较明显的效果;无交叉斜吊杆和交叉斜吊杆能提高结构的竖向刚度,刚性吊杆对结构的横向基频贡献很大。     

某中小跨径下承式系杆拱桥稳定性影响因素分析

作为以受压为主的结构,系杆拱桥的稳定问题,特别是横向面外稳定问题是系杆拱桥的重要研究方向之一。本文在稳定分析理论的基础上,利用有限元软件MIDAS Civil对某中小跨径下承式系杆拱桥的稳定性进行分析,得到了该桥的稳定特征值和失稳特征,随后在此基础上探讨了拱肋横撑形式、吊杆形式及矢跨比等影响因素对系杆拱桥稳定性的影响。通过分析可知:拱肋横撑形式主要影响拱桥的横向稳定性,四种横撑形式的稳定性关系为:"米"字撑"K"字撑"一"字撑无横撑;吊杆形式对拱桥的纵向稳定性影响更大,且吊杆形式越复杂,拱桥纵向刚度越大,纵向稳定性越好;随着矢跨比的增大,拱桥的特征值呈现先增大后减小的变化趋势,当矢跨比为1/5时达到最大值。     

京沪高铁简支系杆拱创新设计与发展

简支系杆拱是一种结构受力明确、刚度大、高度低,且美观、经济的无推力拱桥。在京沪高铁徐沪段,简支系杆拱首次被系统研究和广泛运用。该路线共设跨度96 m、112 m和128 m的简支系杆拱桥21处。简支系杆拱的结构为外部静定、内部超静定的尼尔森体系平行拱或提篮拱;系梁采用单箱三室等高预应力混凝土箱梁;拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面;吊杆采用PES (FD)低应力防腐索体。通过对吊杆布置形式、矢跨比和拱轴线线形等关键技术参数进行对比研究,确定了合理的结构形式。对简支系杆拱结构的优化进行了总结,并对桥梁结构的发展进行了展望。     

高速铁路钢箱叠拱桥空间稳定性分析

针对新建哈尔滨—大连高速铁路140 m钢箱叠拱桥方案,利用有限元分析程序MIDAS建立空间有限元模型,进行整体稳定性分析,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,并且探讨影响大跨度钢拱桥稳定性的因素,这些因素包括:拱肋形式、拱肋刚度、拱肋倾角、横撑样式及布置形式、横撑刚度、系梁刚度、吊杆刚度、吊杆对数(或间距)以及矢跨比。     

铁路简支槽形梁系杆拱组合桥设计研究

宁启线上跨沪通铁路,由于线路纵断面高程受限而采用了64 m简支槽形梁系杆拱桥。本文分析该桥的受力特点,介绍系梁、拱肋、拱脚、横撑、吊杆等构件的构造设计。采用有限元软件对桥梁进行结构整体计算、道床板横向计算和拱脚局部应力分析。计算结果表明,简支槽形梁系杆拱桥具有建筑高度低、结构刚度大、工后徐变小等优点,在跨度大、净空受限时是一种新的解决方案。     

铁路大跨度连续梁拱组合桥结构参数研究

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁-拱组合桥受力特性的影响,进而对今后同类桥梁设计提供引导作用,以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景,研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果表明:矢跨比对拱肋轴力和拱脚、主梁中跨弯矩影响显著,取值在1/4~1/5时较为合理;1.6次抛物线、2.4次抛物线及圆弧线作为拱轴线时,拱脚截面弯矩过大,2次抛物线或悬链线作为此类桥型的拱轴线较为合理;拱梁刚度比对结构轴力影响较小,对拱肋弯矩影响较大,随拱梁刚度比的增大,拱肋分担的弯矩显著提高。     

穗莞深城际铁路松福路1号特大桥140m钢箱系杆拱结构设计

新建穗莞深城际铁路无砟轨道松福路1号特大桥为钢结构拱桥,主跨采用140 m钢箱系杆拱桥,拱肋、系梁采用钢箱截面。为解决结构刚度不足,梁端转角过大,吊杆亦采用钢箱截面。桥面系为纵横梁体系和预制混凝土桥面板。采用平面模型和空间模型分别进行受力分析计算,对拱肋、系梁、吊杆、纵横梁等结构应力、刚度、稳定性、疲劳进行了控制分析,优化杆件尺寸,取得良好的设计效果。     

铁路大跨度钢管混凝土拱桥弹性稳定性分析

以银吴(银川—吴忠)铁路银川南特大桥128 m钢管混凝土系杆拱桥为背景,建立空间有限元模型,分析了恒载及恒载+最不利活载2种荷载工况下该桥的稳定安全系数及失稳模态。着重分析了拱肋横撑形式、矢跨比、吊杆非保向力对稳定性的影响。研究结果表明:结构的失稳主要为拱肋面外失稳,满足稳定安全系数大于4～5的要求,且活载对全桥稳定性的影响远小于自重和二期恒载的影响。采用K形横撑时稳定安全系数相较于I形横撑提高了198%,对稳定性提高最为明显,采用米字形横撑稳定性最好,因此,在选择横撑形式时优先考虑米字形横撑和K形横撑。矢跨比从1/7增大至1/3时,稳定安全系数呈先增大后减小的趋势,在1/5～1/4时达到峰值,1/4.5时最大;吊杆非保向力对拱桥稳定性有一定影响,吊杆将拱肋与系梁连接成整体可以提高拱桥整体稳定性。     

客运专线钢系杆拱桥自振特性及结构参数研究

利用大型通用有限元软件,对一座客运专线钢系杆拱桥结合梁桥面方案进行有限元分析。分析结果表明,横撑布置、桥面系刚度、矢跨比和拱肋刚度对竖向基频影响不大,桥面系刚度对横向基频的影响很大,桥面系下平联斜撑和铺设钢板均能显著提高其横向基频。     

邻梁碰撞对系杆拱桥地震响应的影响分析

为研究邻梁碰撞对系杆拱桥地震响应的影响,以一座跨度64 m钢管混凝土简支系杆拱桥为研究对象,采用MIDAS/Civil建立全桥及邻跨简支梁桥的空间有限元模型,输入50年超过概率为0. 2%的罕遇地震波进行非线性时程反应分析。结果表明:邻梁碰撞对系杆拱桥拱肋、横撑及K撑的影响较大,对下部结构的影响较小;考虑竖向地震动后,结构各部件的内力整体增加,碰撞对拱肋及K撑的影响显著,横撑基本不受影响;竖向地震动可使得碰撞力及碰撞次数增加。建议在系杆拱桥的设计中考虑邻梁碰撞效应。     

200km/h单线铁路80m跨简支系杆拱桥受力分析

以200 km/h单线铁路80 m跨简支系杆拱桥为研究对象,介绍其主梁、拱肋和吊杆等构件的设计参数。建立空间整体有限元模型,分析该简支系杆拱桥的支座反力、吊杆拉力分配以及主梁竖向位移等整体受力性能,并采用Ansys建立拱脚实体有限元模型,将整体模型计算内力结果施加至局部模型边界上,计算分析拱脚应力分布规律。最后分析了横撑以及材料、几何非线性对结构稳定性的影响。计算结果表明,结构整体受力、局部应力及结构稳定性均满足规范要求。     

高速铁路无横撑组合拱桥设计

京沪高速铁路跨外环线,采用1-44.5 m下承式简支组合拱桥。该结构采用无横撑的圆端型变截面双拱肋形式,具有外形美观、构造简洁、布置合理等特点。详细介绍该拱桥梁拱构造、梁拱结构计算分析以及该结构的动力特性分析。设计结果表明,跨度较小的情况下,选择合理的矢跨比以及拱肋截面,即使无横向联结也能满足结构横向刚度的要求。     

兰新高速铁路128 m简支系杆拱设计

以兰新高速铁路乌鲁木齐河特大桥主桥128 m简支梁拱组合结构为工程背景,分析该桥设计面临的难点和控制因素,介绍该桥的结构设计,包括构造尺寸、设计步骤和相关刚度控制措施,并借助有限元软件开展动力和稳定等分析。结果表明:通过拱肋和系梁刚度的合理配置,结合特殊处理措施,能保证大跨简支梁拱组合结构的工后变形满足无砟轨道铺设要求,可为以后类似平行吊杆体系简支系杆拱桥设计提供参考。     

三拱肋无风撑系杆拱桥施工技术

介绍了三拱肋无风撑拼装式系杆拱桥成套施工技术。解决于保证河道泄洪的条件下长大系梁现浇施工的技术难题，并采用全跨龙门吊拼装拱肋和吊杆，充分实现了设计要求。     

无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究

对某无横撑钢管混凝土拱桥实施静力荷载试验和动力荷载试验,测试并分析静载工况下的拱肋和系梁挠度、吊杆拉力、拱肋与系梁的截面应力.试验结果表明,该桥受力合理,具有良好的刚度与强度.在动载试验中,测试其自振特性,进行了跳车试验,并分析了在行车下的冲击作用.     

多线铁路系杆拱桥吊杆优化及静力特性分析

以一座多线铁路54.5 m跨度下承式系杆拱桥为工程背景,探讨有限元仿真分析时系梁和拱肋在拱脚位置如何衔接过渡的问题,并对吊杆刚度进行优化设计,分析桥跨结构受力特性。结果表明:系梁与拱肋在拱脚位置采用主从节点的方式进行模拟是可靠的;吊杆对梁拱受力的影响随其刚度的增加而增大,当吊杆钢丝束数量大于109根时,吊杆刚度对梁拱受力的影响速率变缓。因此,吊杆钢丝束数量取109根,既能实现系杆拱桥梁拱共同受力、协调变形的目的,又可提高桥跨结构的整体刚度。     

高速公路下承式钢管混凝土系杆拱桥设计

针对昆明市六甲乡跨官南路高速公路跨线桥,介绍了该桥的整体设计,以及拱肋、拱脚、系梁、吊杆等主要构件的设计特点。采用有限元分析软件Midas Civil和Midas FEA进行了全桥整体计算及拱座局部受力分析。计算结果表明该桥结构形式及截面尺寸合理,满足规范要求。     

济青客运专线铁路连续槽形梁拱桥设计研究

研究目的:高速铁路跨越城市立交道路及高速公路时,为不影响下方道路正常通行,减小线路路堤建设高度,降低工程成本,同时满足设计要求,可采用建筑高度较低的下承式连续槽形梁拱结构形式。本文以新建济南至青岛客运专线工程跨越改移青兰高速公路的(66. 5+142+66. 5) m连续槽形梁拱桥为背景,从结构尺寸、梁拱刚度等主要参数设计以及纵横向受力、剪力滞等方面展开研究,从而掌握该类结构的主要技术特点。研究结论:(1)桥面布置上比较灵活,通过人行道、电缆槽的最优布置,可以使桥面宽度最小,适当增加边主梁宽度、设置"马蹄"形构造、拱肋预埋段局部穿孔,可以有效解决拱脚构造带来的钢束布置空间不足问题;(2)拱轴线、拱肋截面形式、吊杆布置与常规箱形截面预应力混凝土连续梁拱相差不大,设计时可参考取值;梁拱刚度比主要影响拱肋及主梁的内力、残余徐变、短吊杆的吊杆力,将梁拱刚度比确定为36. 0,主梁、拱肋各指标在合理水平;(3)剪力滞分析表明,边支点、边跨跨中、中支点、中跨跨中典型截面剪力滞系数分别为1. 29、1. 19、1. 30、1. 14,均大于常规箱形截面的规范计算值,为保证结构安全,槽形梁拱在设计中应采用基于实体模型计算的剪力滞系数;(4)目前连续槽形梁拱桥在高速铁路工程中应用较少,缺乏一定的设计理论与经验,本研究成果可为类似桥梁的设计提供参考。     

预应力混凝土连续梁拱组合桥吊杆成桥索力计算及影响因素分析

根据预应力混凝土连续梁拱组合桥的结构特点,充分考虑主梁的承载能力,提出基于指定截面应力法的吊杆成桥索力分步算法。根据主梁截面的应力控制条件,以总的吊杆索力最小为目标函数,采用数学规划方法初定吊杆索力,然后采用最小二乘法进行吊杆索力调匀,从而得到较为合理的吊杆成桥索力。应用该方法对宿淮铁路京杭运河特大桥主桥(62+132+62)m连续梁拱组合结构进行吊杆成桥索力分析,研究主梁截面尺寸、施工方法等对吊杆成桥索力、主梁预应力布置的影响。结果表明:随着梁高的增大,主梁参与全桥受力的程度随之增大,吊杆索力减小,拱肋负担的荷载也减小;施工方法不同,吊杆成桥索力和主梁内的预应力布置也不同,当主梁由悬臂浇注法改为支架现浇法施工时,吊杆的成桥索力增大,主梁在中支点截面处需配置的预应力钢绞线数量减小,在中跨跨中截面处需配置的预应力钢绞线数量增大。