现浇钢筋混凝土拱圈分段浇筑长度与顺序对悬拼钢拱架的影响及优化研究

大跨径混凝土拱桥利用贝雷梁悬拼钢拱架进行拱圈浇筑过程中,拱圈的纵向分段长度、分段浇筑顺序将直接影响拱架在施工过程中的变形及应力,进而影响整个拱桥结构的成桥状态。通过有限元模型对拱架在浇筑过程中的受力状态进行分析,对拱圈分段浇筑长度、顺序进行优化,实际工程拱圈混凝土浇筑过程中的拱架变形、应力测量结果表明:拱圈分段浇筑优化后,将使拱架受力均匀,变形合理,可保证拱架在浇筑过程的安全性及拱圈成桥后的线形、内力满足规范及设计要求。     

大跨度CFST劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑施工研究

为使钢管混凝土劲性骨架拱桥的拱圈在成桥后受力更加均匀,基于传统的先拱脚后拱顶和先拱顶后拱脚的外包混凝土浇筑施工方法,提出了一种新的先拱脚、后拱顶、最后于四分跨处合龙的外包混凝土施工方法。以在建的叙古高速公路磨刀溪大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥为研究对象,借助大型空间有限元计算程序,对比分析了传统方法与该文提出的施工方法的差异,并基于施工过程中采集的应力和挠度的监测数据,研究了该文方法的有效性。结果表明:该文提出的施工方法浇筑顺序合理,相比传统方法具有较为明显的优势;理论分析数据与实测结果变化趋势基本一致,而且吻合较好;施工过程中结构稳定性始终在可控范围之内,并具有较高的安全储备。     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。     

大跨度悬臂浇筑混凝土拱桥稳定性影响参数研究

拱桥是以承压为主的压弯构件,当主拱圈受到的荷载达到极限承载力时,拱桥往往会发生失稳破坏。对于采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥来说,其施工过程中的受力体系包括未浇筑完成的主拱圈、扣塔以及扣锚索。在悬臂浇筑过程中,结构的受力不断发生变化,因此有必要对施工过程进行稳定性分析。本文基于已建立的悬臂浇筑混凝土拱桥有限元模型,选取最大悬臂浇筑阶段,采用第一类稳定问题的有限元分析方法,通过参数分析,研究了不同混凝土强度等级、拱肋刚度、主拱圈混凝土容重、扣塔刚度、扣塔高度、扣塔钢材容重等参数对于施工过程稳定性的影响,结果表明:这些参数对沙坨特大桥施工过程的稳定性影响显著,在施工过程中应考虑这些参数的影响,同时为今后的类似工程提供参考借鉴。     

悬臂浇筑拱桥扣索索力优化研究

为保证拱桥悬臂浇筑过程中的施工安全以及成桥后拱圈受力满足合理状态要求,以四川攀枝花新密地大桥(主跨为189.9m的上承式钢筋混凝土箱形空腹式拱桥)为工程背景,采用ANSYS一阶优化方法,分施工优化和成桥优化2步对其扣索索力进行优化研究。利用ANSYS有限元软件建立该桥参数化模型,施工优化中以拱圈整体应力为目标函数,对施工过程中的扣索索力进行优化计算;成桥优化中分别以弯矩和偏心距为目标函数,并考虑活载效应的影响,对最大悬臂状态时的扣索索力进行整体调整。结果表明,优化后悬臂浇筑过程中拱圈的拉应力水平明显降低,保证了悬臂浇筑过程中拱圈的施工安全;成桥后的拱圈受力情况得到有效改善,使运营阶段的拱桥受力更为合理。     

钢腹杆-劲性骨架混凝土弦杆组合拱节点受力性能试验

为进一步增大拱桥的跨越能力,结合劲性骨架钢筋混凝土拱桥的结构和施工特点,提出钢腹杆-劲性骨架混凝土(SRC)弦杆组合桁式拱圈结构,利用钢腹杆替代混凝土腹板,省去混凝土腹板的浇筑工作,并减轻拱圈自重以达到增大拱桥跨径的目的。为了解这种组合拱连接节点的受力特点,在钢腹杆-SRC弦杆组合拱桥试设计研究基础上,以弦杆外包混凝土厚度为主要参数,进行了3个组合拱节点及1个对比钢管混凝土节点的试验研究,并探讨了节点的失效机理。结果表明:组合拱节点首先发生弦杆外包混凝土开裂,最终发生钢管混凝土节点破坏;外包混凝土对受拉和受压腹杆的受力影响很小;相比钢管混凝土节点而言,组合拱节点受拉腹杆的接头刚度较大;弦杆外包混凝土的厚度只影响外包混凝土的开裂荷载,外包混凝土越厚,开裂荷载越大,但不影响组合拱节点的极限承载力;结合钢管混凝土劲性骨架混凝土柱的研究成果,建议组合拱节点的混凝土外包系数取0.50左右,其承载力可按照受拉节点发生冲剪失效模式和受压节点发生有效宽度失效模式进行计算,但其计算结果偏于安全。研究成果可为钢腹杆-SRC弦杆组合拱桥的设计提供依据,也可为类似连接节点的设计提供参考。     

基于不同施工方法的大跨径劲性骨架拱桥受力特性研究

大跨径劲性骨架拱桥施工过程结构体系转换多,结构复杂、控制和影响因素多。为合理优化施工方法,以北盘江特大桥为例建立施工阶段有限元模型,分析在不同施工方式下,劲性骨架拱桥主拱圈各组成部分的受力。结果表明,不同的施工方式条件下主拱圈总体满足受力要求。施工方式II相对于施工方式I减少了3根二次扣索,施工更方便快捷。     

基于变形指标控制混凝土拱桥拱架现浇分段长度研究

合理的浇筑顺序和适当的分段长度能优化拱架现浇钢筋混凝土拱圈混凝土浇筑过程中拱架的受力和变形,提高拱架安全系数,因此,可通过控制拱架变形确定混凝土拱圈分段浇筑长度。基于拱架截面挠度影响线,提出以变形控制指标确定混凝土拱圈分段长度的方法。应用ANSYS的APDL语言,编写专门用于计算拱架现浇钢筋混凝土拱圈分段长度的程序。通过拱架变形规律分析以及大量的试算,确定了控制指标的取值范围。     

混凝土悬臂浇筑拱桥横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响研究

采用悬臂浇筑法建造的混凝土拱桥当前较为少见,作为悬臂施工中承受梁段自重及施工荷载的重要临时设备,挂篮的不同形式影响着施工效率。本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为工程背景,为提高施工效率,考虑挂篮支点由置于拱圈的拱背改为拱腹之下,并采用可收缩式内模。受挂篮长度影响,横隔板浇筑至少需滞后两个节段,针对不同横隔板浇筑顺序建立对应的空间网格模型,研究不同横隔板浇筑顺序对薄壁箱型主拱圈力学特性的影响:对比不同情况下最大悬臂阶段梁端位移、翘曲正应力、截面顶底板应力横向分布,总结横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响规律,为同类桥梁的施工设计提供参考。     

渝黔铁路夜郎河大桥主桥设计关键技术

渝黔铁路夜郎河大桥主桥采用一跨370m的上承式钢筋混凝土拱桥。拱脚采用等截面实心超大桩径倾斜桩基础(截面长22.502 m、宽16.388 m),工程量及边坡开挖量小且施工安全、环保。主拱圈采用2个单箱单室拱肋相交组成的X形拱圈,极大地提高了桥梁的横向刚度,主拱圈外包混凝土分层(可减少对劲性骨架的强度要求)分段(可增加工作面)浇筑。钢管混凝土劲性骨架采用由通长钢管组成的桁架拱,钢管内灌注泵送混凝土,采用扣挂法节段拼装施工;通过扣索调整上、下弦钢管中的应力,管内混凝土替代了部分钢材。桥面系采用每孔跨径38m的钢-混连续结合梁,采用大节段吊装拼装钢梁、现场分段浇筑桥面混凝土的施工方案。     

沙坨特大桥施工控制参数敏感性分析

沙坨特大桥是一座采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥,其在施工过程中必须要保证主拱圈的变形与应力满足设计要求。为了减小悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工误差,本文利用有限元软件Midas/Civil进行建模计算,通过比较施工过程中各设计参数在成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈累计位移差值与截面上下缘累计应力差值,对各设计参数的敏感性进行了分析。结果表明:在悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工过程中,主拱圈混凝土容重、扣锚索索力对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较大,为主要设计参数;主拱圈刚度、扣塔刚度、扣锚索刚度对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较小,为次要设计参数。     

钢管拱架的卸落顺序分析

拱架卸落是拱桥施工控制的一个重要环节.对四川省资阳市某混凝土拱桥满堂钢管支架的落架顺序进行仿真分析,探讨其在不同落架顺序下拱圈的应力和变形变化规律,强调和验证合理落架顺序的必要性,为类似工程施工提供参考.     

V型刚构连续梁组合拱桥拱肋混凝土灌注顺序仿真分析研究

V型刚构连续梁组合拱桥是充分将钢管混凝土拱桥和V型刚构桥的各自造型、美观、受力等优点融合一体的一种新型桥梁结构形式。不同的拱肋混凝土顶升灌注施工顺序,对主拱肋钢管应力和变形会产生不同的影响。通过V形刚构加拱组合结构拱肋混凝土采用上述两种顶升灌注施工顺序进行仿真模拟分析,主要目的是研究两种拱肋混凝土顶升灌注对V型刚构连续梁组合拱桥主拱肋应力和变形的影响。     

大跨悬浇钢筋混凝土拱桥施工扣索力优化计算分析

为有效控制钢筋混凝土拱圈在悬臂浇筑过程中出现过大的拉应力,文中以某大跨悬浇钢筋混凝土拱桥为依托,提出一种扣索力优化计算方法。首先,基于“未知荷载系数法”获取拱圈最大悬臂状态扣索力初值;然后,开展正装分析并提取施工过程的索力、应力以及位移影响矩阵,基于优化原理并利用MATLAB软件对扣索力开展进一步优化。最后,分别基于影响线原理和无应力状态法原理确定拱圈合龙前扣索力最优拆除顺序和扣索补张拉值,确保拱圈受力合理、松索成拱后拱圈线形光滑圆顺。算例结果表明,扣索初拉力值较为均匀,所有索力值安全系数均大于2.5;拱圈松索成拱线形合理,未出现“马鞍形”;拱圈施工过程中截面拉应力均小于1.8 MPa,满足设计要求。     

循环温度对大跨混凝土拱桥长期变形行为的影响

为探讨自然环境条件下高速铁路大跨度劲性骨架混凝土拱桥在运营阶段拱顶截面位移和应力的时变特征,以沪昆客运专线北盘江大桥(主跨445m的钢筋混凝土拱桥)为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,结合成桥后的位移测试结果,分析了循环温度与收缩徐变耦合效应对其长期变形行为的影响。结果表明:年循环温度引起的拱顶截面竖向位移远大于1年内的收缩徐变变形,不同成桥季节对拱圈变形有一定影响,该循环温度效应不容忽视;当考虑温度与收缩徐变耦合效应时,拱顶截面钢管应力可达到屈服强度,外包混凝土应力有较大波动;建议进行混凝土拱桥长期变形效应分析时,应考虑温度和收缩徐变耦合效应。     

考虑拱圈与拱架联合效应的拱架受力性能研究

为了研究混凝土箱形拱桥分环分段施工过程中,先期浇筑的混凝土拱环和钢拱架产生联合作用后,结构力学性能的变化,借助结构分析软件Midas/Civil建立了施工过程中拱架、主拱圈数值模型,对比分析了考虑拱圈和拱架联合作用与拱架单独作用时结构内力的变化。研究表明:考虑拱圈与拱架的联合作用,拱架仅承担拱圈重量的60%左右,节省了钢拱架的用钢量。     

装配式（可调）钢拱架在现浇混凝土拱桥的应用

拱桥跨越深沟峡谷时,由于受地形条件限制,无法采用传统的落地支架施工,采用装配式钢拱架现浇拱圈为拱桥提供了最有效的施工方法。施工过程中拱架的稳定性及变形决定了拱圈施工安全及浇筑质量。现以湖南某上承式钢筋混凝土拱桥为例,阐述装配式钢拱架选型及设计、安装、受力验算、预压及拱架拆除等内容。     

钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥的结构计算分析

钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥是一种典型的自架设方式施工的桥型,其施工过程是结构安全的重要控制点,且施工顺序和方式会影响到桥梁运营时的受力状态。本文以某上承式钢管混凝土劲性骨架混凝土箱型拱桥设计为依托,分别采用平面杆系模型和空间板、梁体系模型对桥梁的施工、运营进行一体化的计算分析,为同类型桥梁的设计、施工提供借鉴和参考。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

大跨度悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥多目标索力优化研究

为实现对某库区大跨度悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的合理索力优化,基于多目标优化理论建立了该拱桥的索力优化数学模型,采用改进的多目标粒子群算法联合ANSYS参数化模型对其进行数值求解。计算结果表明：改进后的多目标粒子群算法对该拱桥的索力寻优模型具有良好的适应性,Pareto收敛前沿以较快速度逼近各目标函数最小值,输出的最优索力组合有效降低了各拱圈节段的峰值拉应力,改善了成桥状态下的内力分布,且在维持了合理拱圈线形的基础上进一步实现了对拱圈变形的控制。