拱肋高度基于余弦曲线变化的钢管混凝土拱桥设计方法

大跨度钢管混凝土拱桥大多采用等宽变高的截面形式。分析了李特公式中影响变截面高度的设计参数,在此基础上提出了钢管拱变截面高度设计的一种新方法：将拱肋截面高度定义为拱顶高度与拱轴水平倾角余弦值的幂次方之比,幂次方由拱顶高度、拱脚高度和拱轴线方程唯一确定。结合钢管混凝土拱桥常用的矢跨比和拱轴系数,给出了幂次方的取值范围。为验证该方法在大跨度钢管拱设计中的可行性,开展了两座钢管混凝土拱桥的动力特性与弹性稳定分析。结果表明,采用该方法设计的钢管混凝土变截面拱,与设计文件和李特公式的计算结果相比,钢管拱弦杆轴力差异在1.7%～7.0%,动力特性、弹性稳定以及腹杆应力差异在5%内。文中提出的设计方法可以为今后钢管混凝土拱桥设计提供参考。     

大跨径钢管混凝土拱桥稳定性研究

钢管混凝土拱桥在我国得到广泛应用,稳定性问题是制约钢管混凝土拱桥发展的重要因素之一。结合工程实践,采用大型通用有限元分析程序MIDAS／Civil对拱桥稳定性进行了研究分析,对钢管混凝土拱桥拱肋钢管的截面厚度、拱肋内填混凝土强度以及横撑布置形式对拱桥稳定性的影响进行研究。研究表明,拱肋钢管的截面厚度对拱桥稳定性影响较大,“米”字横撑布置形式比较合理。研究内容对提高该桥所采用稳定性措施的经济合理性有一定的借鉴意义。     

钢管混凝土拱桥预拱度的计算与设置

钢管混凝土拱桥在成桥后通常需要对拱肋进行成桥预拱度的计算以使其达到设计的拱轴线。为了确定最适用于钢管混凝土拱桥成桥预拱度的分配方法 ,采用大型通用有限元软件Midas/civil对拱肋成桥预拱度进行初步计算,得出精确结果后,以拱顶预拱度值为基准,运用四种预拱度分配方法对拱肋其余各截面进行预拱度的分配,最后与有限元结果进行对比分析,实践证明二次抛物线分配法求解出的预拱度最精确,为钢管混凝土拱桥预拱度的设计方法提供了参考。     

基于横撑非线性钢管混凝土拱桥抗震分析

基于OpenSees平台建立了钢管混凝土拱桥动力分析有限元模型,并与Midas Civil模型前五阶自振周期进行了校核.通过一条强震记录下的增量动力分析得出,拱肋3/8和5/8跨径处截面附近横撑单元最先屈服,并获得了大跨度钢管混凝土拱桥横撑非线性发展规律.分析了横撑构件采用线弹性和双线性两种本构模型时,拱脚、1/4截面和拱顶等拱肋关键截面的内力、位移结果,并对数据进行了分析比对.研究结果表明:钢管混凝土中承式拱桥在横桥向强震作用下,拱顶及拱肋与主梁连接处附近横撑均屈服.横撑采用双线性与线弹性本构模型相比,拱脚内力变化不大,拱肋1/4截面内力及拱顶内力和位移均减小,且随着横撑屈服单元增多,减小趋势越明显.     

钢管混凝土拱桥施工

钢管混凝土大多用于大跨径中承、下承式拱桥或系杆拱桥的拱肋,拱肋截面一般有多种形式,多为圆管和圆管加腹板构成的哑铃形以及由弦管和腹管绑成的空间拱式桁架等,其中拱式桁架可用于特大跨径的钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥施工的主要内容是钢管拱肋的制作、安装以及管内混凝土的浇筑,对无推力的系杆拱则有系杆的安装等。     

钢管混凝土拱桥的施工

钢管混凝土大多用于大跨径中承、下承式拱桥或系杆拱桥的拱肋,拱肋截面一般有多种形式,多为圆管和圆管加腹板构成的哑铃形以及由弦管和腹管绑成的空间拱式桁架等,其中拱式桁架可用于特大跨径的钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥施工的主要内容是钢管拱肋的制作、安装以及管内混凝土的浇筑,对无推力的系杆拱则有系杆的安装等。     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

为了解桁式钢管混凝土拱肋弦管设计刚度对拱桥受力性能计算结果的影响,以一座钢管混凝土多肢桁式拱桥为实例,建立了有限元模型,进行了弦管截面设计刚度取值的参数分析,在对已建钢管混凝土桁式拱桥的截面构成进行调查的基础上,提出了桁式拱桥截面设计刚度取值建议,即根据不同的计算要求,混凝土截面刚度折减系数取1.0或0.4。分析结果显示,按照该建议,截面的内力计算值为实测值的1.2～1.5倍,变形计算值为实测值的1.5～1.9倍。可见,此取值建议可以保证桁式钢管混凝土拱桥的设计具有一定的安全储备。     

国内最大跨径钢管混凝土提篮拱桥的总体设计

某主跨360 m的钢管混凝土提篮拱桥为目前国内最大跨径的钢管混凝土提篮拱桥,介绍了其主拱肋、横撑、肋间横梁、吊杆及桥面系等主要结构设计要点,对主拱、主拱腹杆、横撑、吊杆及桥面钢格子梁进行了承载能力极限状态、正常使用极限状态和短暂状态的验算,对主桥进行稳定分析和动力计算。结果表明:结构设计满足规范要求,为我国大跨径钢管混凝土提篮拱桥的设计提供依据。     

构造形式对钢管混凝土拱桥动力性能的影响

为研究钢管混凝土拱桥的动力特性,以黑龙江省哈同公路依兰牡丹江拱桥为例,应用大型有限元软件ANSYS建立了8种结构形式组合的拱桥空间有限元模型。在不同结构形式下,以匀速移动常量力作用在桥面上来模拟车辆对桥梁的强迫振动,得到了跨中截面和拱顶截面的竖向、横向位移以及加速度响应的极值：并得到了拱顶截面和1／4拱肋截面的动内力极值,分析出各种结构形式对桥梁强迫振动特性的影响。为改善大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力性能提供理论依据。     

钢管混凝土拱桥拱肋表面防腐及防锈技术浅析

针对钢管混凝土拱桥拱肋锈蚀现象对结构耐久性造成的影响,分析了拱肋锈蚀产生的原因及各桥拱肋对防锈的不同要求,介绍了现阶段国内外钢管拱桥拱肋防护的新方法和新工艺,分析了各种防护工艺的优缺点;以某沿海区域钢管拱桥拱肋防腐体系病害情况为例,根据具体情况提出了有针对性的处治方法,为钢管拱桥拱肋防腐及防锈施工提供依据。     

无应力状态法在大跨径拱桥施工中的应用

为了实现大跨径拱桥经施工成桥后拱肋的受力状态逼近设计的合理成桥状态,以采用斜拉扣挂的缆索吊装、悬臂浇筑、转体施工等工法的大跨径拱桥为对象,讨论了无应力状态法的具体实施方法;推导了扣索索力的计算公式;提出了调索过程中拱肋位移和曲率约束条件的控制条件。将无应力状态法用于500 m级的钢管混凝土拱桥和200 m级悬臂浇筑拱桥施工计算,计算结果表明:成拱后的拱肋线形和内力与设计状态一致。     

钢管混凝土拱桥施工全过程稳定性分析

大跨度钢管混凝土拱桥常采用缆索吊装斜拉扣挂法施工。应用有限元软件,针对某中承式钢管混凝土拱桥建立了从拱肋吊装至成桥的全过程计算模型,并对该有限元模型进行了稳定性分析,得出各工况下结构的稳定安全系数,最后讨论了设置横向风缆对拱肋稳定性的影响。结果表明,该桥施工各阶段稳定性均满足规范要求。     

叠合系杆拱桥主拱的内力分析

结合一钢管混凝土叠合系杆拱桥方案,考虑在汽车荷载、支座位移以及混凝土徐变发生的几种工况下,运用有限元程序对其主拱的内力、变形进行了计算与分析,并与相应的哑铃型拱进行比较.给出上、下拱肋为不同矢跨比情况下的主拱拱脚截面内力,当叠合拱桥的上、下拱肋矢跨比分别采用1/5、1/4与矢跨比为1/5的哑铃拱拱肋的内力和主梁及拱顶变形计算结果.经过分析比较,叠合拱较哑铃型拱从结构刚度、内力等方面均得到了较好的改善,使结构从受力方面更容易满足工程设计的需要.     

哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力的线弹性分析方法

为了提高哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力的计算效率,提出了极限承载力分析的高效自适应弹性模量缩减法;根据连续条件和截面塑性承载性能,建立了钢管混凝土哑铃型构件压弯承载力相关方程,通过回归分析得到了相应的齐次广义屈服函数;采用单一组合材料梁单元建立了拱肋的线弹性有限元迭代模型,通过自适应缩减高承载单元弹性模量模拟结构在加载过程中的刚度损伤,确定拱肋的极限承载力,并与模型试验、非线性有限元法和等效梁柱法计算结果进行了对比。计算结果表明:建立的齐次广义屈服函数计算结果稳定、可靠,克服了传统广义屈服函数计算结果受荷载初始值影响的缺陷;采用自适应弹性模量缩减法只需较少的离散单元数与迭代步数即可获得稳定的极限承载力,且与模型试验结果误差小于3%,计算耗时小于16s,相对非线性有限元法具有良好的计算精度和效率;哑铃形截面拱肋相比圆形截面拱肋具有更好的承载性能,矢跨比、含钢率和荷载作用方式是影响钢管混凝土拱肋极限承载力的重要因素;随着矢跨比增大,极限承载力增速减缓;随着含钢率增大,极限承载力几乎呈线性增长;随着集中力与均布力比值增大,其对极限承载力的影响逐渐减弱;轴力与弯矩是拱肋的主要内力,随着矢跨比增大,弯矩对极限承载力的影响更加显著。     

钢管混凝土拱桥线型控制

结合某市钢管混凝土系杆拱桥的实际工况,通过钢管拱桥坐标测设、计算及钢管拱肋制作加工、采用临时支墩架设等施工工艺,对钢管拱桥拱肋施工线型控制进行了全面介绍,实践证明线型控制方法简单、方便、快捷,较好地处理了温度的不利影响。     

小河特大桥拱肋安装扣塔偏位控制

在采用无支架缆索吊装技术进行钢管混凝土拱桥拱肋的吊装过程中,消除扣塔偏位对拱肋线形的影响．可以提高拱肋吊装精度,确保全桥线形。结合沪蓉西小河特大桥拱肋吊装过程,推导扣塔偏位对拱肋标高的影响公式,介绍偏位的控制方法,并在实际施工中取得良好效果。     

基于优化理论的大跨拱桥桁架拱肋吊装预测分析

引入工程结构优化方法,利用基于前进分析的有限元法,对采用千斤顶斜拉扣挂法施工的钢管混凝土拱桥进行了吊装预测分析,进行了扣索索力及拱肋节段预抬高的最优化计算,确定了一定约束条件下,空钢管拱肋吊装结构最合适的施工路径.     

钢管混凝土拱桥施工新技术研究及应用

提出了钢管混凝土拱桥施工的新方案,并详细介绍了采用无极绳天线吊装拱肋钢管,然后利用拱肋为支撑,吊装横梁的施工方法。     

钢管混凝土拱肋体系可靠度的研究

采用一次二阶矩验算点法对某钢管混凝土拱桥拱肋部分的各个表面截面分不同情况进行了可靠度的分析，并依据ＰＮＥＴ法的思想，得出了拱肋结构的体系可靠指标和失效概率，为这类新型结构提供可靠性方面的研究的参考。     

CANGARAN大桥钢管混凝土拱肋截面强度计算

结合施工实践,根据钢管混凝土拱桥的受力特点,介绍对钢管混凝土拱肋正截面强度进行计算的两种方法,并引用实例对两种方法分别在使用荷栽及极限承载作用下的计算结果进行分析比较,为同类型构件的设计施工提供参考。