钢管混凝土连续梁拱组合桥施工期拱脚应力监测与分析

以一座钢管混凝土连续梁拱组合单线铁路桥为工程背景,采用先整体后局部的两步分析法,首先利用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,计算拱肋安装及后续施工阶段结构的受力状态,得到局部模型的力边界条件;然后利用ANSYS软件建立拱脚结点局部有限元模型,分析施工期间拱脚结点的局部应力分布规律和应力集中程度;最后将拱脚结点应力计算值与实测值进行比较。结果表明,拱肋与梁体间传力顺畅,拱脚混凝土基本处于受压状态;拱脚内侧与箱梁顶板交界处应力集中现象较明显;拱脚上部拱肋周围、拱脚前脚趾处及两拱脚之间箱梁顶板的局部区域出现较大的拉应力,建议在同类桥梁的设计中加强这些部位的构造措施和配筋。拱脚结点应力计算值与实测值比较接近,说明用实体有限元模型计算的局部应力是可靠的,可用于设计验算。     

岭南高速公路蒲山系杆拱桥拱脚计算及分析

河南省岭南高速公路蒲山系杆拱桥为下承式钢管混凝土系杆拱桥,介绍该桥的上部构造,着重介绍拱脚的构造尺寸、内部构造;根据系杆拱桥拱脚的受力特点,对拱脚进行应力计算,根据计算分析出拱脚各部位应力情况,为拱脚不同部位的配筋设计提供依据。     

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

研究目的:连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。研究结论:(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。     

梁拱组合拱桥拱脚局部应力分析和试验研究

某外倾式梁拱组合拱桥的拱、梁连接处原设计采用高强螺栓连接,由于某些原因在施工过程中变更为焊接连接。由于该拱脚连接部分受力复杂,且焊缝连接对结构受力以及运营维护提出了更高要求。为了解拱梁连接处应力分布,并为后期桥梁的运营维护提供理论依据,采用有限元建立该桥拱脚连接处的精细化有限元,并以实际施工过程中的监测结果进行验证,研究结果表明：采用板壳单元的精细化有限元拱脚模型能有效模拟拱脚局部应力分布特征,研究分析结果将为后期运营维护提供重要的参考。     

先梁后拱法施工轨道交通梁拱体系桥梁

结合实际工程对梁拱组合体系桥吊杆控制张拉力4种确定方法(倒拆法、正装-倒拆迭代法、无应力状态控制法和影响矩阵法)的实施步骤及结果进行有限元计算研究分析,并针对从拱脚向拱顶、拱顶向拱脚及1/4主跨向两侧3种张拉顺序过程中的结构受力状态进行有限元计算对比分析,结果表明:不同吊杆张拉顺序下各构件均能满足设计需求,但对于体系复杂、规模较大的梁拱组合体系,吊杆张拉过程可能出现部分构件受力超标现象,因此需重视吊杆张拉顺序比选.     

风荷载作用下系杆拱桥施工阶段拱脚应力分析及研究

钢管混凝土系杆拱桥在施工过程中,其稳定体系尚未形成,在横向风荷载作用下几何非线性明显,拱肋极易产生较大侧向位移和扭曲,对拱脚受力不利。本文以商合杭高速铁路140 m钢管混凝土系杆拱桥为研究背景,采用Midas Civil和Midas Fea建立了整体与局部有限元模型,研究了在静风荷载作用下,系杆拱桥施工阶段拱脚的应力分布规律。研究表明:施工过程中,在风荷载作用下拱脚处均出现了主拉应力大于混凝土容许抗拉强度区域,区域主要分布在拱座与系梁交界处;通过设置缆风绳可以有效降低几何非线性影响,减少了拱肋横向挠度,保证拱脚受力安全。     

铁路客运专线连续梁-拱组合结构设计

研究目的:本文以成绵乐客运专线鸭子河特大桥(56+ 116 +56)m连续梁-拱桥为工程背景,研究梁拱组合结构的梁拱构造、吊杆受力特性、支座布置、施工方法等,通过对模型的建立、荷载的选取、梁拱及吊杆的检算、动力特性及拱座局部分析计算,介绍梁拱结构的结构特点,为今后类似工程的修建提供参考.研究结论:连续梁拱组合结构能较好地发挥连续梁和拱两种结构体系的优点.与同跨度连续梁相比,由于拱的加劲作用,能够有效降低主梁的高度,同时,钢管对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和变形能力,管内混凝土又有效地增加了钢管的局部稳定性,使拱与梁受力性能都得到较好的发挥,使梁拱组合结构具有整体受力特性好、结构刚度大、建筑高度低、施工方法成熟等优点.     

连续梁拱组合桥梁设计关键技术对策研究

结合上海市轨道交通明珠线漕溪路桥工程,对连续梁拱组合桥梁的刚梁刚拱纵横梁体系整体桥面受拉、拱脚的受力分析和构造措施、钢管拱灌注混凝土的全过程中整体和局部应力状态及在柔性支撑上制作预应力混凝土梁四项关键技术进行对策研究,提出了解决办法和研究结论。     

钢管砼梁拱组合结构拱肋受力行为分析

以宜万铁路宜昌长江大桥为工程背景,通过有限元计算,分析了钢管混凝土拱肋施工阶段主梁控制截面受力情况,还对目前国内三种主要钢管混凝土规程进行了比较分析。通过分析比较,发现在拱肋施工的各工况中,钢管拼装和吊杆张拉对结构的受力影响较大。对钢管混凝土梁拱组合结构的设计计算,宜采用把钢管转化为混凝土的理论计算,以其他的理论的计算作为参考,以期使结构设计更加合理。     

京杭运河特大桥连续梁拱组合体系拱脚应力分析

结合连续梁拱组合体系拱桥的拱脚,阐述了采用大型通用工程软件进行拱脚分析的方法,并对3种工况（拱脚最大轴力、拱脚最大弯矩和拱脚最小弯矩）进行分析。通过对拱脚局部模型的分析,掌握拱脚的局部应力分布特征,发现了拱脚应力较大点,并提出拱肋钢管埋入拱脚较深、拱脚下设加劲钢板、拱脚外设包裹混凝土,以及设置预应力钢束等措施,来达到抵抗拱脚拉应力,改善拱脚的受力状态的目的。     

未铺装桥面的钢箱拱桥架桥机携梁过桥受力分析

本文以某城际铁路112.5 m钢箱拱桥为背景,研究运架一体机在未铺设混凝土层的桥面携梁过桥方案,并对其进行受力分析和过程监测。密布剪力钉的桥面采用满铺双层工字钢进行加强,上铺花纹钢板形成运梁通道;采用Midas对钢箱拱桥结构静力行为进行分析,得出拱肋、系梁、桥面板最大应力,并总结柔性吊杆索力变化特点;分析运架一体机空载和携梁过桥时结构动力行为,得出竖向动位移、横向动位移、竖向加速度值及横向加速度值的特征值,并归纳运架一体机过桥时结构动力响应特征;基于现场监测数据对钢箱拱桥结构应力、挠度与计算值进行对比分析,以验证方案可行性。     

京津城际客运专线(60+128+60)m钢管混凝土拱桥设计中几个问题的探讨

京津城际客运专线跨越北京四环线采用(60+128+60)m钢管混凝土拱-连续梁组合结构。对该结构的三腹板主梁横向分析计算办法、拱脚构造设计、吊杆在拱肋端锚固构造以及吊杆在梁端锚固构造等设计问题进行研究探讨,希望能为今后同类桥梁的设计提供参考。     

站前大道下承式钢管混凝土系杆拱桥设计

郑州市中牟县站前大道桥采用单跨85 m、桥宽44.8 m的下承式钢管混凝土系杆拱,这种结构是一种无推力的梁拱组合体系,在跨线控制工程上较多采用。介绍该桥方案设计、结构有限元计算要点和主要计算成果,并介绍利用Midas有限元模型对吊杆的张拉顺序和拱轴线进行优化的方法。计算分析显示该桥设计合理,各设计值满足规范要求。     

京沪高速铁路(32+108+32)m中承式钢箱拱空间分析

京沪高速铁路北京特大桥在跨京开高速公路时,为满足立交要求并追求较好的景观效果,采用了(32+108+32)m中承式钢箱拱。对该中承式钢箱拱梁拱组合体系进行了空间分析,结构变形、变位按照《京沪高速铁路设计暂行规定》控制设计,并着重介绍该桥空间动力和静力分析、稳定性分析、拱脚水平推力优化、车桥耦合分析及时程分析的计算结果。计算结果表明,各项检算均满足规范要求,本桥选定的结构形式和截面尺寸是合理的,可为客运专线同类型桥梁设计提供参考。     

曲线梁-斜跨拱组合钢桥结构分析与试验研究

针对某50 m跨曲线钢箱梁与60 m跨斜跨钢箱拱组合桥进行空间受力分析,并进行成桥的静载与动载试验.采用ANSYS程序建立全桥的空间有限元模型,并配合自编程序分析组合结构在设计荷载下的受力特征及拱、梁承载状况.根据桥跨结构的受力特性,对钢箱梁和钢箱拱的最不利弯矩截面进行静载试验,测试梁与拱的应力及位移,并进行拉索索力测试.静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下钢箱梁、拱的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构安全储备很大.同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验.动力试验表明,桥跨结构动力特性良好.     

高速铁路主跨420 m钢箱拱桥设计方案研究

为满足西安至十堰高速铁路汉江特大桥420 m中承式钢箱拱桥方案的设计要求,对影响大跨钢箱拱受力的矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置数量及位置等关键参数进行比选,提出了适合于本桥的设计参数。通过合理设置拱脚混凝土段长度,显著减小了钢箱拱桥的用钢量,提高了钢箱拱桥方案的竞争力。静动力计算分析表明,大跨钢箱拱桥可满足高速铁路运营需求。     

高速铁路钢管混凝土拱桥拱轴线型比较分析

研究目的:为探讨钢管混凝土拱桥拱轴线型对结构力学行为的影响,以某高速铁路上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型,对比分析恒载或ZK活载作用下不同拱轴线型对结构变形、内力以及稳定性的影响,并探究其影响规律,从而为高速铁路钢管混凝土拱桥的相关设计、施工和运营提供参考或借鉴。研究结论:(1)该结构具有良好的线弹性,不同荷载作用下拱轴线型对结构力学行为的影响规律保持较好的一致性;(2)拱轴线型对结构靠近拱脚区段弯矩、剪力和组合应力影响显著,对跨中区段轴力影响明显,而对L/8截面和L/2截面竖向变形影响明显;(3)高速铁路桥梁面内面外刚度要求高,整体稳定较好,失稳形式主要表现为局部杆件失稳;(4)该研究结果有助于优化钢管混凝土拱桥拱轴线选型以及结构杆件设计。     

大跨径连续梁拱桥箱梁空间受力研究

大跨度箱梁——悬吊组合结构作为新型的梁拱组合桥式,其箱梁空间受力较为复杂。以合蚌客运专线九龙岗特大桥主桥连续梁拱组合桥为工程背景,建立了2种有限元仿真模型,并对箱梁的纵向应力、腹板剪力分配及支座反力分配规律、箱梁横向受力的差异进行了分析。     

外倾式非对称曲线拱桥力学特性分析

针对一座外倾式非对称钢箱拱桥,通过利用桥梁结构专业软件Midas/civil建立其空间杆系有限元模型进行整体受力性能分析,探讨主要受力结构拱肋、吊杆以及钢箱主梁的力学特点;并通过外倾角的改变研究分析了吊杆内力随拱肋外倾角改变的变化规律,对于完善该类异型拱桥的设计理论、工程施工,确保结构安全、设计合理等方面都有一定的参考价值。     

V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应分析

研究目的:大跨度V形刚构拱组合桥利用V形连续刚构的主跨斜腿与钢管混凝土拱的拱座连接形成,具有拱和V形连续刚构共同受力的特点,其结构性能已不同于一般的梁拱组合体系桥。通过本研究,揭示V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应。研究结论:由于拱肋对V形连续刚构桥的加劲作用,V形刚构拱组合桥中跨在活载作用下的最大弯矩和最大挠度均减小约50%;组合结构桥由于混凝土收缩徐变引起的中跨后期下挠仅为V形连续刚构桥跨中下挠量的12%;V形刚构拱组合桥的竖向刚度是V形连续刚构桥的2.56倍以上,V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应非常明显。