洛三高速公路许沟特大桥主拱稳定性研究

针对许沟特大桥主跨220m钢筋混凝土等截面悬链线箱形无铰拱,根据运营阶段拱桥的实际受载情况,应用ANSYS有限元程序,分析主拱的屈曲模态及临界荷载;考虑几何非线性因素、材料的非线性特性,研究假想荷载不断增大情况下主拱的稳定性,更进一步了解主拱的稳定极限荷载。经成桥荷载试验,大桥稳定性满足使用要求。     

超静定拱内力的简化计算

用矩阵位移法分析了超静定拱水平推力的变化规律。探讨了相同条件下超静定拱水平推力与三铰拱水平推力的关系,建立了均布竖向荷载作用下超静定拱水平推力的计算公式,据此简化了超静定拱内力计算过程,并举例应用。     

两铰钢结构拱桥大吨位铰支座设计与受力分析

拱铰支座作为两铰拱桥梁的主要承重结构,是拱脚与拱座连接的关键部位,是控制设计的关键环节。由于铰结构的不可更换性,且暴露于空气中,势必会受到水、空气的腐蚀。同时,由于吨位大、应力大,势必存在应力腐蚀。以天保湾大桥的拱铰为例,在国内首次采用5 500吨高力黄铜拱铰。拱铰在使用中应传力顺畅,应力分布合理,不出现应力集中现象。针对天保湾大桥拱铰的局部受力进行分析计算,检验其设计的合理性和可行性。     

双潭大桥——一座钢筋混凝土拱桥设计

结合双潭大桥--空腹式钢筋混凝土无铰拱桥的设计,分析了拱轴系数和拱上建筑施工顺序对拱桥内力的影响.结果表明,"五点重合法"确定的拱轴系数和最优的拱轴系数有偏差,恒载占总荷载效应的比重越小越明显,设计时采用的拱轴系数比"五点重合法"确定的拱轴系数大;确定合理的施工加载顺序,可有效地改善施工过程中主拱受力.     

大跨径无铰拱桥拱肋温差变位估算

为分析整体温差对大跨径无铰拱桥拱肋各控制断面变位的影响,通过对大跨径拱桥拱肋参数的取值范围统计结果,建立不同拱肋参数影响分析的有限元模型,分析了同一条件下矢跨比、跨径、拱轴系数、拱肋刚度等参数对拱肋温差变位的影响程度,提出了无铰拱桥拱肋各控制断面整体温差引起的竖向位移估算公式,并用实例模型和实测结果对估算公式进行了验证,保证规定条件下拱肋变位估算的准确性,为大跨度无铰拱桥拱肋温差变位定量分析提供了便捷的估算方法。     

环向预应力钢绞线加固RC拱肋力学性能试验

通过RC方柱偏压试验和RC拱肋面内受力全过程试验,对环向预应力钢绞线（LPSW）加固拱桥方法进行研究。对相对偏心距分别为0,0.25,0.5的3类RC方柱进行偏心受压试验,偏心试验表明：RC方柱加固后,预应力钢绞线先于箍筋约束混凝土,有效抑制了混凝土裂缝的纵向开展,预应力钢绞线及箍筋之间具有良好的变形协调性;LPSW加固柱承载力提高了3%～34%,LPSW加固技术适合于小偏心受压结构,偏心距越小,增强效果越明显。在偏压试验基础上,拓展了LPSW加固RC拱肋的模型试验,对LPSW加固模型拱荷载-挠度曲线、截面应变和结构破坏模式等方面进行分析。拱肋试验表明：LPSW拱肋受力过程和破坏模式与RC拱肋相似,分为弹性阶段、裂缝开展阶段和钢筋屈服阶段,最终因出现5个塑性铰形成机构而呈塑性破坏。由于环向预应力钢绞线约束,使RC拱肋提前处于3向受压应力状态,横向膨胀受到约束,避免拱肋出现拉应力,加固拱肋的初裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载为未加固拱的2倍、1.6倍和1.47倍。基于偏压柱及拱肋试验结果,利用弹塑性失稳理论的等效梁柱法,建立LPSW加固拱肋极限承载力的计算公式,计算值与试验值吻合较好,且偏于安全,可用于评估实际加固拱桥的承载能力。     

装配式空心板桥铰缝破坏原因分析

为了探究日照市S335线上沈马庄桥1#铰缝破坏是由大件运输车还是由社会超载车辆所造成,通过ANSYS软件建立实体有限元模型,对铰缝在大件运输车荷载和社会超载车辆荷载作用下的受力情况进行对比分析,在对破坏铰缝与相邻空心板考虑接触的基础上,通过对铰缝砼弹性模量进行折减模拟荷载的横向分布。结果显示,社会超载车辆荷载作用下1#铰缝各项内力均大于大件运输车荷载,通过折减铰缝弹性模量计算的挠度与实测值吻合良好,铰缝破坏是由社会超载车辆造成的,破坏形式为砼间粘结失效,可通过折减铰缝砼弹性模量模拟荷载横向分布,以面-面接触模拟铰缝破坏的方法合理。     

双铰平板拱桥的计算简图及内力分析

钢筋混凝土双铰平板拱桥之双铰一般取为平铰,即是在铰面处理上将拱脚斜面与拱座斜面均作成平面并使它们直接接触而不加任何衬垫物。这种形式的平铰构造对拱脚转动有一定的约束,可以改善平板拱的受力,而且施工简便,因而工程实践的效果是非常良好的。但是平铰并非理想铰。理想校对转动是没有约束的,而平铰对转动位移的一定约束作用是不可忽略的。当拱脚在外因作用下发生转动位移时,会使反力作用点的位置发生偏移而产生反力矩,模型试验也证实平铰支座是介于铰支座与固定支座之间的一种特殊支座形式。比较准确地分析平铰支座的受力与变形特点,提供更为接近工程实际的     

大矢跨比抛物线拱精确分析

本文给出等截面抛物线两铰拱推力影响线的精确解析解，对其在工程计算中的应用进行了分析，分析表明现行工具书中关于抛物线两铰拱的分析公式用于大矢跨比拱跨中作用竖向集中力及拱脚水平位移引起的内力有不可忽略的误差。     

厚覆盖层地基上大跨拱桥拱座设计

无铰拱的拱脚变位对拱桥内力影响显著,在厚覆盖层地基上选择合适的拱座形式以减小拱脚变位十分重要。介绍大宁河特大桥拱座设计的选型思路和概况,并对2个主要的拱座形式进行了力学分析,根据分析结果推荐了合理的拱座形式。     

浅埋隧道仰拱计算模型与动态设计

由于缺少仰拱设计的理论依据,目前许多隧道的仰拱设计不尽合理,在浅埋隧道的仰拱设计中问题尤为突出。通过分析软基与隧道结构稳定性的关系,提出了浅埋隧道仰拱荷载的确定方法,其中以仰拱荷载系数将拱顶地层对隧道结构的垂直压力与仰拱荷载联系起来。结合仰拱的施工工艺,建立了三铰拱仰拱力学模型,给出了合理拱轴线的方程和内力计算公式。提出了浅埋隧道仰拱的设计步骤,并结合工程算例做了进一步说明。考虑到隧道开挖揭露的地质条件可能与设计勘察的地质条件有出入,建议将动态设计的理念引入到仰拱设计,使设计依据可靠,设计方法合理。     

运营公路隧道局部换拱效果及其工程影响

通过对运营公路隧道换拱工程试验段衬砌荷载和温度的现场监测,并将之与新建隧道衬砌荷载分布规律进行对比,评价换拱工程中新施作衬砌的承载性能。通过采用数值计算分析的手段,对换拱过程临近结构附加影响进行研究。结果表明:换拱工程与新建隧道工程衬砌荷载分别在荷载曲线形态和达到峰值的时间这2个方面存在明显差异;结合衬砌温度变化规律,揭示了换拱工程的新施作衬砌基本不发挥承载作用,现场监测所得荷载主要是由温度应力引起的;分析换拱过程中,邻近结构在卸荷作用下产生一定的附加沉降和附加应力。综合换拱工程衬砌承载效果及对临近结构的影响,提出了在运营隧道衬砌病害处理过程中,宜优先采用非破坏性防护措施,慎用局部换拱方案的工程建议。     

既有RC拱肋不利车载效应随刚度损伤的变化

为合理评估既有RC拱桥的承载能力,对损伤后拱肋最不利车载效应的变化问题进行了研究.采用机动法分析了拱肋区段刚度损伤后各典型截面弯矩和轴压力影响线的变化情况.在此基础上,按照现行公路桥涵设计通用规范中的车道荷载布置方式,并结合正交试验设计方法,研究了具有不同拱轴系数、矢跨比和跨度参数的无铰拱肋各典型截面的不利弯矩和轴压力值随损伤程度的变化规律.结果表明在无铰拱肋中各截面不利轴压力值随损伤程度的变化不大,而不利弯矩值则有较大变化;当损伤程度相同时,拱顶截面不利负弯矩对应的变化系数值最大,而拱脚截面不利正、负弯矩对应的变化系数值相当,且数值也较大.     

大跨桁架拱桥试验荷载下的静力分析

通过某大跨桁架拱桥试验荷载下的拱顶挠度和应计计算值与实测结果的对比分析，指出该桥已处在不完全的工作状况之下，有待维修加固，以提高其正常的承载能力，计算中用力法原理求解二铰桁架拱，并按弹性支承连续梁法计算荷载的横向分布。     

集中荷载作用弹性约束圆弧拱的面内屈曲特性

研究了跨中在集中荷载作用下的两端采用不同径向、轴向弹性约束的圆弧拱的面内稳定性。利用拱结构的变形几何关系和能量变分原理推导了圆弧拱考虑外部集中力、弹性约束边界时的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移三者之间的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数对屈曲过程中的荷载-内力、荷载-位移曲线进行了分析,通过屈曲分析进而得到圆弧拱发生失稳时的临界荷载。结果表明:本文方法所得屈曲路径、屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好;另一方面,对集中荷载作用下圆弧拱采用不同径向、轴向弹性约束刚度和结构的深浅程度等结构参数时的屈曲路径、临界荷载进行了分析,结果表明约束刚度和深浅参数对面内稳定性影响显著。     

倾斜层状泥岩中隧道变异机理及支护措施研究

结合都(江堰)汶(川)高速公路龙溪隧道,根据现场监测位移值,对比模型试验及理论分析结果,对倾斜层状泥质岩层中隧道变异机理及支护措施进行了研究。研究结果表明,倾斜层状泥岩遇水产生微膨胀,在支护结构拱腰形成一个高集度的偏压荷载,且随着时间推移荷载值逐渐增大,支护结构达到屈服后,在开裂断面处形成一个塑性铰,致使支护结构变形较大但仍然保持稳定;同时,在隧道拱腰垂直倾斜岩层面安设加密加长锚管,使偏压荷载有效转移,充分调动围岩本身的自承能力,有利于整个支护结构的安全。     

梁拱组合体系桥梁荷载分配分析研究

我国已建成较多预应力混凝土梁拱组合体系桥,但对梁拱组合体系桥梁的受力特征研究不足。现采用结构力学方法,以三跨连续梁拱组合桥为研究对象,提出了计算梁拱组合体系主梁、主拱和吊杆荷载分配的理论公式,将理论计算结果与有限元计算结果进行对比分析,对理论公式进行了修正,分析梁拱弯曲刚度比和边中跨跨径比对荷载分配的影响。研究结果表明:梁拱弯曲刚度比越小,拱肋所分担的荷载越多。而边、中跨比对拱肋荷载分配影响较小。梁拱弯矩分配比与梁拱弯曲刚度比、边中跨跨径比及拱肋矢跨比有关。     

拱脚变位与拱上结构作用下二次抛物线无铰拱内力计算

为求解拱桥墩台发生水平位移、基础不均匀沉降引起的拱桥拱脚相对位移对二次抛物线无铰拱产生的内力,以及拱上部结构施工吊装过程中,拱上结构重力作用下二次抛物线无铰拱的内力,通过结构分析,表明在大跨度拱桥工程中,应考虑拱脚变位的影响;就二次抛物线无铰拱而言,拱上结构施工吊装顺序对拱内力影响不大,但吊装全部完成时拱内力变化最大,应以该内力值作为计算依据。     

一种完全式拱铰的设计与分析

本介绍了应用在昆山玉峰大桥主拱拱脚处的一种完全铰式的拱铰,详细阐述了它的构造和功能。采用半理论半经验公式及非线性有限元接触分析两种方法对其进行分析计算,并指出半理论半经验公式计算结果的保守。非线性有限元接触分析的结果表明此拱铰完全满足构造和受力的要求。可作为其他桥梁特别是拱桥的关键连接部位设计的参考。     

基于反拱行为的空心板桥横向体外预应力加固模型

同梁体内纵向预应力增设预拱度的原理,横向体外预应力也会使被加固的桥梁产生"反拱"现象,为明确该现象的产生机理,"反拱"程度的影响因素以及体外横向预应力对桥梁结构恒载和活载支座反力受力状况的评估,需对该加固方式进行进一步研究。针对上述问题文中基于铰接板法,在计入横向体外力产生的附加扭矩的条件下,建立了能获得横向预应力作用下各板反力分布的理论解析式,并采用有限元数值模拟手段,分别对体外预应力的大小、预应力筋布置高度、纵向布置间距、铰缝深度、铰缝损伤程度以及板梁片数等影响因素进行了量化研究,分析了该加固方式对桥梁活载和恒载的影响。结果显示,横向体外预应力作用引起的边板反力增大中板反力减小是"反拱"现象的内在原因,且与横向体外预应力大小、布置高度等加固方式的外在因素相比,铰缝深度、铰缝破坏程度等内在因素对支反力增量的影响程度更大;中板活载作用下,桥梁的反拱现象得到了一定程度的改善,各板受力更为均衡。提出了横向预应力加固方式更适用于大铰缝桥梁、铰缝破坏程度小于50%的桥梁,以及主要活载作用位置靠近中梁的窄桥,弥补了常规加固时仅以荷载横向分布改善状况作为单一指标的不足,为梁桥横向加固设计提供了理论指导。