某大跨度系杆拱桥的参数分析

以某大跨度系杆拱桥为背景,对系杆拱桥的内倾角、拱轴线和矢跨比进行参数分析.重点讨论了不同拱肋内倾角下拱桥受力、合理拱轴线的选择和不同矢跨比对结构受力的影响,分析结果表明拱肋内倾角对拱肋的面外稳定影响较大;拱肋内倾角度加大,横撑线刚度增强,,可以增大拱肋面外稳定安全系数;1/4L拱肋截面为拱肋控制截面,悬链线方案拱肋截面受力最好;随着矢跨比的降低,拱肋面外稳定安全系数下降.     

基于钢管混凝土拱桥检测结果的主拱肋病害评估

为探讨钢管混凝土拱桥核心受力部位主拱肋病害(钢管中混凝土发生空洞,脱粘等)的评估及加固方法,以某既有钢管混凝土拱桥(上承式有推力无铰拱桥,净跨160 m)为背景,通过敲击法和超声法相结合对钢管拱混凝土密实度进行检测,通过动、静载试验对桥梁整体结构受力性能进行测试.基于实测结构受力行为,利用有限元软件对主拱肋钢管混凝土不同状态下的应力进行分析,以此为参照,对主拱肋病害进行评估分析.评估结果表明,主拱肋的主要病害为钢管混凝土的脱粘而产生的混凝土局部受力截面削弱,主拱肋跨中截面应力校验系数的异常偏大仅为结构局部病害.基于评估结果提出以压浆的方式进行拱肋加固,加固后的结构整体受力能满足设计荷载要求.     

主跨457 m钢箱拱桥弹性稳定及极限承载力研究

柳州官塘大桥为主跨457m中承式钢箱拱桥,拱肋采用单箱单室钢箱截面,为拱肋内倾角度10°的提篮式拱桥。为了研究大跨径提篮式钢箱拱桥的稳定特性,采用ANSYS有限元分析软件APDL参数化建模,分析钢材强度、拱肋安装初始缺陷、拱肋内倾角度对主拱弹性稳定和极限承载力的影响。研究表明:随着钢材强度的增大,极限荷载系数逐渐增大,且基本呈线性比例关系;弹性屈曲分析不能反映钢材强度的影响;随着拱肋内倾角度的增大,弹性稳定系数和极限荷载系数呈先增大后降低的趋势,拱肋内倾角度在12°~13°,具有最大的弹性稳定和极限承载力。     

钢管混凝土拱桥拱肋接缝错台问题研究

选取拱肋截面为单圆管、哑铃形、桁式的钢管混凝土拱桥各一座,建立有限元模型,分析了钢管拱肋接缝错台对成桥状态下受力性能和截面承载力的影响。研究结果表明:接缝错台对拱肋轴力、竖向变形几乎没有影响,而对拱肋截面弯矩影响较小;错台幅值的增大,会造成钢管混凝土截面承载力逐渐降低,承载力的下降幅度与错台值、钢管面积的变化率基本呈线性相关的关系。在目前规范规定的错台限值情况下,截面弯矩最大变化率不超过1.2%;截面承载力下降幅度不超过4%;目前桥梁施工规范中对接缝错台的限定较为合理。     

香溪长江公路大桥主拱设计比选分析

香溪长江公路大桥主桥为计算跨径519m的中承式钢箱桁架无铰推力拱桥。在对主拱矢跨比、拱轴系数、拱脚桁高等关键参数和联结系型式进行比选后,确定该桥矢跨比为1/4;拱轴系数为2.0;拱肋拱顶桁高为12m、拱脚桁高为14m;桥面以下2片平行拱肋之间设K形纵向联结系,每个节间设桁架式横联;桥面以上上弦平面2片平行拱肋之间设菱形纵向联结系,每2个节间设桁架式横联。经施工全过程和成桥状态的稳定性分析、抗震性能分析、主拱极限承载力验算,选取的关键参数和结构型式满足受力要求。     

客运专线下承式系杆拱桥极限承载力分析

为掌握铁路下承式系杆拱桥的极限承载力特性,以新建海南东环客运专线上跨度为61.5m的双线下承式系杆拱桥为背景进行研究.分别采用MIDAS Civil和OpenSEES建立该桥弹性和弹塑性有限元分析模型,采用纤维梁柱单元模拟钢筋混凝土拱肋的非线性响应,分析该桥极限承载力及初始缺陷对其极限承载力的影响.分析结果表明:具初始缺陷的铁路下承式系杆拱桥失稳特征为拱肋侧向位移过大、拱脚形成塑性铰而达到极限承载力,表现为极值点失稳;该类桥梁极限承载力计算需要同时考虑材料几何双重非线性因素影响;随着拱顶初始缺陷增大,该类桥梁桥面外极限承载力有所减小.     

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。     

外倾角对异形空间组合拱肋拱桥受力性能影响的研究

洛阳瀛洲大桥主桥中跨为跨径120 m的异形空间组合拱肋中承式钢管混凝土拱桥,运用MIDAS/Civil软件建立了该桥的三维有限元整体计算模型.在成桥状态下,分析了不同外倾角对异形空间组合拱肋拱受力性能的影响.分析结果表明,拱脚处几乎不受外倾角变化影响,外倾角的变化对副拱肋的影响较主拱肋大,且随着外倾角的增大使得拱肋部分整体刚度减小.结论可为异形空间组合拱肋拱桥的设计与施工提供参考.     

基于正交试验设计与功效系数法的斜跨拱桥优化设计

斜跨拱桥作为拱桥和连续梁桥的异型组合桥,与常规桥型相比结构受力复杂,为对这一组合桥型进行进一步优化设计,该文依托实际工程,采用梁格法建立空间有限元模型,基于正交试验设计法和功效系数法,通过选取多种控制指标,建立斜跨拱桥参数优化设计目标函数,对与斜跨拱桥受力性能密切相关的设计参数进行多轮优化,得到了拱跨结构矢跨比、梁拱刚度比、吊索对数、吊索梁上间距、吊索顺桥向拱上间距5种设计参数的较优取值,较大幅度地改善了斜跨拱桥成桥状态下的主梁及拱肋的受力状态。     

脱空对四肢格构式异型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响分析

拱肋混凝土脱空是钢管混凝土拱桥突出问题之一,以一座四肢格构式异型钢管混凝土拱桥为研究背景,在考虑材料和几何非线性的基础上,基于ANSYS有限元分析模型,探讨了拱肋脱空位置、截面脱空率等因素对拱桥极限承载力的影响。     

钢管混凝土肋拱桥极限承载力分析

应用极限平衡理论建立了无铰拱肋极限分析的线性规划数学模型，通过实例分析了格构式钢管混凝土肋拱桥拱肋极限状态时的承载能力问题。提出了肋拱桥极限承载能力的理论计算模型，并对肋拱桥的承截潜力分析进行有益探索。     

长春伊通河大桥总体设计、试验及施工关键技术

长春伊通河大桥主桥为三跨飞燕式钢管混凝土异型拱桥。该桥拱肋由主拱肋、稳定拱肋及斜撑和横撑构成;V腿采用预应力混凝土单箱双室箱形结构;边跨加劲梁采用预应力混凝土梁,与V腿及主拱拱脚段固结,主跨加劲梁采用钢箱梁,简支在拱脚处牛腿上;主拱共设16对斜吊杆,全桥共设6根水平系杆。根据相似理论进行大尺寸钢管混凝土柱承载力试验、全桥缩尺模型静力试验及模拟地震振动台试验,并总结该桥施工过程中的关键技术和控制要素。试验结果表明该桥主拱肋强度安全系数较高,其整体静力性能和抗震性能均满足规范要求。     

大跨度石拱桥极限承载力分析

该文以丹河新桥为例,通过计算铰点极限弯矩的方法确定圬工拱桥极限承载力,综合考虑了拱的受力状况以及材料特性,为圬工拱桥极限承载力的研究提供了一个新的方向,亦可供钢筋混凝土拱桥极限承载力的确定做参考。     

混凝土箱肋拱桥加固改造方法探讨

结合广西桂柳高速公路五里大桥的加固实践，总结出横向联系较弱和拱肋箱壁薄是混凝土箱肋式拱桥上部结构产生病害的主要原因。通过在拱上立柱间增设横向钢斜撑，加强拱肋和拱上建筑的横向联系，提高结构的整体受力性能；同时，采用粘贴钢板法来提高拱肋和拱上建筑等混凝土构件的抗弯或抗剪承载力。空间有限元分析和理论计算表明，加固后关键截面的弯矩值降幅在10％以上；粘贴钢板对构件承栽力有大幅提高。从加固前后的荷载试验结果来看，加固后结构在竖向刚度、横向分布、基频和冲击系数等方面得到较大的改善，表明本加固方法能大幅提高箱肋式拱桥的受力性能和横向整体性能。     

斜跨拱桥的力学特性及工程实践

斜跨拱桥的拱肋斜跨主梁.针对该桥型的结构形式和受力特点,就其概念设计、细部构造等关键性技术问题展开讨论.以大连市红星海世界观景观桥为例,对该桥型各部分结构的力学性能进行了分析,旨在使斜跨拱桥体系的设计得到进一步的优化.     

中日钢拱桥发展现状调查与对比分析

简要回顾了日本与中国钢拱桥的发展历程和现状。收集了大量日本与中国已建、在建的钢拱桥的基本资料,对其数量、跨径、结构形式、主拱构造、施工方法等方面进行总结与对比分析。分析结果表明:日本钢拱桥从1955年开始发展迅速,并以中小跨径为主;而2000年以来中国钢拱桥发展很快,且以大跨径为主;从跨径来看,日本钢拱桥的跨径绝大多数小于150m,而中国钢拱桥跨径在100~250 m之间的居多;结构方面日本上、下承式钢拱桥达88%以上,且绝大多数下、中承式钢拱桥均采用二铰拱,中国钢拱桥基本上为无铰拱,中、下承式达80%以上;单铰拱和三铰拱在中日两国均较少采用;中日两国钢拱桥矢跨比分别为1∶6~1∶4和1∶7~1∶5;中日钢拱桥拱肋以箱形为主,桁肋为辅,桁肋的杆件也以箱形截面为主;中日两国钢拱桥的施工方法均以悬臂和支架法为主,除此之外还发展了其他的施工方法。     

钢桁拱变截面带肋箱形压杆稳定性试验研究

大跨度钢桁拱桥为适应拱肋结构受力特点,其拱肋区域杆件采用了变截面带肋箱形杆件。各国钢结构设计规范对此类特殊结构形式的变截面压杆并无明确的规定,为验证设计可行性,研究变截面带肋箱形压杆的极限承载力,设计了一个变截面箱形压杆试件,进行了箱形压杆的极限承载力试验及理论计算。研究表明,对长细比小于50(按小截面端计)的箱型变截面杆件,在稳定性验算时建议可采用小截面端的截面属性进行验算,在变截面位置应设置横隔板或加劲肋,以提高板件的局部稳定。     

钢管初应力对大跨度哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力影响研究

钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响?至今没人提出具体的研究数据.根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱肋的极限承载力影响.结果表明初应力的存在使拱肋的极限承载力降低,最大可达到接近20%,并且不同的含钢率,不同的初应力系数,其折减速率不尽相同.为保证钢管混凝土拱桥设计与施工安全,建议初应力系数控制在0.6以内.     

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。     

多拱肋蝶形拱桥的稳定及其影响因素研究

多拱肋蝶形拱桥由于拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,拱肋的外倾角、矢跨比、含钢率等各种设计参数均会对该桥型的空间稳定性产生不同程度的影响。以太原市南中环主桥为背景,采用不同的方法对钢管混凝土拱肋进行模拟,并建立全桥空间有限元模型,深入研究了多拱肋蝶形钢管混凝土拱桥的空间稳定性及其影响因素,结果表明:主副拱肋的外倾角对结构稳定性的影响并不明显;存在一个理想的矢跨比值,使得结构的稳定系数最大,结构最为稳定;拱肋的初始缺陷会降低结构的整体稳定性;拱肋刚度的计算方法对稳定系数的影响也较大;增大拱顶附近截面的含钢率有利于增强结构的整体稳定性;拉杆等构件的刚度对结构的稳定性也存在着规律性的影响。