钢管混凝土系杆拱桥中墩处拱脚应力分析

为准确掌握拱脚的应力分布,指导结构设计,通过大型空间有限元分析程序对某(88+88)m钢管混凝土系杆拱桥中墩处拱脚及与其相连接的系梁进行分析。分析结果表明,在最不利工况下,系梁靠近中支点实体混凝土的箱梁底板混凝土压应力较大;拱座顶部混凝土存在一定水平的顺桥向拉应力;在拱肋与拱脚的局部连接位置产生非常明显的应力集中现象;中墩处系梁实体混凝土内配置横向钢束后,该处混凝土横、竖桥向应力水平较低,仍以平面受力为主。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析

建立了钢管混凝土拱桥拱肋与预应力混凝土系梁连接部位三维有限元空间模型,模拟了该部位在各种荷载工况下的受力情况。计算结果表明,拱脚结点以受压为主,结点内部应力分布较均匀,总体受力合理,满足设计要求。为工程设计和施工提供了合理的依据。     

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。     

钢管坦拱桥拱上建筑联合作用分析

矢跨比小与1/5的拱桥通常称之为坦拱桥,该类拱桥的受力模式兼具梁桥受弯以及拱桥受压的特点。以一座钢管坦拱桥为工程背景,建立了有限元模型,对不同的加载模式下拱上建筑的联合作用进行了数值分析。结果表明:跨中部分拱上建筑的联合作用非常明显,其显著降低了未灌注混凝土拱肋部分的应力水平及挠度;在拱脚附近的拱上建筑联合作用较弱,仅对拱脚附近的拱肋应力水平有部分改善。该钢管坦拱桥结构受力合理,可为同类桥梁的设计提供借鉴和参考。     

大跨径劲性骨架钢管拱桥拱肋施工过程仿真分析

大跨径拱桥的拱肋施工是一个复杂的过程。为保证施工安全,最终成桥线形和受力状态满足设计和验收规范要求,需要施工控制仿真。应用有限元结构计算理论与计算机技术,结合主跨140 m的某上承式劲性骨架混凝土拱桥,对钢管混凝土拱桥拱肋施工过程进行仿真分析,给出了仿真计算的具体步骤并得出结论:仿真分析过程中,拱脚处上平纵联杆件应力普遍较大。为同类型桥梁仿真计算提供参考和借鉴。     

钢管混凝土拱桥拱轴线线型的探讨

通过对已设计的四座钢管混凝土拱桥的拱轴线采用不同线型时的内力分析，得出了一些规律，其可供设计钢管混凝土拱桥选择拱轴线型时参考。     

支架现浇悬臂拱脚对拱桥的受力影响分析

具有悬臂拱脚的拱桥应用日益广泛。现浇悬臂拱脚处有无支架,对拱桥截面的内力会产生影响。利用有限元软件,建立拱桥的计算模型,分别计算各施工阶段支架对拱肋截面内力的影响并进行分析。研究结果表明,从受力方面来看,整个拱箱吊装完成后拆除悬臂拱脚处的支架是安全、可靠的。     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明：新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

钢管混凝土拱桥拱铰斜腹杆合理夹角分析

钢管混凝土拱桥钢管拱通常采用缆索吊装悬臂拼装法施工,为便于调整拱肋安装线形,多在拱脚处设置临时拱铰.将拱铰结构分别简化为理想桁架和刚架结构,根据力系平衡原理推导出理想桁架的斜腹杆轴向力一致表达式,将欧拉临界荷载与轴向力之比定义为腹杆的稳定系数,建立起稳定系数与腹杆夹角的关系,得到了腹杆最大稳定系数对应的夹角值;运用力法原理,推导了三角刚架端弯矩和轴向力计算表达式,通过算例验证了计算公式的正确性,在此基础上进一步研究了拱铰刚架内力与斜腹杆夹角的变化规律.结合JTG/T-D65-06-2015《公路钢管混凝土拱桥设计规范》对主、支管夹角不宜小于30°的构造要求,得到拱铰斜腹杆夹角在60°～100°间较为合理结论,验证了国内部分已建钢管混凝土拱桥拱铰构造设计的合理性.     

中承式钢管混凝土拱桥拱肋灌注方案设计及比选研究

以某中承式钢管混凝土拱桥工程为研究背景,运用Midas/civi软件建立拱桥有限元模型,针对三种不同混凝土灌注拱肋弦钢管方案展开了应力、稳定性及自振特性对比分析,得出以下结论:LC60混凝土灌注拱肋弦钢管的应力最小且稳定性最优,同时各振型阶次的频率及特征与其余两种混凝土基本无差异,故该拱桥灌注方案建议选用LC60混凝土;采取增设横撑、增大横撑刚度、改变混凝土弹性模量或密度的方式可有效提升拱桥结构的稳定性;混凝土弹性模量和密度对拱桥结构自振特性影响较小。     

软土地质条件下小跨径三心圆拱轴线优化研究

对于存在局部软弱地基土层的景区或工业园区内的小跨径桥梁,由于拱脚处推力的存在,一定限度地限制或减小了拱桥的竟争优势,展示不了拱桥的曲线美,若是需要选用拱桥作为结构跨越形式,而又要尽量减小拱脚处的水平推力,降低上部结构对基础变形的要求,就需在局部特殊困难地质条件下建设拱桥,以某园区三心圆弧拱桥为背景,通过有限元程序对结构进行优化分析,应用有限元通用软件ANSYS、Midas对三心圆弧拱进行设计参数优化分析,以矢高和中拱圆心角为设计变量,采用三种不同优化目标函数进行优化分析并对比其结果,得出了不同优化目的对应的优化解,为三心圆弧拱的设计提供理论指导。     

横撑布置方式对钢管混凝土拱桥动力特性的影响

通过建立钢管混凝土拱桥有限元模型,详细研究了横撑布置方式对钢管混凝土拱桥动力特性的影响,结果表明:钢管混凝土拱桥主拱面外基频低于面内基频;横撑变化对其面外频率影响较大,但对面内频率几乎无影响;拱顶横撑与1/4跨处横撑对主拱的动力特性影响较大,拱脚横撑对主拱动力特性的影响不明显。     

混凝土灌注过程中钢管拱受力状况分析及改善

在钢管混凝土系杆拱桥的施工过程中,拱肋混凝土灌注是一项关键工序.但在混凝土灌注过程中,由于整个钢管拱受力不均,会使钢管拱局部应力或变形过大.以一座钢管混凝土系杆拱桥——琼海九曲江大桥为例,研究拱肋混凝土灌注过程中钢管拱的受力变形,通过张拉关键吊杆改善钢管拱的受力状况,有效地减少了钢管拱的局部应力和变形,取得了较好的效果.     

拱脚变位对覆土波纹钢板拱桥受力性能的影响

结合内蒙某实际桥梁参数,利用有限元软件建立了考虑土与波纹钢板相互作用的二维平面应变模型,通过对模型施加强制位移,计算分析了10种不同拱脚变位工况下结构的受力和变形的变化规律.拱脚发生水平位移时对结构受力性能的影响比拱脚发生竖向沉降时大,拱脚水平位移造成结构位移增大,拱圈应力由受压转为受拉;拱脚不均匀沉降对结构的影响较均匀沉降大;特别是拱脚同时发生不对称的竖向和水平位移使结构位移显著增加,拱圈两侧拉压应力数值都明显增大.拱脚变位还会造成拱脚反力变化,特别是不均匀拱脚变位时会出现反力方向变号.尽管覆土波纹钢板拱桥变形适应能力较强,但在设计和施工中也应采取措施,避免和减小基础的变位.     

受刚性基础约束的钢筋混凝土拱座竖向裂缝分析

拱桥拱座混凝土体积通常较大，在设计和施工时往往会忽略其在结硬过程中内部应力变化情况而按一般体积混凝土来浇注养生。结果导致裂缝的产生。这种裂缝是由于水化热引起的温度收缩引起的，这一结论通过对一座钢管混凝土拱桥拱座裂缝产生原因分析中得到充分证实。     

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。     

基于APDL语言的拱轴系数m优化分析

剖析了悬链线拱轴系数的计算原理,对比分析了两种拱轴系数的优化算法特点,介绍了基于APDL语言的拱轴系数优化流程,依托某下承式钢管混凝土梁拱组合市政桥梁,开展拱轴系数优化计算,分析并比较了圆弧线、抛物线及优化后的悬链线三种线形作为拱轴线时的主拱肋各截面偏心距。分析结果表明:基于"压力线与拱轴线偏离最小法"对拱轴系数进行优化,经过6次迭代后,可快速获取合理拱轴系数,优化拱轴系数后的拱肋,正、负弯矩降低了25%左右,受力状态得到明显改善;抛物线与优化拱轴系数后的悬链线拱肋偏心距基本一致,两者拱肋弯矩数值也基本相等;小跨径拱桥拱轴线采用圆弧线时,与采用抛物线与悬链线相比,可改善拱肋拱顶区域受力,但却是以牺牲拱脚处受力为代价;在设计时,建议选择抛物线作为小跨径钢管混凝土拱桥拱轴线形。     

钢管混凝土提篮拱面外受力性能试验

为探究非保向力效应对钢管混凝土提篮拱桥平面外稳定性能的影响,开展了钢管混凝土(CFST)提篮拱空间受力性能试验和有限元分析;基于某原型桥开展了考虑吊杆影响的钢管混凝土提篮拱空间受力性能试验,揭示了模型拱的破坏机理;基于试验结果和实际工程构造参数建立了钢管混凝土标准提篮拱桥有限元模型,通过是否建立杆系吊杆的方式分别考虑吊...     

先拱后梁法施工拱脚水平推力的处理

介绍先拱后梁法施工下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚水平推力的计算与处理及临时体外束的设置。     

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。