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。     

梁拱组合刚构桥组合体系合理构造研究

梁拱组合刚构桥是近年来一种新型构造,通过建立结构力学理论模型和精细化有限元模型,对矢跨比、刚构段长度、边中跨比和上下弦刚度比等因素对结构响应的影响进行了研究。结果显示:合理考虑轴向刚度和不考虑下弦杆曲率的理论模型能够较好地模拟结构响应,与考虑变截面及扭转和剪切变形的精细化有限元模型误差较小,可用于宏观把握结构受力分析。梁拱组合刚构桥近中支点处腹板挖空后,能够明显降低结构中支点负弯矩,主梁负弯矩最大处位于中跨空腹与实腹相交区域处附近,为此类结构的关键受力区。矢跨比和刚构区段长度是影响结构响应的关键因素。随矢跨比增大,刚构段长度增加,跨中弯矩及位移逐渐减小,下弦杆轴力逐渐增大,但矢跨比大小不宜超过0.15,刚构段长度不宜小于0.15倍中跨跨径。边中跨比和上下弦杆刚度比对结构的影响较小。其中,上下弦杆的刚度主要影响下弦杆所分担的轴力和弯矩。当边中跨比大于0.6后,中支点的负弯矩明显增大,边中跨比的合理范围为0.4～0.6。     

大跨径梁拱组合刚构桥下弦拱梁悬浇施工力学行为分析

以重庆市快速路二横线西段项目礼嘉嘉陵江特大桥下弦拱梁为研究对象,基于MIDAS-FEA软件建立有限元分析模型,建立了4种计算工况,对比分析了有无支撑体系时下弦拱梁的力学状态;在墩拱结合部位、拱梁腹板、支撑体系等关键部位布设应力、应变和变形监测元件,掌握了应力、应变随施工过程变化的规律。研究结果表明：在不采取支撑体系的情况下,墩拱结合部位轴向主拉应力达2.8 MPa,超出C60混凝土抗拉强度设计值(1.96 MPa)的43%,存在拉裂风险;在采取支撑体系主动顶升后,轴向拉应力由1.18 MPa降低至0.26 MPa,主动顶升对拱梁受力状态改善较为显著;悬臂浇筑2#节段时,拱梁塑性区较无支撑体系时有大范围减小。监测数据表明：顶升过程中支撑体系(钢管、托架)应力和位移均随着顶升力呈线性变化规律;顶升完成后钢管轴向应力约为98 MPa,托架剪应力约为89 MPa,托架最大沉降量约6 mm;在挂篮堆载预压阶段,支撑体系应力与位移增长幅度远小于拱梁根部和腹板拉应力,预压阶段荷载主要由下弦拱梁自身承担。