铁路上承式混凝土拱桥极限跨径的分析

混凝土拱桥的跨越能力取决于混凝土的抗压能力,文章以混凝土拱桥在轴力作用下的压应力达到混凝土容许应力为控制条件,分析得出了主拱自重状态下的极限跨径。在此基础上结合上部结构、二期恒载、活载与拱圈自重的比例关系,得到了铁路上承式混凝土拱桥的极限跨径,并给出了不同标号混凝土的工程实用极限跨度建议值,研究结果可为工程设计人员掌握上承式混凝土拱桥的跨越能力和结构材料选用提供理论依据。

上承式混凝土拱桥自振特性分析

以某公路上承式混凝土拱桥工程实例为依托,运用ANSYS有限元软件建立拱桥有限元空间模型,分析了上承式混凝土拱桥的自振特性及其一般规律和影响因素。

大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序优化

对大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序进行优化,采用有限元软件Midas/Civil对拱桥建模并进行数值模拟分析,计算施工方案1(从拱脚向拱顶架设拱上立柱,再从拱脚向拱顶架设T梁)、施工方案2(从拱顶向拱脚架设拱上立柱,再从拱顶向拱脚架设T梁)、施工方案3(从拱脚向拱顶方向同时架设拱上立柱和T梁)、施工方案4(从拱顶向拱脚方向同时架设拱上立柱和T梁)等4种方案下主拱圈控制截面的位移、应力和稳定性。在保障工程施工安全的前提下,遵循对称加载的原则,优化调整拱上建筑施工顺序。结果表明:成桥后施工方案3的位移和应力最小,且施工拱上建筑中,位移和应力变化幅度最小,施工方案3为最优施工方案。施工方案3对应的施工顺序满足结构施工安全的要求,且拱上立柱和桥面T梁可同步施工,有效缩短施工周期。

上承式钢管混凝土拱桥桥道系病害分析和加固

为了研究在役上承式钢管混凝土拱桥桥道系结构病害产生的原因,梳理桥梁历年养护情况,建立全桥有限元模型和上部结构单梁模型,进行影响因素分析。分析表明:T梁承载能力下降导致大量U型裂缝产生,主拱圈温度作用下的变形、桥道系自身整体性不足导致桥面铺装开裂。提出一种改进的体外预应力布置方式以提升T梁承载能力,并利用有限元分析验证其加固效果,采用超高性能混凝土重做现浇层和T梁横隔板包钢增强桥面铺装韧性和桥道系整体性。

大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震响应的空间性

为研究高震区大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震响应的空间性,以西北山区Ⅷ度抗震设防的一座净跨400 m公路桥梁为例,采用反应谱和时程分析相结合的方法,对自振特性、多维组合输入下弦杆控制截面的轴力峰值及轴力时程进行了对比分析。结果表明:该类桥型质量分布具有明显的空间性,振型累计质量阶次差大,振动模态具有高度离散性;三维组合不一定是最不利输入,不同截面的最不利输入组合不同;弦杆各控制截面产生峰值轴力的时刻均不同,拱顶向拱脚截面逐次到达;上弦杆拱顶、L/4(L为跨度)截面及下弦杆拱顶在多维输入下的轴力时程较为一致,耦合性强;上弦杆拱脚及下弦杆拱脚、L/4截面在多维输入下的轴力时程很不一致,耦合性弱;地震响应具有显著的空间性。

主跨290m上承式钢管混凝土拱桥设计与分析

阿鲁拉卡机场公路上的迪麻洛河特大桥主桥采用跨度290 m上承式钢管混凝土拱桥,主拱圈由四肢钢管组成的等宽度变高度空间桁架结构,两片拱肋间由12道“米”字横撑连接,拱座采用钢筋混凝土扩大基础形式,拱上立柱与立柱盖梁采用空心钢箱结构,桥面系采用跨径23.6 m的钢混组合梁。为研究该桥结构受力特点,验证桥梁结构的合理性与安全性,通过有限元对全桥结构施工、运营阶段进行静力分析。计算结果表明,施工和运营阶段大桥各杆件的强度、刚度以及稳定性均满足规范要求;钢管混凝土的收缩徐变增大了钢管的压应力,减小了混凝土的压应力;大桥结构的稳定系数大于4,但边立柱容易发生局部失稳,设计时需重点考虑。

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂。结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响。因此,本文对此进行研究探讨。研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式。通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1)拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2)拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3)形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法。

上承式大跨度钢管混凝土拱桥地震反应分析

为研究上承式大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应性能,以大型有限元计算软件ANSYS为平台,分别以纵向+竖向和横向+竖向迁安波与EI Centro波作为输入地震波,对跨径为430 m的上承式钢管混凝土拱桥——支井河特大桥进行了地震反应分析。研究结果表明:前10阶振动以侧向振动为主,表明桥纵向刚度远大于侧向刚度;拱肋抗震设计最危险截面是拱脚截面,地震反应内力最大;横向+竖向地震动输入时拱肋轴力及弯矩略大于纵向+竖向地震动输入时,相差幅度不大,但横向+竖向地震动输入时弯矩My远大于纵向+竖向地震动输入;在横向+竖向地震动输入下最危险截面——拱脚处的地震反应轴力内侧拱肋大于外侧拱肋。

三跨上承式预应力混凝土拱桥优化设计

在分析预应力布置位置对三跨上承式拱桥内力和拱脚推力影响的基础上,阐明了该类桥型预应力筋的布置原则.同时,为在设计时考虑减小拱脚不平衡推力这一因素,提出了基于敏感性分析的首控截面应力双控设计法、首控拱脚净推力双控设计法以及直接利用优化理论进行设计等3种合理优化设计方法.这些设计法针对该类桥型的特点,利用在拱顶梁中分别布置一定数量的上下偏心的预应力筋来优化结构的内力和满足各部分的位移限制要求.通过对南京三山桥工程的设计计算,表明该设计方法完全可以满足设计要求,并可供相关工程参考验证.

上承式钢筋混凝土拱桥拱架施工风险分析研究

根据山区地区大跨度钢筋混凝土拱桥采用拱架施工的特点,结合贵州地区已建或在建的采用悬拼拱架施工的十余座上承式钢筋混凝土拱桥,统计分析了施工期间不同工况下可能发生的风险事件。依据各类拱架的施工特点及结构性能,推断出拱架失稳的概率,针对施工期间拱架失稳可能造成的损失,从经济损失、人员伤亡、工期延误、环境影响等几个方面进行了考虑,然后根据风险发生的概率及其对应的损失确定风险级别,并做出了相应的决策。最后,应用所建立的分析方法选取一座主跨152米的上承式钢筋混凝土拱桥,对其拱架施工期间的风险进行了分析和评价。

脱空对上承式钢管混凝土拱桥整体稳定性能的影响

以正在建设的西溪河双线铁路大桥为背景,建立了该拱桥的有限元模型,在线弹性和材料几何非线性基础上分析了脱空位置、内倾角、脱空率对拱桥第一类与第二类稳定性的影响.研究表明:随着拱肋脱空位置的改变,拱桥的稳定性系数也会随之变化,且对拱桥危害较大的是拱脚脱空;内倾角的合理设置能提高拱桥的横向刚度增加其稳定性;核心混凝土套箍作用的失效是引起钢管混凝土拱桥稳定性下降的主要因素,且应避免拱肋截面发生严重损失.

上承式钢管混凝土拱桥车桥耦合研究

对于车桥耦合振动的研究,目前比较多的是以移动荷载和移动质量这两种简化方法来模拟车辆通过桥梁时的情况,移动荷载简化模型由于计算方便,所以在目前车桥耦合振动分析中应用得比较多,但是由于移动荷载的研究方法没有考虑质量的惯性力的作用,所以该分析方法与实际情况存在一定的差距,本文以落步溪大桥荷载试验为依据,分析了移动荷载作用下桥梁结构的加速度,分析了移动荷载模型这种计算方法对于钢管混凝土拱桥车桥耦合分析的可靠性和适用条件。

满堂支架现浇上承式钢筋混凝土空腹式箱形拱桥落架分析

针对满堂支架现浇上承式钢筋混凝土空腹式箱形拱桥落架的研究。以一座(30+50+30)箱形m上承式钢筋混凝土空腹式箱形拱桥为例,利用Midas/civil 2015建立拱圈满堂支架有限元模型,分析了不同落架顺序对于拱圈的影响,得出满堂支架的一次性落架会造成落架过程中拱圈的拉应力偏大,致使拱圈的抗拉安全储备较小。通过分析得出一种将一次性落架与循环落架结合的落架方法,这种落架方法使落架过程中的拱圈拉应力变小,增大了拱圈的抗拉能力的安全储备。

南浦溪钢管混凝土上承式拱桥拱肋施工技术

南浦溪特大桥为主跨258m的上承式钢管混凝土拱桥,地处山区,地质条件复杂,施工风险高。主拱拱肋采用缆索吊装施工技术,施工技术含量高,施工难度大,可为同类桥梁施工提供工程借鉴。

既有大跨度混凝土拱桥震害机理分析

以汶川地震中遭到严重破坏的金花大桥作为工程实例,基于现场震害调查资料和数值分析来研究金花大桥地震破坏机理。现场震害调查发现,金花大桥震害主要集中在主拱肋和拱上立柱,表现为混凝土开裂和拱上立柱环向裂缝等。数值分析结果表明,在地震荷载作用下主拱肋的拱脚截面抗弯能力比地震需求小,会出现弯曲破坏,拱顶截面抗震能力满足抗震需求;8#拱上立柱在柱底会发生弯曲开裂。数值分析结果与震害调查具有一致性,可为大跨度拱桥抗震设计提供参考。

上承式钢筋混凝土拱桥关键问题研究

背景桥梁为3×40 m上承式钢筋混凝土箱型拱桥,拱上建筑为3.3 m的等截面圆弧混凝土腹拱,主拱拱跨中部为实腹段。提出一种拱顶实腹段的有限元模拟方法,即以虚拟梁单元模拟行车道板,并建立节点弹性连接实现竖向力传递;同时,建立三跨连拱有限元模型,对施工过程边、中跨满堂支架的卸落顺序进行了针对性的分析。

上承式钢管混凝土拱桥动力特性分析

为研究上承式钢管混凝土拱桥的动力特性,以大型有限元计算软件ANSYS为平台,对跨径为252 m的上承式钢管混凝土拱桥——千岛湖1号特大桥建立了空间有限元模型,进行了动力特性分析。通过对前十阶频率和振型的分析,得出结论:面内基频一般较面外基频大,尤其是大跨度拱桥,应注意保证拱的横向稳定性;桥面系的面内振动与拱肋基本同步,桥面系的面外振动受桥面系与拱肋之间联结形式的影响较大,采用立柱或刚性吊杆联结时,二者振动基本同步;通过收集到的大量钢管混凝土拱桥的结构型式和基频计算结果,可得出钢管混凝土拱桥基频随跨径的变化趋势,并由此回归出频率对于跨度的公式,当缺少实测资料时,可作为工程设计中的参考依据。

结构参数对上承式大跨度钢管混凝土拱桥自振特性的影响

桥梁结构的动力特性研究,是研究桥梁结构抗震性能的基础。以西溪河大桥为背景,利用有限元软件MIDAS CIVIL建立其数值模型,分析拱上立柱支撑、主拱圈含钢率、拱肋矢跨比等结构参数对西溪河大桥动力特性的影响,得到了各参数对桥梁结构动力特性的影响规律。研究结果表明:西溪河大桥侧向刚度小于纵向刚度,面外稳定性问题要多加考虑;采用"K"字型支撑结构稳定性最高,有利于控制拱肋横向变形,并且可以提高桥梁的抗扭刚度;桥梁结构的自振频率随着矢跨比增加而降低;适当增加拱肋含钢率可以提高结构稳定性。

上承式钢管混凝土拱桥设计计算

某上承式钢管混凝土拱桥主拱计算跨径为170 m,主拱选用悬链线形作为拱轴线,拱肋采用四肢全桁式等截面钢管混凝土结构,由左右两条拱肋及横向联接系构成。拱肋中心距7.2m,肋全高3.8 m,全宽2.8 m,拱肋腹杆采用钢管。拱上立柱为钢管混凝土格构式柱,上部构造采用3×4×15.3(m)先简支后桥面连续预应力矮T梁。采用有限元计算软件Midas Civil进行建模计算,分析桥梁在施工阶段、运营阶段受力情况,结合规范要求对桥梁结构进行设计。