高烈度震区大跨径中承式钢箱系杆拱桥减隔震技术研究

为了研究高强度地震作用下大跨径中承式钢箱系杆拱桥地震响应及减隔震技术,以西双版纳黎明大桥为工程背景,选取类似场地的实际地震动记录作为输入地震波,采用非线性时程分析法,研究支座类型及参数变化对拱桥结构的减隔震效果。结果表明:相比于普通支座,减隔震支座能大幅降低结构内力,但纵向位移有所增加,且摩擦摆支座的减隔震效果要强于铅芯橡胶支座;摩擦摆支座+黏滞阻尼器联合抗震体系能够有效降低纵向和横向位移,进一步能提升桥梁的抗震性能;对联合抗震体系进行参数敏感性分析可知:最佳的参数范围是:摩擦因数为0.04,曲率半径在3 200~4 200 mm,阻尼系数为6 000,阻尼指数在0.2~0.4;在最优抗震体系下,结构位移和内力均显著降低,最大减震率分别达到了75.3%和82.3%,表明该体系大幅提高了拱桥抵抗地震的能力,为同类桥梁减隔震设计提供参考。

中承式拱桥吊杆更换施工监控研究

吊杆是中承式拱桥的主要受力与传力结构,但易损坏,因此桥梁加固工程时常涉及到吊杆更换。为确保结构安全与更换质量控制,在吊杆更换施工时需对主体结构变形、吊杆力等进行监控。以一座中承式拱桥吊杆更换为例,采用位移影响矩阵法,通过仿真计算,对吊杆更换全过程进行监控,保证施工安全与质量,更换完成之后的结构线形、吊杆力等测量结果显示都满足相关要求,可为其他类似工程提供一定的参考。

铁路大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震设计

研究目的:大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的跨越能力,近年来在公路、铁路等交通领域得到了较好的发展和应用,但在8度及以上高烈度地震区尚未有成功建设的案例,其抗震性能及措施尚有待研究。本文以拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥(以下简称藏木大桥)为背景,制定合理的抗震设防标准及性能指标,根据大跨度桥梁抗震概念设计原则,确定抗震设计方案,建立数值模型,开展非线性时程分析,研究铁路大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震性能和合理减隔震措施。研究结论:(1)大跨度中承式钢管混凝土拱桥采用一联连续的窄幅主梁、减重、综合减隔震措施等减隔震方案,能有效降低结构地震内力,控制罕遇地震工况下位移;(2)研究成果表明大跨度中承式钢管混凝土拱桥当采用合理的结构和减隔震措施后具有较好的抗震性能,在8度高烈度地震区主体结构在罕遇地震作用下也能保持基本弹性,具有良好的技术、经济性能;(3)本研究成果可为高烈度地震区铁路大跨度钢管混凝凝土拱桥设计提供参考和借鉴。

中承式钢管混凝土拱桥拱肋关键参数影响分析

为寻求钢管混凝土拱桥拱肋关键参数的合理取值,分析拱肋关键参数对钢管混凝土拱桥结构力学行为、桥梁景观和工程造价等方面的影响。以净跨径360 m中承式钢管混凝土拱桥为背景,结合既有经验,以矢跨比系数(矢跨比倒数)、拱轴系数和主管管径为单因子变量建立17个主桥有限元模型,研究恒载作用下各关键参数对主拱内力、变形和稳定性等的影响规律。结果表明:随着矢跨比系数增大(矢跨比减小),拱肋的竖向刚度减小,弦管轴力和拱脚水平推力增大,关键截面偏心距标准差呈波浪形变化,主拱稳定系数先增大后减小;上弦管拱顶处轴力对矢跨比系数的敏感性高于拱脚处,下弦管相反。随着拱轴系数的增大,关键截面偏心距标准差先减小后增大,拱肋成拱后马鞍形效应越突出;拱脚截面、L/4(L为主拱跨径)截面和拱顶截面弦管轴力对拱轴系数敏感性较高,L/8截面和3 L/8截面的较低。管径为1~1.2 m时关键截面偏心距标准差基本相同,随着主管管径增大,主拱稳定系数增大。背景桥梁矢跨比、拱轴系数和主管管径分别取1/4.0、1.55、1.2 m时可兼顾景观、受力和经济性。

中承式双连拱拱桥拆除工艺研究

目前国内较大跨径桥梁拆除工程的施工方法和工艺尚不够系统、完善,缺乏规范的技术指导,缺少成熟的、成套的工艺,加上桥梁拆除体系转换复杂,施工风险系数大,关注度高,施工难度极大。蜀河汉江大桥为2×120m中承式钢管混凝土拱桥,是全国首座逆序拆除作业的中承式双连拱拱桥。通过总结中小桥梁拆除施工及其他建筑拆除施工工艺,结合桥梁现场实际工况,研究出了适用于大桥逆向拆除的施工工艺,顺利完成了大桥拆除施工。

中承式提篮钢管拱桥拱肋及钢梁安装技术研究

随着国家的交通铁路网的迅速发展,重载铁路跨越能力越来越大,而钢管拱桥的线型优美,曲线圆润,具有很强的跨越能力,强度高,刚度大,施工速度快,加工方便且不受季节影响的特点让钢结构拱桥在桥梁设计上尤为吃香。中承式提篮钢管拱安装采用缆索吊安装时,拱圈节段的线型控制及采用内法兰连接时工艺复杂,质量把控极为困难以及拱圈内部的钢梁不能从顶部直接下放到钢梁的安装位置,同时钢梁采用吊杆作为传力构件安装时对线性要求及把控同样极为困难。文中结合蒙西华中运煤专线龙门黄河大桥1-202m中承式提篮钢管拱桥的施工实践,通过采用缆索吊+斜拉扣挂法进行拱肋及钢梁安装等方面的分析和研究,解决了以上问题。供类似工程参考。

永定河特大桥中承式系杆拱桥优化设计

以主跨为300 m的京雄高速上跨永定河特大桥(中承式系杆拱桥)为背景,确定了主跨跨径与边跨跨径;对边孔主梁与主拱拱肋固结或分离的2种体系进行了对比;对不同拱轴系数进行了对比;对不同主梁形式进行了比选;并对全桥是否设置纵向伸缩缝、是否设置中跨系杆进行了比较,然后对拱桥的最后静力方案进行了优化。计算结果表明:边孔主梁与主拱拱肋固结效果较优、拱轴系数取值适中较优、中孔主梁采用双主纵梁体系的钢箱梁效果较优、边孔主梁采用钢主梁效果较优、辅助孔主梁采用预应力混凝土主梁效果较优、梁拱固结体系的中跨主梁设置纵向伸缩缝效果较优、系杆选取通长系杆较优。

大跨度中承式钢管混凝土拱桥荷载试验研究及其结构性能评价

大跨度中承式钢管混凝土拱桥具有轻质高强、跨越能力大、施工方便、造价低等优势,近年来作为拱式体系桥梁被广泛应用于公路和城市道路建设中,由于该类桥型的构造形式和受力特点较常规桥梁复杂,因此对其静力和动力特性进行了研究,采用Midas civil软件建立了桥梁有限元模型,结合静载试验和动载试验研究,并应用加载和工况优化原则,给出了大跨度中承式钢管混凝土拱桥的结构性能评价结果,为同类桥梁的结构性能研究提供了参考。

基于达索3DExperience平台的大跨中承式拱桥数字技术应用研究

为解决大跨中承式拱桥的设计及建造难题,本文基于达索3DExperience平台开展数字化技术应用与研究,包括正向设计、复杂钢结构局部节点的协同分析、钢结构深化设计及施工深化应用、项目协同管理等探索应用与研究。并以跨永定河大桥作为验证案例,实践表明项目基于统一模型构架组织模式有助于大桥数字模型设计与建造一体化应用,提升模型总体协作效率20%以上,且有效降低综合应用代价。

某中承式拱桥桥面系塌落事故分析

吊杆是中承式拱桥的主要承重结构之一,其服役可靠性直接影响桥梁的安全性,工程中吊杆易出现锚固体系进水、失效以及钢丝腐蚀断裂等病害,致使部分拱桥桥面系梁体出现垮塌事故,严重威胁工程及人民生命财产的安全。本研究以某中承式拱桥部分桥面系塌落事故为例,分析了吊杆脆性破坏造成桥面系塌落的主要原因,并对该类型桥梁的设计、施工和运营的全过程管理提出了相应的应对措施,可为同类桥梁的建设实践提供参考和借鉴。

五跨中承式双飘带外张拱桥设计

本桥设计位于某城市,将定位为城市入口处的标志性建筑物,同时又是城市道路或公路的重要组成部分,对加强城市与外部联系、促进城市发展具有重要作用。创新提出五跨中承式双飘带外张拱桥桥型,造型上采用了“双飘带”设计,并将仿生理念引入桥梁之中,使设计更加具有生命特征。本桥设计力求满足功能性、使用性的要求,并充分考虑建筑和景观的因素,使其成为城市入口处的标志性建筑物。

中承式斜拱曲梁组合桥动力特性参数研究

中承式斜拱曲梁组合桥国内类似工程不多,但随着对桥梁景观性的追求,在实际设计中越来越多地被采用,但是关于这一桥型动力特性的研究较少。基于这一现状,以海丝人行景观天桥(26+36+55+22)m为工程背景,采用Midas Civil建立全桥空间有限元模型对其基本动力特性进行分析,研究了二期恒载集度、构件刚度、几何参数和边界条件等关键结构参数对桥跨结构动力特性的影响规律。结果表明:该桥基频为1.53 Hz,对应振型为一阶正对称拱肋侧倾;前10阶自振频率随二期恒载集度增大而减小;主梁刚度对各阶振型频率的影响明显大于拱肋刚度;减小矢跨比可显著提高拱肋侧倾与拱肋弯扭振型频率;拱肋倾角(10°~30°)与曲梁曲率半径(40~80 m)对结构各自振频率影响有限,相应频率变化率不超过5%;主梁与主墩之间弯扭耦合约束可显著提高前5阶振型频率。

中承式钢箱拱桥支架体系分析

本项目根据现场拱肋分段实际情况,优选出合理的支架布置形式,使用MIDAS/Civil建立中承式钢箱拱桥模型,对中承式钢箱拱桥支架体系进行三维受力、变形及稳定性分析,确保了支架体系的可行性,同时通过有限元模拟软件进行施工过程的模拟,提取有限元模型整体结果并分析,保障了其使用阶段的安全性及稳定性,对类似工程具有一定指导意义。

中承式钢管混凝土拱桥静动力分析

武鸣河大桥为主跨140m的中承式钢管混凝土拱桥。基于Midas Civil建立全桥三维空间有限元模型,进行静动力特性分析。主要研究拱肋、桥面系在承载能力和正常使用极限状态下的受力和位移状况,分析了该桥的结构自振频率和振型特性。结果表明:承载能力极限状态主弦杆安全系数为1.58~4.28,主梁最大拉应力为242Mpa,最大压应力为169.95Mpa,腹板最大折算应力为246Mpa,均满足强度要求;正常使用极限状态主弦杆最大压应力为130.5Mpa,钢管内混凝土最大压应力14.78Mpa;主拱最大挠度118mm,桥面系最大挠度30.7mm,均满足规范要求;成桥状态稳定性安全系数为5.88﹥4.0,结构整体稳定性能较好;一阶振型为面内弯曲对称,面外横向刚度较好,表明主拱肋截面类型、横向支撑位置设计合理。

收缩徐变对中承式系杆拱桥拱肋力学性能影响分析

为研究中承式系杆拱桥在成桥后不同龄期内,混凝土收缩徐变对拱肋各控制截面内力、变形和应力的影响,以黎明大桥为例,通过Midas Civil有限元软件建立桥梁模型,分析不同龄期下拱肋内力、变形和应力。研究结果表明:随着龄期逐渐增大,各控制截面内力和变形的变化幅度相比于应力变化幅度较大,成桥后龄期两年及以上混凝土收缩徐变对拱肋产生的影响逐渐趋于平稳,并随计算时间终止而终止。

中承式拱桥钢骨混凝土组合结构拱座分析

以京雄永定河大桥为背景,研究了中承式拱桥的钢骨混凝土组合结构拱座的分析方法,采用实体单元模型和二维平面有限元模型结合的方法计算该桥拱座的受力状态。经验算该桥拱座结构受力较均匀,实体模型应力结果基本符合平截面假定,大桥拱座的设计符合规范要求,验证了本桥拱座方案设计的可靠性。

某中承式系杆拱桥荷载试验探究

中承式系杆拱桥由于可降低桥面高度,且跨越能力大,大量应用于我国城市桥梁建设。吊杆是中承式系杆拱桥中的重要受力体系,负责把桥面荷载传递至拱肋,关系全桥的安危。某主桥采用7X66.0m钢-混叠合梁桥面系杆拱桥,桥面总宽22.6m。为查明桥梁目前实际承载能力状况,以便管养部门能及时有针对性的对桥梁进行维修或加固,确保桥梁安全运营,对该桥进行动、静载试验以及桥梁振动特性测试。实验表明:正常使用极限状态下该主桥上部结构能够满足设计汽车-20级、挂车-100荷载的安全承载要求,同时为同类型桥梁荷载试验提供参考。

桥面系预加力形式对中承式系杆拱桥受力性能影响

本文以温州某三跨中承式系杆拱桥为工程背景,对比分析了设置系杆、设置桥面板预应力钢束与不设置任何桥面系预加力这3种情形下拱桥主要构件的受力情况。结果表明,设置桥面系预加力虽然会导致拱肋内力增大,但可以平衡拱肋水平推力,降低拱肋对于温度效应的敏感性;设置系杆对系梁和混凝土桥面板受力性能的影响要小于设置桥面板预应力钢束。

中承式异形钢管混凝土拱桥动力特性分析

运用通用有限元软件ANSYS对某中承式异形钢管混凝土拱桥进行了动力特性的数值模拟分析,给出了自振频率和振型描述,并对自振特性的影响因素进行了研究。结果表明:主拱肋、竖吊杆、斜撑有助于增强拱桥的竖向刚度;副拱肋对拱桥面外振动影响较大,其外倾角影响结构整体刚度;横撑、斜撑的设置有助于提高拱肋的横向刚度,增强抗风的稳定性;二期恒载集度对竖弯振动影响较大;边界条件对拱桥的动力特性有显著影响。研究结果可以为同类桥粱的抗震设计提供参考。

中承式拱桥吊索损伤对吊索系静张力的影响

基于中承式拱桥的有限元建模,考虑到吊索损伤对吊索拉伸刚度的影响,运用一阶矩阵摄动理论,采用刚性拱模型,研究了中承式拱桥吊索损伤对吊索系静张力的影响,导出了吊索系张力矢量因损伤变化的表达式,并用工程实例进行计算机仿真研究。研究结果表明:吊索的损伤会引起吊索系静张力的重新分布,即引起损伤吊索自身静张力的减小及邻近吊索静张力增大,随着损伤的增大,这种变化也逐渐增大;损伤大小与吊索静张力的变化呈近似的线性关系。这一结果对中承式拱桥吊索损伤的检测有实际参考价值。