山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥主拱线型比较分析

主拱线型选择是钢管混凝土拱桥设计的重要环节。文章利用有限元软件Midas Civil建模,对某座已设计的山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥在不同矢跨比、拱轴系数下的结构内力及变形进行比较分析,得出了一些规律,可供同类山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥设计进行借鉴参考。

复杂山区峡谷特大跨径钢管拱桥施工关键技术研究

钢管拱最为显著的外在特点是其自重轻、强度较高、跨越能力较大且节省钢材,比较符合我们国家建设的实际需要,而且由于曲线设计姿态优美,受力合理,维修、养护费用少,故长期受到桥梁界的推崇。拱桥以其力学特点,将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力,大大降低了主拱的弯矩,拱肋主要承受压力,充分发挥材料抗压性能。当线路跨越山区深谷时,受桥位处地形以及施工场地和运输条件等限制,钢管拱桥以其结构简单,施工方便,可以避免高墩、高塔及与地形协调等诸多优点,成为复杂山区峡谷地带比较理想的桥梁结构形式之一。拱桥历史悠久,钢管拱桥亦是很有竞争力的桥型,但业内对于山区峡谷大跨径钢管拱桥施工技术的研究并不多见。本文以重庆东溪河特大桥施工相关技术研发应用为例,讲述该桥在复杂地质环境下的相关技术突破及成功应用。

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。

某山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥设计

以某山区大跨径中承式钢管混凝土拱桥为例,详细介绍了300 m中承式钢管混凝土拱桥的结构设计要点及施工要点。

大跨径钢管混凝土拱吊装施工问题

为深入研究斜拉扣挂法施工控制要点,以某跨河桥梁中跨径为450 m的主桥为例,结合工程地理位置及地形条件,提出斜拉扣挂法缆索吊装成拱的主拱肋施工方案,并对包括缆索吊机布置、斜拉挂扣体系、拱肋平衡、钢管内混凝土灌注等在内的施工控制要点进行了阐述,最后对主桥拱肋吊装施工期间节段受力及变形进行了有限元分析。分析结果表明,在斜拉扣挂法施工过程中,拱肋节段的应力和变形均得到有效控制,满足了施工安全和结构稳定性的要求;所提施工方案在实际工程中具有良好的适用性和可操作性,可为类似桥梁工程提供参考和借鉴。

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。

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。

中承式钢管混凝土拱桥极限承载力及侧倾稳定性计算

为探究中承式钢管混凝土拱桥极限承载力及侧倾稳定性,首先基于考虑钢管对混凝土的约束作用的“统一理论”建立某钢管混凝土拱桥有限元模型,其次分析了结构自重、可变荷载作用下的主拱圈内力与变形,最后给出了拱桥结构自振特性和横向稳定性计算结果。研究表明:在恒载作用主拱圈全截面受压,且最大竖向变形为11.9cm,小于跨径的1/1,000,满足要求;体系升温将导致主拱圈竖直向上凸起,而体系降温将导致主拱圈竖直向下凸起,进而增加主拱圈的竖向挠度;由于宽跨比较小,主拱的第一阶振动一般为横向振动,但一阶稳定系数(6.425)大于4,故在成桥阶段不会发生横向侧倾失稳破坏。

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。

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。

大跨中承式钢管混凝土拱桥的自振特性及稳定性

对一大跨中承式钢管混凝土拱桥分别进行了自振特性分析及稳定性分析,研究了设计荷载、拱肋矢跨比、拱面内倾角对大跨中承式钢管混凝土拱桥自振特性、弹性稳定性及弹塑性稳定性的影响。研究表明,降低拱肋矢跨比或将拱面内倾均可有效改善大跨钢管混凝土拱桥的横向面外刚度,提高结构的面外振动频率,并使结构稳定性呈现不同的变化规律。综合考虑自振特性及弹性稳定性两种分析结果比单纯依靠自振特性分析结果评价结构参数取值更合理。本文讨论的360m跨度中承式钢管混凝土拱桥矢跨比宜在1/4附近取值,拱面内倾角度不宜超过10°。

钢管初始应力对大跨径钢管混凝土拱桥稳定承载力的影响

在钢管混凝土拱桥施工过程中,采用不同施工方法合拢成拱,然后再向管内灌注混凝土,钢管中就产生了较大的初始应力.利用初始应力钢管混凝土的本构关系,分析钢管混凝土拱桥稳定承载力影响程度.计算结果表明,钢管初始应力的存在降低了钢管混凝土拱桥稳定承载能力,且不同的荷载工况影响程度不同.分析大跨度钢管混凝土拱桥稳定承载力时,应考虑钢管初始应力问题.

桥道系结构形式对中承式钢管混凝土拱桥受力影响分析

在分析中承式钢管混凝土拱桥常用桥道系结构形式特点的基础上,首次提出一种新型的桥道系结构形式———简支连续组合桥道系,并运用大型结构有限元分析软件MSC Nastran进行数值仿真计算,研究不同桥道系结构形式对桥梁结构静、动力特征的影响。通过对比分析发现:不同桥道系结构形式对钢管混凝土拱肋的受力性能、结构的整体稳定性及动力性能的影响没有显著差异;简支连续组合桥道系较好地继承了简支和连续桥道系的优点,是中承式钢管混凝土拱桥的合理桥道系结构形式。

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

在承德南环中承式钢管混凝土拱桥自振特性理论分析的基础上,结合国内部分钢管拱桥资料对中承式钢管混凝土拱桥的自振特性规律进行了总结,以期为类似桥梁的设计、检测提供有益的借鉴。最后对该类桥梁运营期间快速检测提出了建议。

大跨径钢管混凝土拱桥主拱混凝土灌注阶段空间稳定分析

介绍了大跨度钢管混凝土拱桥稳定分析方法,以湖北景阳河大桥为工程背景,基于有限元理论,运用ANSYS软件建立了空间有限元计算模型.分析了大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注施工阶段的线性和非线性稳定性,得到了各个施工工况的稳定系数和失稳模态,其结果对该桥的施工控制具有重要的指导意义。

三跨自锚中承式钢管混凝土拱桥设计中的技术处理

介绍了三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥特点，阐述了桥型布置原则及主要结构尺寸的拟定。对桥中吊杆、体外系杆及横撑、桥面系结构处理、结构力学分析、施工方法等诸方面的技术措施都进行了详细的论述，并对今后的发展前景提出了一些看法。

山区大跨径钢管混凝土拱桥施工关键技术研究

随着社会快速发展,脱贫攻坚事业的有力推进,交通强国战略的提出,我国交通事业进入高速发展期。在我国西部地区,受地形条件的限制,为加强与周边地区的联系,修建高速公路时不得不跨越江河和山谷。钢管混凝土拱桥具有外观优美、造价低廉等优点,成为选择大跨径桥梁的结构形式之一。以山区大跨径的钢管混凝土拱桥为研究对象,着重对山区大跨径的钢管混凝土拱桥施工的关键技术进行研究,旨在为我国钢管混凝土拱桥施工技术的发展提供依据。

大跨中承式钢管混凝土拱桥桥道系合理位置分析

从功能和构造要求及美学的角度系统地论述大跨中承式钢管混凝土拱桥的桥道系相对位置的设置方法,探讨桥道系相对位置对桥梁结构的稳定与振动的影响,并对部分大跨中承式钢管混凝土拱桥的桥道系相对位置进行统计分析。研究表明:将衡量桥道系相对位置的参数c(桥道系距拱顶的高度与矢高的比值)设在0 6左右为合理位置,可使桥梁结构具有较好的横向稳定性和动力性能,并具有较强的美感。

特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工技术

巫山长江公路大桥是一座主净跨为 4 6 0m的中承式钢管混凝土拱桥 ,主拱肋采用斜拉扣挂法无支架缆索吊装施工 ,已于 4月中旬成功合龙。该实例是对我国无支架缆索吊装系统的进一步完善。其吊装施工中的一些关键技术 ,在得到进一步突破的同时 ,也给拱桥的建造提供了技术借鉴。

大跨径钢管混凝土拱桥稳定性非线性有限元分析

介绍了大跨径钢管混凝土拱桥失稳破坏的2种类型:平衡分支点失稳(第一类稳定性问题)和极值点失稳(第二类稳定性问题)。采用统一的钢管混凝土本构关系,以张(家界)至花(垣)高速公路猛洞河大桥为例建立有限元模型。对结构在弹性状态、几何非线性与材料非线性状态下的两类稳定性问题进行了探讨。分析表明:研究大跨径钢管混凝土拱桥的稳定性时,可不考虑几何非线性的影响,但材料非线性的作用不容忽视。同时,研究了混凝土强度、钢管强度、含钢率、矢跨比、初始缺陷对结构稳定性的影响作用。