梁拱体系结构设计参数敏感性分析

为研究施工控制设计参数对梁拱体系结构响应的影响,以湖南长沙映日路跨龙王港河桥为例,利用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,采用单一参数调整法分析施工过程中各设计参数变化对结构线形和应力的影响,根据其影响程度判别主、次要设计参数,以便施工过程中进行识别和控制。结果显示,钢箱梁容重及弹性模量为主要设计参数,温度为第二主要设计参数,其余参数均会对拱肋、主梁位移和应力产生影响,吊杆容重为这些参数中的次要设计参数。

先梁后拱法施工轨道交通梁拱体系桥梁吊杆张拉行为研究

结合实际工程对梁拱组合体系桥吊杆控制张拉力4种确定方法(倒拆法、正装—倒拆迭代法、无应力状态控制法和影响矩阵法)的实施步骤及结果进行有限元计算研究分析,并针对从拱脚向拱顶、拱顶向拱脚及1/4主跨向两侧3种张拉顺序过程中的结构受力状态进行有限元计算对比分析,结果表明:不同吊杆张拉顺序下各构件均能满足设计需求,但对于体系复杂、规模较大的梁拱组合体系,吊杆张拉过程可能出现部分构件受力超标现象,因此需重视吊杆张拉顺序比选。

大跨连续梁拱组合体系桥拱脚结合段局部应力分析

大跨连续梁拱组合体系桥拱脚结合段的构造和受力复杂,需要对此处进行局部应力分析。结合工程实例,采用有限元法对拱脚结合段进行建模,提出了局部模型边界力的施加方法,并对其施加整体模型计算出的内力进行细部计算,分析局部应力状态。计算和分析结果表明,拱脚结合段的应力总体上满足设计规范要求,横隔板分别与顶板、底板和腹板相连接的倒角位置出现应力集中现象,建议对倒角设置平顺过渡段;在拱肋插入处的顶板和支座位置处的底板存在应力集中现象,建议对这些位置加强布置构造钢筋。

连续梁拱组合体系桥梁关键参数分析及其优化

为了研究连续梁拱组合体系关键设计参数对结构受力行为的影响规律,得出各参数的合理取值范围与最佳设计参数组合,为该类结构体系的设计和工程应用提供参考。本文依托背景工程,利用Midas/Civil有限元程序建立了结构的数值模型,分析筛选出拱梁刚度比、吊杆间距、无索区长度和矢跨比等体现桥型设计特点的设计参数,以上述参数为研究变量,得到结构在荷载作用下各关键截面应力及变形变化规律,提出合理的参数取值范围。结果表明:拱梁刚度比的变化对结构受力影响尤为显著,主梁压应力随着拱梁刚度比的减小其应力储备也在减小,合理的拱梁刚度比取1/26.1~1/58.1;随着吊杆间距的增大,主梁下挠逐渐增大,拱肋与之相反,拱肋分配到的荷载逐渐减小,合理的吊杆间距为8 m~16 m;无索区长度和矢跨比的改变主要影响拱肋的受力行为,合理的无索区长度取37 m~53 m,矢跨比取1/7~1/6。结合结构受力特点进行分析,连续刚构梁拱组合体系桥在拱梁刚度比为1/41.76,吊杆间距为10.5 m,无索区长度为37.75 m,矢跨比为1/6.7时的搭配组合下为最优组合。

大跨度波形钢腹板预应力混凝土梁拱组合体系桥低碳设计

大跨度梁拱组合体系在铁路桥上应用较多,主梁通常采用悬浇混凝土梁。由于混凝土主梁自重大、刚度大,拱肋受力参与度较低,通常作为主梁的加劲以控制主梁挠度,增加结构的刚度与承载力。本文基于高速公路景观桥的特点,提出波形钢腹板预应力混凝土梁拱组合体系,并采用桁架式横梁进一步减轻自重,有效提高了拱梁刚度比,降低主梁梁高,提升景观效果。整体采用“先梁后拱”的施工方案,主梁采用钢腹板自承重异步施工,可有效缩短工期,主梁合拢后在其上搭设支架安装拱肋及吊杆。施工技术成熟,且无须设置水中临时设施,有效降低了施工难度及对水体影响。

梁拱组合体系桥梁刚度性能研究

为分析不同关键设计参数对梁拱组合体系桥梁刚度性能的影响,引入代表刚度的概念,根据定义得到理论计算公式;以江西于都胜利大桥为工程背景,计算组合体系结构刚度,分别考虑主梁刚度、主拱刚度、吊索直径等参数,基于单一参数变量法和总用钢量不变条件下建立多种不同设计参数模式下的有限元计算模型,对比分析计算结果得出:梁拱组合体系桥梁中,拱结构所占材料用量不大,但其对梁结构的刚度提升非常明显;吊索结构不直接提供代表刚度,但它用于梁拱2种结构间的受力分配,影响拱对梁的代表刚度提升效果;存在一个最佳拱梁刚度比,使得在总材料用量不变的条件下,组合后代表刚度最大;拱梁刚度比与主梁代表刚度的提升倍数存在对数函数关系。

多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震分析

为分析多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震性能,结合某多跨径连续梁拱组合体系桥梁实际工程,采用有限元分析软件建立桥梁的地震动力时程分析模型,并根据振动方程获取桥梁结构的地震响应。研究结果显示:一维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为0.079m;多维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为1.228m。因此可知,多维地震作用下桥梁结构抗震性能更薄弱,进行多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震设计时应兼顾横桥向与顺桥向地震作用的影响。

多跨连续梁拱组合体系桥梁抗震性能分析

为了解相邻结构、行波效应和减隔震体系对多跨连续梁拱组合体系桥梁内力的影响,以某连续梁拱组合体系桥梁为实例,通过有限元软件建立抗震计算模型,并采用反应谱法和动力时程分析法对其进行地震反应分析。结果表明:1)连续梁拱组合体系桥梁在顺桥向地震作用下2种分析方法的计算结果大致相同,前者计算结果略大于后者,反应谱法的计算结果偏于安全;2)相邻结构对过渡墩的内力影响较大,对其他墩柱的内力影响较小,建议考虑相邻结构的影响;3)考虑行波效应后,各孔控制截面的位移、弯矩有少量增大,固定墩的内力显著增大,且随着波速的增大,结构的地震响应逐渐趋于一致激励下的地震响应;4)采用摩擦摆隔震支座后,结构的内力和位移响应均大幅降低,且各墩的受力更加均匀,建议大跨径桥梁采用减隔震体系,以降低结构的地震响应。

异型梁拱组合体系景观桥施工方案优化

曹娥江人行景观桥主桥采用(40+76.5+145+75)m四跨异型拱梁组合体系“先梁后拱”的施工方案。在施工过程中由于主跨桥梁跨度大,而主梁刚度较小,在拱肋支架及拱肋节段荷载作用下,主梁结构将产生较大的变形。为了确保成桥以后的结构线形和应力状态符合设计要求,提出主梁成形并落梁后重新恢复主梁底支架的优化施工方案,采用有限元模型对比分析两种施工顺序对结构线形和应力的影响。结果表明,采用优化后的施工顺序,结构的变形减小、应力水平降低,有利于施工过程中对结构的全过程控制。

横向骑跨既有地道曲线宽幅梁拱组合体系桥梁设计与分析

文章以广东省深圳市前海合作区临海桂湾河桥为背景,对异形梁拱组合体系桥梁的设计特点与施工方法进行介绍。桂湾河桥桥位处地形复杂,桩基布置需避开地下通道等构筑物,设计方案最终确定为86.84 m+124.65 m下承式梁拱组合体系桥,并采用骑跨式转换梁跨越地下通道,主梁、拱肋及转换梁构成整体,共同参与结构受力。桥梁平面位于曲线段;主梁采用封闭的正交异形钢箱梁,桥宽56.2 m~57.8 m,桥面宽度较大,按使用功能横向分为四幅桥设计,结构受力复杂;拱肋由大拱和小拱组成,拱肋之间无风撑连接;吊索采用高强钢丝高钒密封索,结构紧凑,性能稳定,在国内首次应用到大跨径桥梁中。采用有限元分析方法,验证了设计的合理性与施工方法的可行性,可为类似桥梁设计与施工提供借鉴。

多跨连续梁拱组合体系桥高墩地震易损性分析

为了分析梁拱组合体系桥梁高墩在地震作用下的易损性,以某连续梁拱组合体系桥为工程实例,基于SAP2000有限元软件建立了模型,进行了初步受力分析,确定了受力最不利的固定墩研究对象,并采用增量动力分析法(IDA)分析了研究对象在纵向和竖向地震作用下的结构响应,采用线性回归分析方法得到了地震动参数与损伤指标之间的方程关系,以控制截面的特征曲率和位移延性比的临界值作为损伤指标,绘制出了固定墩的易损性曲线。结果表明:位移散点均匀分布在拟合方程的直线两侧,拟合效果良好;当地震动加速度较小时,桥墩发生轻微和中等损伤的概率随着谱加速度的增大而迅速增大,而发生严重损伤和完全破坏的超越概率增长缓慢,当地震动加速度较大时,发生轻微和中等损伤的概率增长缓慢,而严重损伤和完全破坏的概率增长迅速;在同一等级的不同地震波作用下,桥墩发生轻微和中等损伤的概率远大于发生严重破坏和完全破坏的概率,发生完全破坏的概率很小;当谱加速度为该桥所在场地地震动加速度峰值0.104g时,该桥固定墩发生轻微损伤的概率不足25%,发生中等损伤的概率不足13%,发生严重损伤的概率很小,发生完全损伤的概率为0,可见该桥抗震性能良好;采用增量动力分析法分析桥梁地震易损性,可得到结构在不同等级地震波作用下发生不同程度损伤的概率。

连续梁拱组合体系桥梁非线性受力性能研究

为研究乌龙江大桥的全桥受力性能,在ABAQUS中建立了一种适用于连续梁拱组合体系的全桥杆系模型。对MIDAS/Civil模型与ABAQUS杆系模型进行线弹性分析,以验证ABAQUS有限元模型的准确性。计入全桥结构非线性以及几何非线性,揭示连续梁拱组合体系的受力性能。结果表明:在线性阶段,两种模型在各施工阶段的截面内力较为吻合,应力分布基本一致;考虑非线性后荷载比例系数最大降幅为16.7%,说明结构非线性对受力性能影响显著;不断提高破坏区域截面抗弯刚度,全桥杆系模型由中跨支点处首先破坏逐渐变为次中跨支点处首先破坏,随后逐步降低主梁截面整体刚度,拱肋由于连续梁抗弯刚度大幅降低而承担更多的压应力,当主梁刚度降低至初始刚度的68.5%时,拱肋先于主梁发生破坏。

高低拱梁拱组合体系桥动力特性及地震响应分析

为研究高低拱梁拱组合体系桥的动力特性和地震响应,以重庆市开州区的寨子坪大桥为工程背景,基于Midas Civil建立空间有限元模型。通过特征值分析和反应谱分析,得到结论:高低拱梁拱组合体系桥整体结构较为柔软,对横向振动和竖向振动较为敏感;相邻振型的频率较为相近,发生振型耦合的几率较大;在E1地震作用下,该桥的整体结构尚处于弹性范围内,能够满足抗震要求。

多跨梁拱组合连续刚构桥设计参数分析

为研究多跨梁拱组合连续刚构桥关键设计参数对结构关键截面的应力和挠度影响规律,采用有限元数值模拟的方法,对一座在建梁拱组合连续刚构桥进行了参数对比研究。首先,分析组合体系的梁拱刚度比、主梁墩顶高跨比以及主墩抗推刚度比对结构的影响规律,并与同跨径的刚构桥进行对比,得到了关键设计参数的推荐取值范围;其次,对设计参数进行正交试验,得出不同目标函数下正交试验组合最优结果。结果表明:1)不同梁拱刚度比对钢箱拱肋的应力影响显著;2)随着高跨比的逐渐增大,2种不同结构体系主梁由混凝土徐变产生的挠度差异也逐渐增大;3) 2种结构体系随着抗推刚度比变化产生的挠度变化趋势具有较大的差异;4)由正交试验结果可知,最优的设计参数取值应将梁拱刚度比由58/1减小为45/1、主梁墩顶高跨比由9.5/170减小为8.5/170。

梁拱组合体系桥梁的设计实例

根据成都市政公园蝴蝶拱桥的总体设计,论述了该桥的结构设计及有限元计算模型的建立方法,并分析了该桥的静力和动力特性。为蝴蝶拱在梁拱组合体系桥梁中的应用提供有益的参考。

多跨连续梁拱组合体系桥梁施工关键问题研究

安康市城东汉江大桥主桥为(75+2×125+160+2×125+75)m多跨连续梁拱组合体系桥梁,全桥采用先梁后拱法施工,系梁采用平衡悬臂浇筑法施工,中跨跨中33m梁段采用支架现浇法施工。为选择合理的现浇段支架拆除时机、边跨配重卸载时机、临时固结拆除顺序以及吊杆张拉顺序和次数等,采用MIDAS Civil建立全桥有限元模型,针对各种方案下的结构进行模拟分析。结果表明:跨中现浇段的支架应在张拉完全部吊杆后再拆除;边跨配重应在中跨或次边跨合龙后再卸载;应待相邻孔合龙后再拆除前一合龙孔的临时固结;应对称交替地张拉吊杆,设计张拉力较小时可一次张拉到位,设计张拉力较大时应分批张拉到位。该桥采取以上方案施工后,结构受力状态良好。

大跨度连续梁拱组合体系桥梁减震设计

分析了大跨度连续梁拱组合体系桥梁的地震易损部位特点,提出了有利于该类桥梁抗震设计的合理塑性铰出现顺序。简要介绍了桥梁地震位移响应的控制机理,以及两类具体的位移控制装置:弹性连接装置和粘滞阻尼器,并对两种位移控制装置进行了参数敏感性分析。最后以一实桥为例,介绍了大跨度连续梁拱组合体系桥梁的减震设计。研究表明,弹性连接装置和粘滞阻尼器均能有效地控制结构的地震位移响应,但如果考虑到经济性和耐久性因素,弹性连接装置稍有优势。

梁拱组合体系桥柔性吊杆索力测试

对影响频率法测定梁拱组合体系桥梁柔性吊杆索力精度的几个因素,如索的边界条件、刚度及有效计算长度等进行了分析。结果表明,只要吊杆拉索的有效计算长度被合理地确定,则根据所测频率基于弦振动理论在考虑抗弯刚度影响下,所得到吊杆索力在一般情况下均具有相当精度,可以满足运营期间监测吊杆索力的需要。

小边跨梁拱组合体系桥梁静动力荷载试验与结构评定分析

为验证小边跨梁拱组合体系桥梁在正常运营状态下结构受力性能是否与设计目标吻合,基于现场荷载试验研究了该桥在中载及偏载作用下桥梁各构件内力、变形及应变,同时基于脉冲试验、行车试验、刹车试验研究该桥的自振频率、冲击系数,并最终同有限元计算结果进行对比。试验结果表明:该小边跨梁拱组合体系桥梁静载试验荷载效率系数在0. 86～1. 04,介于0. 85～1. 05之间,满足JTG/T J21-01—2015《公路桥梁荷载试验规程》规定;不同部位控制截面实测挠度均小于计算值;实测振型与有限元结果具有很好的相关性,且实测频率值均大于计算值,同时实测冲击系数平均值小于计算值,表明桥梁结构整体性能及技术情况良好。该小边跨梁拱组合体系桥梁在正常使用状态下主桥承载能力均满足城市-A级荷载等级要求。

空间梁拱组合体系桥梁的荷载横向分布计算

运用杆系有限元程序结合弹簧刚度矩阵，提出了空间梁拱组合体系桥梁在横向不等 跨且横梁刚度沿跨度变化的荷载横向分布计算的弹性支承连续梁法，并结合一座实际桥梁的 试验研究验证了这种方法的可靠性．