下承式钢管混凝土系杆拱桥施工监控研究

随着我国交通基础设施建设的大力发展,越来越多不同结构形式的桥梁出现在交通体系中,钢管混凝土系杆拱桥由于具有优越的力学性能,在交通建设中运用的越来越广泛。在一条道路的建设中,桥梁往往作为控制性工程制约着工程的建设进度,为保证桥梁在施工过程中安全、顺利建成,对施工技术难度大、施工风险高的桥梁,一般需要进行施工监控工作。文章以铜陵长江大桥北引桥1-96m下承式钢管混凝土系杆拱桥为依托,就下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工监控方法进行了研究,具有较大的现实意义和工程应用前景。

复杂地质条件下承式简支钢管混凝土系杆拱桥施工关键技术

文澜江大桥为3×90m的下承式简支钢管混凝土系杆拱桥,桥址区地质条件复杂,主桥跨越文澜江,环水保及通航保护要求高,拟采用“钢管贝雷+盘扣式支架”的组合支架形式进行施工。文章研究并详细阐述了组合式支架搭设、拱肋安装、钢管混凝土泵送压注及吊杆安装等施工关键技术,并基于施工方案提出了相应的线形控制方案,并基于Midas Civil软件分别对主桥进行了静力和动力有限元分析。结果表明,主桥在施工阶段、使用阶段和断索工况下,钢管及钢管内混凝土的强度与变形均满足设计规范要求;主桥顺桥向及横桥向的桥墩、桩基在E1和E2地震作用下均满足抗震设计规范要求。施工及运营结果表明,提出和采取的施工控制关键技术有效提升了主桥施工质量,缩短了施工工期,提升了线形控制精度,取得了较大经济效益。

大跨度钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力分析

针对大跨度钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力问题,在基于能量法推导不同约束条件索力公式的基础上,结合工程实例,从吊杆设计阶段索力的优化、成桥阶段索力的实测、运营阶段索力抗弯刚度的影响三个方面进行系统分析并给予相应优化建议。研究结果表明:应用能量法推导的索力公式是可行的;设计阶段优化后吊杆索力更为均匀、系梁位移更加合理;应用频率法测试吊杆索力时,测试点位宜放在吊杆L/6~L/4处,尽可能远离吊杆两端并避免放在阵型的模态节点处,以减少端部低频信号对基频的影响及出现“漏频”现象;吊杆计算抗弯刚度与运营阶段实际抗弯刚度存在差异,导致索力测量值与结构实际索力存在较大差异,针对这一问题提出成桥阶段应测量吊杆实际抗弯刚度的方法,可有效减小索力测量误差,为桥梁运营阶段索力的准确测试提供计算依据。

钢管混凝土系杆拱桥拱脚裂缝产生机理研究进展

针对钢管混凝土系杆拱桥拱脚部位裂缝开展的机理研究,多是侧重于研究混凝土本身性质的影响。目前也无指导如何在系杆拱桥拱脚施工中避免裂缝产生的规范。在简明回顾系杆拱桥拱脚部位裂缝产生机理研究成果的基础上,指出了今后的研究方向,包括:利用有限元软件,分析拱脚的应力分布,找出应力最大的部位,对裂缝可能开展的部位进行预测;在现有规范中,拱桥的本构关系是将钢管混凝土一体考虑,忽略了钢材与混凝土热膨胀系数不同等客观因素,在拱脚部位应当找出一种新型的本构关系,区别于桥梁整体单独考虑;考虑太阳光照等因素造成的内部温差形成的温度应力,研究温度变化对裂缝开展产生的影响;从材料特性方面着手,研究混凝土收缩及徐变产生的影响。

大跨度钢管混凝土系杆拱桥设计与结构分析

某市新建的交通桥为三跨下承式钢管混凝土系杆拱桥,其拱肋(含风撑、拱角)均采用500 MPa级高强度钢。从设计参数、结构构造、施工要点及注意事项方面对该桥进行了详细地介绍,利用桥梁有限元分析软件Midas Civil进行结构整体分析和稳定计算。结果表明,该桥设计安全可靠,各项指标满足要求。

预应力混凝土系杆拱桥动载试验分析

以某现役预应力混凝土系杆拱桥为例,为了解其运行过程中动力特性及运营质量,对桥梁结构展开现场动力荷载试验,并对主要控制截面展开不同工况下脉动试验和强迫振动试验,同时结合有限元分析方法展开桥梁理论分析计算,并将试验结果和模拟结果进行对比。结果表明,该系杆拱桥动力性能、刚度等完全符合规范;为提升桥梁结构性能及质量,还必须注重日常养护管理。

钢筋混凝土系杆拱桥稳定性影响参数

以某钢筋混凝土系杆桥为对象,基于拱桥稳定性分析理论,采用非线性有限元分析方法,研究了布载方式、矢跨比、加劲梁抗弯刚度、拱肋刚度、吊杆刚度和横撑数量等参数对拱面内和面外失稳的影响。结果表明：不对称布载方式会降低拱桥的稳定性,全桥均布满载的稳定系数要比全桥均布半载的高;当矢跨比为1/4.5～1/6.5时,其面内与面外的失稳特征值随着矢跨比的减小而减小,但减小幅度最大不超过2%;加劲梁的面内抗弯刚度对面内失稳的影响大于对面外失稳的影响;增加拱肋抗弯刚度能有效提高面内及面外稳定系数;当吊杆刚度增加或横撑数量增加时,面内失稳特征值增加不大,而面外失稳特征值呈线性递增趋势。

大跨度钢管混凝土系杆拱桥施工方案研究

大跨度钢管混凝土系杆拱桥在施工过程中结构应力较高、稳定安全系数较小,选择合理的施工方案对于保证结构安全至关重要.通过对丹东月亮岛大桥分析,确定采用硫磺砂浆垫块临时固结承台与拱座、先同时泵送2根下弦管混凝土再泵送2根上弦管混凝土、横梁和桥面板混凝土分段施工等关键过程施工方案,保证了该桥施工过程中的结构稳定和受力安全.该施工方案可为类似桥梁设计与施工提供参考.

有初始几何缺陷混凝土系杆拱桥极限承载力分析

分别采用线弹性分析方法、几何非线性分析方法、材料非线性分析方法及双重非线性(几何非线性和材料非线性)四种不同分析方法对某系杆拱桥进行极限承载力分析.通过比较四种方法的分析结果,研究非线性对于分析结果的影响.采用考虑双重非线性的分析方法对存在初始缺陷的系杆拱桥进行极限承载力分析.结果表明:此类拱桥应以双重非线性分析方法进行极限承载力分析计算;面内初始几何缺陷对极限承载力的影响要比面外初始几何缺陷的影响大;面外初始几何缺陷对于系杆拱桥极限承载力不会产生较大影响;我国规范所给拱肋施工允许偏差可适当放宽,同时对于轴线横向偏位的允许范围应该大于竖向偏位的允许范围.

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.

中承式钢管混凝土系杆拱桥桥道系施工控制技术

中承式钢管混凝土系杆拱桥施工,由于主桥结构复杂、技术含量高、施工难度大,要求在施工过程中对全过程进行施工控制。通过对缆索吊装系统吊装行车道边梁、龙门吊机吊装行车道内梁和汽车吊机吊装人行道梁等3个阶段的施工控制,确保了大桥建成后线形符合设计要求,结构受力合理,为相似桥梁的施工监控提供借鉴。

基于车桥耦合振动的钢管混凝土系杆拱桥动力响应分析

为研究钢管混凝土系杆拱桥在车辆荷载作用下的动力效应,利用ansys二次开发功能编写基于车桥耦合理论的车桥耦合振动分析程序,分析车速、车重以及路面不平顺等级3个因素对拱肋、端部吊杆及桥面跨中等关键部位动力响应的影响。分析结果表明:随车速、车重及桥面不平顺等级降低,桥梁跨中节点位移响应峰值不断增大,拱脚、1/4拱肋及拱顶截面处的应力最大值不断增大,最小值不断减小;但拱顶截面应力响应峰值对车重、车速及桥面不平顺等级的敏感程度较拱脚与1/4拱肋截面处的低。此外,桥梁跨中加速度响应峰值及端部吊杆应力幅对车重20 t最敏感,端部吊杆的应力幅随车速提高反而降低,当桥面不平顺等级为D级时端部吊杆应力幅达到186 MPa。最后,对比车-桥振动响应分析发现,随着桥面不平顺等级降低、行车速度提高,将会引起车体较大的竖向加速度峰值,进而引起桥梁结构较大的竖向位移。

钢管混凝土系杆拱桥温度应力的数值模拟分析

采用通用软件ANSYS计算钢管混凝土系杆拱桥拱肋结构各控制截面在温度荷载作用下的内力与应力值,并通过改变矢跨比和拱轴系数将不同设计参数情况下的温度应力进行了对比。研究表明,钢管混凝土拱桥矢跨比和拱轴系数的变化对结构体系温差引起的拱顶截面轴力和弯矩的影响相当显著,而对1/4跨和拱脚各截面轴力和弯矩的影响则较小。

混凝土系杆拱桥优化设计

为探讨混凝土系杆拱桥的多参数优化设计方法,选取计算矢高、拱肋截面尺寸、系梁截面尺寸、吊杆面积和系梁纵向预应力筋数目作为设计变量,规范限值为约束条件,全桥总造价为目标函数,建立了混凝土系杆拱桥的优化模型;采用大型通用程序ANSYS和桥梁结构平面分析程序,结合混合整型序列二次规划法,混合编程求解优化模型.以某拱桥为工程背景,建立并求解优化模型,将优化结果与设计值进行比较.结果表明:系梁混凝土用量减少40.98%,拱肋混凝土用量减少23.81%,预应力钢筋数目减少28.23%,全桥材料总造价降低28.63%.

大跨钢管混凝土系杆拱桥考虑桩-土作用的近断层地震响应研究

为揭示桩-土作用对大跨钢管混凝土系杆拱桥近断层地震响应影响,针对桥梁抗震分析中常见的6种桩-土作用模拟方法,研究并建立了相应的分析模型,选取9组近断层地震动记录作为激励,开展了全桥数值模拟分析。以直接嵌固法为基准,对比研究了桩-土作用对拱桥关键构件地震响应的影响。研究表明:桩-土作用对系杆拱桥的地震响应具有显著影响,可导致桥梁关键构件的地震响应增大50%以上,其中对拱肋和风撑地震内力的不利影响最大,而对拱肋地震位移的影响最小;采用不同方法模拟桩-土作用对系杆拱桥地震响应的影响规律总体上一致,但影响程度不同,表明这几种模拟方法都可用于判断桩-土作用的有利或不利影响;最后在本研究范围内,桩-土作用的非线性影响有限,采用计算量更小的m法替代p-y曲线法也能得到较为理想的分析结果。

中承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚应力分析

文章以毕节市倒天河综合治理三期工程一号路大桥为依托,采用有限元软件MIDAS-FEA建立拱脚的局部有限元模型,并进行数值模拟分析。通过模拟拱脚在设计荷载下的受力情况,研究钢管混凝土系杆拱桥拱脚应力状态,提出改善拱脚应力状态的措施,为同类桥梁的设计和施工提供依据。

钢管混凝土系杆拱桥系梁应力状态分析

以茅茨岘立交特大桥1×128 m系杆拱桥为依托,分系梁浇筑完毕和系梁纵向预应力张拉结束2种工况,将从实桥采集的应力数据进行温度修正后,与有限元模拟值和按1∶16缩尺室内模型的试验结果进行对比分析。分析结果表明：相同工况、相同位置处实桥截面应力实测值、有限元模拟值和室内模型试验值大致相同,误差在0.6%～5%。

钢管混凝土系杆拱桥施工控制研究

在施工控制的各阶段在施工现场布置了应力和变形监测点,并根据监测结果与理论值的对比不断完善施工控制措施。在满足整体稳定性要求的前提下,较好地控制了系杆、横梁、拱肋、吊杆的应力及变形,控制了施工中的结构行为,确保了大桥的顺利合拢,为钢管混凝土系杆拱桥的施工监控提供了参考和依据。

钢管混凝土系杆拱桥的常见病害及处治方法

钢管混凝土系杆拱桥是一种美观、经济的桥型,近年来得到了广泛的应用。但国内尚无此桥型的设计、养护规范,其结构设计、计算理论也不成熟,更无成熟的养护经验可借鉴。探索该桥型的常见病害及处治方法,对延长桥梁的使用寿命,保障桥梁安全是必要的、紧迫的。