大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。

大跨钢管混凝土拱桥劲性骨架吊装施工技术

钢管混凝土劲性骨架拱桥发展迅速,适用于U形、V形峡谷。针对大宁河双线桥钢管拱劲性骨架节段吊装,研究了大跨度钢管混凝土劲性骨架吊装的关键施工技术,主要包括拱肋的节段、拱肋间的横撑以及合龙段吊装方案,根据严禁白天施工的要求研究设计了夜间施工方案,为同类型吊装施工提供了参考。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱圈外包混凝土浇筑过程力学行为研究

为研究单工作面浇筑对拱圈外包混凝土施工过程的影响,文章依托某在建大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥,利用有限元计算程序MIDAS Civil建立全桥分析模型,对拱圈外包混凝土分环分段浇筑过程中的外包混凝土应力、主弦管钢管应力及拱圈变形情况进行研究。结果表明:单工作面浇筑下拱圈外包混凝土应力总体为逐渐增大,局部位置有突变:由于拱架和外包混凝土的联合作用,以第一环外包混凝土合龙为分界点,弦管钢管未包的最大应力为先增大后减小;拱圈变形表现为“上下交替”出现“反拱”现象,但整体上随外包混凝土浇筑呈增大趋势。

钢管混凝土拱桥主拱圈劲性骨架斜拉扣挂架设施工技术研究

拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。用钢管、或者钢管桁架,架设成拱在钢管内填充混凝土而形成的拱桥叫钢管混凝土拱桥。钢管混凝土作为钢—混凝土组台材料的一种,一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗腐蚀性和耐久性,另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性。将钢材和混凝土有机组合起来;在施工方面。钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。钢管混凝土拱桥目前在我国的发展势头迅猛。重庆至黔江铁路站前9标黄草乌江双线大桥设计主跨达275m,主拱圈劲性骨架采用斜拉扣挂架设,本文简述施工时面临的一些具体问题和解决措施。

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全,以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景,研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点,采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应,提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明:拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力,危及拱肋施工安全;设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力,且浪风索应力满足要求,可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小,对拱顶横向位移影响较大,同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性,设计时宜适当增加浪风索截面尺寸,以提升结构整体抗风安全储备。

浅析钢管混凝土劲性骨架复合柱极限承载能力计算方法

钢管混凝土劲性骨架复合柱是由钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构优化复合而成的高性能结构。在轴压承载能力计算时,通常采用简化计算方法,这些方法一般采用叠加原理。以某钢管混凝土劲性骨架复合短柱为例,采用简单叠加法、综合折减叠加法、分区折减叠加法3种简化计算方法进行计算,并与有限元法计算结果进行比较分析。结果表明:3种简化计算方法中,分区折减叠加法与有限元法计算结果最为接近,因此,这2种方法可适用于复合柱的轴压承载能力计算。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥地震易损性分析

为了探究完善钢管混凝土劲性骨架拱桥的地震损伤评估方法,以一座上承式高速铁路劲性骨架拱桥为工程实例,开展同种桥型的地震易损性研究。首先,基于OpenSEES平台建立拱桥的非线性数值模型;然后,通过非线性动力时程分析及增量动力分析对主拱肋子构件、交界墩及拱上立柱的地震损伤进行评估;最后,引入两种Copula函数建立串联体系下主拱肋构件系统的易损性曲线,并将其与子构件及基于第一可靠度原理的系统易损性进行对比。结果表明:在三向地震动作用下,主拱肋外包混凝土的损伤概率与损伤程度均明显大于钢管混凝土,且后者的易损位置将随着地面峰值加速度的增大而发生从跨中向拱脚的改变;主拱肋系统的易损性更偏向于外包混凝土,L/4拱肋截面的损伤概率最大;交界墩与拱上立柱的保护层混凝土的易损性水平显著高于纵向钢筋和核心混凝土,位于L/4拱肋位置的立柱损伤概率最大。抗震设计时应重点考虑对易损部位采取加强的设防措施。

中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋吊装施工控制

广安官盛渠江大桥主桥为主跨320m的中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥,劲性骨架采用斜拉扣挂法施工,施工过程中扣索一次张拉到位。针对正装分析法和倒退分析法2种索力计算方法的局限性,为了精确计算扣索索力及节段安装预抬标高,使成拱线形接近理论线形,提出以成拱线形为控制目标的优化索力调整方法,利用MIDAS Civil 2015建立吊装阶段的全桥有限元模型,考虑切线位移对之后施工阶段的影响,以线形控制为主、索力控制为辅,分析该桥的线形、扣索和尾索索力、弦杆应力,并与实测值对比。结果表明:大桥的线形、扣索和尾索索力、弦杆应力的实测值与理论值符合度非常高,主拱线形及结构应力满足设计及规范要求。说明该优化索力调整方法是可行有效的。

钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋施工控制研究

研究目的:在大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥中,劲性骨架安装线形直接影响成拱线形。若控制不当,甚至会造成拱肋合龙困难。依托夜郎河大桥工程实例,通过仿真分析拱肋斜拉扣挂法悬臂拼装架设全过程,结合现场内力及线形实时监控,研究分析大跨径劲性骨架拱桥拱肋施工控制技术。研究结论:(1)在劲性骨架悬臂拼装时采取拱肋线形和索力双控,以控制拱肋线形为主;(2)在进行仿真分析时,采用节段竖向“0”位移控制索力大小,通过对扣索索力和控制点标高进行调整,竖向位移控制在1 mm误差范围内,得出此时扣索索力;(3)合龙前进行线形两岸联测以及全桥复测,根据拱肋内力及线形的监控结果,通过扣索、缆风索对拱肋进行全面线形、内力合理有效调整;(4)本文提出的拱肋施工控制方法,可有效保证成拱线形和结构应力满足设计和规范要求,对斜拉扣挂法悬臂拼装架设拱肋具有参考价值。

拱桥主拱圈混凝土施工技术在钢管劲性骨架混凝土拱桥中的应用

拱桥结构形式简洁、受力情况明确、形式多样、外形美观,对于山区沟谷众多的贵州省,尤其适合拱桥建设。基于此,结合某大桥工程实例,创新提出钢管劲性骨架混凝土拱桥主拱圈混凝土施工技术,分析其在钢管劲性骨架混凝土拱桥中的应用优势、应用要点与应用效益。分析表明,该项施工技术具备造价低、社会价值高等特点,适合在西部山区的拱桥建设中广泛推广应用。

我国钢管混凝土劲性骨架拱桥发展综述

为了解我国钢管混凝土劲性骨架拱桥的发展动态,明确下一步研究工作的重点,在调查大量该类型桥梁的基础上对其特点及在我国的发展研究现状、设计计算理论、施工方法和跨径的发展进行系统的总结。该桥型具有结构体系转换次数更多、施工周期更长、结构性能更好的特点。目前的研究工作主要集中在收缩徐变效应和施工阶段稳定性两方面。其设计计算方法中应力叠加法更能反映拱桥施工阶段真实的应力状态。钢骨架的安装方法主要分为转体施工法和缆索吊装斜拉扣挂法2种。该桥型增大跨径的方法主要有增强劲性骨架、减轻主拱自重和采用组合施工方法3种。需要进一步开展的工作包括细化桥梁模型试验设计、仿真程序开发及注重结构的耐久性设计。

钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及车桥耦合振动分析

对跨径140 m的铁路钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥进行全桥动力试验。采用脉动法测试其自振特性;动载试验中试验列车分别以不同速度匀速通过桥面及以一定速度在指定位置处制动,测试各工况下桥跨结构的应变、位移、加速度的时程响应,并将实桥测试结果与该桥的车桥耦合振动计算结果作比较分析。结果表明:该桥具有良好的竖向和横向刚度及结构强度,整体动力性能良好,而通过列车对桥跨结构有一定的冲击作用;实测动力响应及其动力系数结果与理论计算结果相符较好,两者随着列车运行速度的增大而呈现相同的规律性;列车运行具有较好的安全性与舒适度;该类型桥梁适用于大跨度铁路桥梁。

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥非线性分析

以某实桥工程为研究对象,采用ANSYS建立全桥空间计算模型,对大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥线性和非线性的施工全过程进行受力分析。通过对整个施工全过程内力、应力和挠度的分析,研究其截面刚度随施工变化对大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥非线性的影响,以及施工设计中分环分段的合理性。

钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变影响理论研究

采用混凝土徐变理论、变形协调、中值理论及平衡条件 ,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性 ,导出了混凝土徐变、收缩引起的截面应力重分布的表达式。公式简单 ,应用方便 ,并对万县长江大桥收缩、徐变模型试验进行分析 ,所得结果与模型试验较为吻合 。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥极限承载力分析

针对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥在变形、失稳破坏期间产生的材料和几何非线性特性,对这种桥型的非线性分析理论和分析方法进行了研究,并以宜万线上某大桥为例,进行了静力荷载作用下的极限承载力分析;此外,对该桥的刚度问题、设计荷载下的应力控制区域等问题进行了研究。研究结果表明,钢管混凝土肋拱具有较好的弹塑性性能和较高的承载能力。

基于贝叶斯理论的钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变效应分析

钢管混凝土劲性骨架拱桥施工程序复杂、施工周期长,导致混凝土收缩徐变效应十分显著,极大地影响桥梁的正常使用性能,严重时甚至威胁结构的安全。同时受收缩徐变不确定性的影响,结构的应力和位移表现出明显的离散性,使桥梁的设计施工工作变得更为困难,结构实际变形偏离其设计值的情况时有发生。为了缓解这种困难,首先改进贝叶斯方法,使其对似然函数分布与先验分布较远的情况同样适用。然后基于此方法,对北盘江大桥模型桥施工期间收缩徐变效应进行分析得到后验预测结果,并通过实测数据进行检验。计算结果表明:基于改进贝叶斯方法得到的后验预测结果与实测数据吻合良好,相较于先验预测结果,数据离散性得到明显改善。

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工及控制

劲性骨架拱桥先制作骨架、合龙骨架,再以骨架为支架进行混凝土的内填和外包施工,而劲性骨架进行外包后又可作为主拱圈一部分参与受力,是跨越江河、峡谷等障碍的大跨径拱桥优选施工方法之一。以香溪河大桥为对象,介绍大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋的骨架制作、拼装,内填、外包混凝土施工过程以及控制要点。

PBL加劲肋对钢管混凝土拱肋受压节点受力性能的影响分析

由于钢管与混凝土之间的黏结力非常有限,极易在节点处产生钢管与混凝土界面滑移即脱黏,严重降低拱肋的承载能力。在钢管混凝土拱肋内置PBL加劲肋可提高节点处钢管与混凝土界面黏结力,增强钢管混凝土协同工作能力。该文以某钢管混凝土拱桥为例,对拱肋节点进行了非线性分析,探讨了PBL加劲肋对节点破坏形式、极限承载力、钢管的应力分布等力学性能的影响。结果表明:内置PBL加劲肋可增强钢管与混凝土界面黏结力,便于使拱上立柱产生的水平力由钢管和混凝土共同承担,有效提高了节点承载力。内置PBL加劲肋是对钢管混凝土拱肋节点的一种有效改进形式。

钢筋混凝土拱肋劲性骨架爬模施工分析

以国内某主跨300m的外倾式非对称系杆拱桥为例,采用三维有限元法分析靠拱脚段钢筋混凝土拱肋爬模施工过程中劲性骨架的受力状态.为简化计算,从结构安全和满足桥梁施工要求出发,合理假定模板系统及劲性骨架的载荷分担率,将劲性骨架简化为空间杆系、载荷简化为节点载荷.该方法计算模型简单、结果偏于安全,可用于类似结构的工程近似计算.

劲性骨架钢管拱肋外包混凝土施工技术

结合威坪大桥工程实例,介绍了劲性骨架钢管拱肋外包混凝土施工模板架设、混凝土浇注的方法。