大跨度钢管混凝土桁拱桥拱脚外包段受力分析与优化设计

为研究大跨度钢管混凝土拱桥拱脚结构的复杂构造和受力问题,该文以一座主跨为280 m钢管混凝土桁拱桥为背景,采用Midas/FEA建立基于拱脚和桥面板与钢横梁详细组合单元的全桥模型,详细计算了外包混凝土拱脚结构各构件在恒载和最不利车道荷载作用下的应力响应规律,分析了外包混凝土对拱脚各构件的受力影响。进一步对比分析了加大拱脚钢管混凝土构件直径和加厚拱脚外包钢管壁厚两种优化方案对无外包混凝土拱脚各构件的受力影响规律。计算结果表明:①外包混凝土可有效减小拱脚各构件的应力;②对于无外包混凝土拱脚结构,拱脚下弦杆是控制设计的关键;③增加钢管混凝土拱脚上下弦杆的管径和外包钢管壁厚均可有效减小无外包混凝土拱脚下弦杆的应力;④考虑施工效率和成本,实际工程中建议采用增加钢管壁厚的无外包混凝土拱脚设计方案。

基于热点应力法的钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳评估

为准确预测钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳寿命,提出一种基于热点应力的疲劳评估方法。该方法采用全桥多尺度三维有限元模型计算节点热点应力幅,并进行回归分析得到钢管混凝土节点的热点应力幅S~N曲线。基于该方法对一座已建成的钢管混凝土桁式拱桥进行节点疲劳评估。结果表明:疲劳易损部位位于1/4跨附近的拱肋上弦节点,起始裂纹位于节点主管表面的冠点处;采用《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)中的疲劳荷载计算模型Ⅱ和疲劳荷载谱计算得到的疲劳寿命分别为20210049次和27311265次,采用疲劳荷载谱计算时多车效应纵向修正为14.9%;采用《公路钢结构桥梁设计规范》预测的节点疲劳寿命偏低,导致设计偏于保守。

钢管混凝土桁式组合拱桥施工过程主拱圈变形的影响因素分析

天子山大桥是世界上第一座钢管混凝土桁式组合拱桥,且主拱圈采用两端分段悬拼至跨中合龙的施工方法。该文在该桥1∶20的试验模型上,分5段对主拱圈施工过程进行了模拟。通过对试验结果的线性回归分析,得到了施工过程中斜拉索力和其他荷载对主拱圈变形的影响规律。

钢管混凝土桁式组合拱桥铝合金试验模型研制

针对天子山钢管混凝土桁式组合拱桥的全桥静动力试验模型的研制,介绍了该模型相关物理量相似比的计算方法和模型结构设计及关键工艺。目前已经完成了全部静动力试验,取得了令人满意的结果。

中承式钢管混凝土桁式拱桥施工控制与承载力评定

施工控制是对桥梁施工中重要环节及过程进行的监测与控制,可保证施工过程中其结构处在绝对安全的控制之中,并且成桥后内力和线型满足设计要求。

桁式钢管混凝土拱桥面内极限承载受力全过程研究

以一座桁式钢管混凝土拱桥为对象,进行了考虑双重非线性的面内极限承载受力全过程的研究,并将结果与现有规范的计算结果相比较,得出了此类钢管混混凝土拱桥的面内受力特性。

钢管混凝土桁式拱桥稳定承载力的参数分析

利用高效高精度线弹性迭代方法,分析了几何和材料参数对钢管混凝土桁式拱桥稳定承载力的影响规律。首先,结合钢管混凝土构件齐次广义屈服函数和弹性模量调整策略,建立了钢管混凝土结构稳定承载力分析的线弹性迭代方法;进而通过与桁式拱模型试验结果对比,验证了线弹性迭代方法的准确性和高效性;最后利用线弹性迭代方法探讨了矢跨比、钢管和混凝土强度、含钢率、弦杆和腹杆刚度比等参数对拱稳定承载力的影响。研究结果表明:建立的线弹性迭代方法能够准确高效地预测钢管混凝土桁式拱稳定承载力,矢跨比、钢管强度、含钢率和弦杆与腹杆刚度比对稳定承载力影响较大,对混凝土强度影响较小,建议矢跨比范围为0.20～0.25,钢管强度和含钢率选择需要考虑经济性,弦杆与腹杆的刚度需要匹配使用。

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式,根据国内已建成的钢管混凝土拱桥,构造了两座400 m跨度,宽27.5 m,拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥(一座为四管拱肋,另一座为六管拱肋),运用ANSYS软件建立了两个全桥模型,分析了它们的静力和动力特性,并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系. 通过比较发现,六管优于四管.在满足结构要求和强度要求的前提下,对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑,用钢量相当时,采用含钢率大的拱肋形式.

钢管混凝土拱桥拱肋的研究

根据已建钢管混凝土拱桥的拱肋形式，构造了两座400m跨度，宽27．5m的钢管混凝土桁式拱桥，分析了其静力、动力特性，并讨论了拱肋刚度和含钢率对力学性能的影响，为大跨度钢管混凝土拱桥的拱肋形式的设计提供参考。

武烈河大桥——钢管混凝土拱桥设计

承德市武烈河大桥主桥为单跨170 m钢管混凝土中承式桁拱桥,桥面总宽28 m。拱肋为钢管混凝土结构,矢跨比f/L=1/4.72,拱轴线采用m=1.3的悬链线,全桥分二榀拱肋,二榀拱肋中—中间距17.2 m。有限元分析采用大型桥梁结构分析软件M IDAS。

大跨度钢管混凝土桁式拱桥结构非线性分析

采用了几何非线性和材料非线性等因素对大跨度钢管混凝土桁式拱桥进行结构非线性分析 ,结果表明对这种大跨 (跨径大于 30 0 m )、宽跨比小 (接近 1/ 2 0 )的钢管混凝土桁式拱桥 ,几何非线性和材料非线性的影响均较大 ,在设计和施工时不应忽略。

某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂分析

为了分析某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂的原因,运用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥模型进行有限元分析。分别研究了不同车辆荷载和不同拱肋节点几何参数情况下拱肋节点应力幅的变化,进而分析了车辆超载和车辆中、偏载布置对拱肋节点应力幅的影响,并讨论了拱肋节点几何参数变化对拱肋节点应力幅的影响。研究表明,当车辆荷载超载30%、50%、100%和150%时拱肋节点应力幅基本呈线性增大,应力幅最大值达155 MPa。BS5400疲劳车辆荷载作用下拱肋节点应力幅最大,中国550 k N车辆荷载偏载作用下拱肋节点应力幅为中载1.2倍。超载和偏载分别是造成该钢管混凝土桁式拱桥拱肋节点出现疲劳开裂和疲劳裂缝分布不对称的主要原因。节点应力幅随弦杆和腹杆间壁厚比的增大而减小,而随弦杆和腹杆间管径比、弦杆径厚比和腹杆径厚比的增大表现为先增大后减小的趋势。

天子山大桥工程质量控制

针对天子山大桥为我国第一座钢管混凝土桁式组合拱桥,阐述了抓好该桥工程质量的工作重点,制定了一系列保证工程质量措施,大桥竣工评为优良工程的事实表明了监理措施是科学有效的。

天子山大桥的设计

天子山大桥是一座由预应力混凝土桁式组合拱桥改进成钢管混凝土桁式给合拱桥。介绍了该桥设计的桥型构思过程和设计要点,对桥的结构进行了科学计算。