劲性骨架拱桥外包混凝土底模设计及拆除研究

为了探究大跨劲性骨架拱桥拱圈外包混凝土底模拆除工艺技术以及底模体系安全性问题,以奉节梅溪河双线特大桥为研究对象,从底模拆除的工艺流程探究其经济性、安全性,从底模模板系统的受力验算探究其设计合理性、安全性。为了验算底模模板的支撑安全性问题,依据相应的安全技术规范,对模板使用过程中可能出现的各种荷载进行计算,并按最不利进行荷载组合,计算模板使用过程中的荷载值;结合计算得到的最不利荷载值,对模板进行面板计算、次楞计算、主楞计算和吊杆计算,使其满足要求,进而确保模板在使用过程中的支撑安全性问题。结果表明,通过底模模板系统验算,其设计合理,底模拆除工艺采用吊篮结合吊具的方法,缩短了工期,减少了施工人员的投入,大大降低施工成本。

600 m钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑方案研究

主拱圈混凝土浇筑是建造600 m跨径钢管混凝土劲性骨架铁路拱桥的关键环节,为此提出某600 m跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的主拱圈混凝土浇筑方案,具体为:采用四工作面法,主拱圈截面分为6环,并设1组斜拉扣索辅助调载,适当调整1环混凝土在各工作面上的浇筑顺序和节段长度。采用有限元法对施工全过程进行模拟分析,验证该方案可行性。结果表明:在主拱圈拱脚和控制性截面应力过程线峰值处分别设置工作面,且首先在第二工作面上浇筑一定长度的混凝土节段,再同时浇筑第一、第二工作面混凝土节段,可有效降低浇筑过程中结构的瞬时应力;通过在主拱圈拱脚附近设置斜拉扣索并适时调整索力作为辅助调载措施,可达到调整拱脚截面应力和保持拱轴线合理下挠的目的;通过合理设置工作面和辅助措施,适当确定混凝土浇筑顺序和节段长度,可保证主拱圈外包混凝土浇筑期间结构应力和变形控制在容许范围内。

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土(RC)刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明:加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%~69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。

劲性骨架混凝土拱桥主拱圈箱形截面分环和浇筑方式

针对劲性骨架混凝土拱桥主拱圈常用的箱型截面,总结归纳主拱圈混凝土主要分环和浇筑方式及其影响因素,提出分环和浇筑的基本原则,并采用有限元法模拟分析分环浇筑方式对单箱三室截面劲性骨架混凝土拱桥内力与变形的影响。结果表明:箱形截面能较好地满足劲性骨架拱桥主拱圈受力和构造的要求,是大跨度桥梁的理想截面形式;主拱圈混凝土分环和浇筑方式主要由劲性骨架结构承载能力、施工操作性、结构整体性和经济性4个因素决定;进行分环和浇筑应遵循的基本原则包括减少分环数量,对称分环和浇筑,尽快完全包裹劲性骨架弦管,尽快形成完整箱室以及将截面复杂部分划分至易于施工混凝土环内等;跨径416 m劲性骨架拱桥的三室箱形截面主拱圈采用合理的分环和浇筑方式,可以分别降低5.9%的劲性骨架钢管应力和16.8%的管内混凝土应力,减少7.8%的拱顶下挠位移。

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥施工控制关键技术

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m刚性梁柔性拱桥,主梁为三主桁双层板桁组合结构,采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋竖向转体”方案进行施工。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,进行施工全过程和成桥分析,基于无应力状态法开展施工控制。钢梁墩顶节间施工时,设置墩旁托架,利用浮吊拼装;对称悬拼期间,为保证纵向稳定性,采用水袋对边跨进行配重,利用扣塔分别张拉2对扣索以改善钢梁受力并调整钢梁线形;采用预降边支点、4号墩钢梁整体预偏,以及扣索索力调整等措施进行钢梁中跨合龙;拱肋竖转后,主要通过扣索完成拱肋合龙调位;拱肋合龙后,从中间向两边张拉吊杆。经实测,该桥钢梁合龙口相对高差在10 mm以内;拱肋合龙口轴向偏差最大2 mm,相对高差最大1 mm;吊杆索力与设计目标索力偏差均在5%内,满足施工控制要求。

基于强健性的大跨径钢管混凝土刚架系杆拱桥设计

为提高中、下承式大跨径钢管混凝土刚架系杆拱桥的强健性,提出一套针对该类桥型的基于强健性的设计方法。该方法包括强健性概念设计、强健性结构验算与优化、强健性构造措施三个方面。强健性概念设计可依据现行规范进行;强健性结构验算与优化考虑动力放大系数,对吊杆、系杆破断工况进行受力分析验算,并对结构进行优化;强健性构造措施为在设计使用寿命短于主结构的关键、易损构件时,采取可查可换的构造措施。以六律邕江特大桥为工程实例,采用该方法进行强健性设计,结果表明该桥结构受力满足设计要求;为改善桥面系的强健性,宜设置较强的边纵梁、较弱的次边纵梁和中纵梁;吊杆和系杆采用便于更换的构造,确保桥梁安全。该强健性设计方法可对桥梁关键构件进行强健性定量评价,应用效果良好。

铁路劲性骨架混凝土拱桥减隔震方案优化研究

为研究不同设防烈度下铁路劲性骨架混凝土拱桥的合理减隔震方案,以某主跨为445 m的铁路混凝土拱桥为分析背景,选用SAP2000结构分析软件建立全桥空间动力有限元模型进行非线性动力时程分析,对比了多级设防烈度下不同参数的摩擦摆支座和“摩擦摆支座+连梁装置”2类减隔震方案用于铁路劲性骨架拱桥的减隔震效率。结果表明:设防烈度较低时,摩擦摆支座能在一定程度上控制拱桥结构的地震响应,设防烈度高时控制效果有限,考虑行车平顺性,应优先选取半径较大的摩擦摆支座;“摩擦摆支座+连梁装置”方案在强震作用下,结构关键位置内力响应值没有明显增大,同时,伸缩缝位移值明显降低,提升了拱桥结构地震作用下的安全性。实际工程中,推荐使用“摩擦摆支座+连梁装置”方案以提高大跨度上承式铁路劲性骨架混凝土拱桥抗震性能。

基于最优化原理的大跨度劲性骨架拱桥外包混凝土分环分段浇筑分析

针对大跨度劲性骨架拱桥施工阶段受力复杂、外包混凝土浇筑方案对劲性骨架受力影响较大的特点,提出基于最优化理论的外包混凝土分环分段数量设置方法。将主弦管应力与目标应力差值的平方设为目标函数,分环分段数量为设计变量,利用最优化原理建立外包混凝土分环分段浇筑状态下,可测变量之间的性态约束关系。以某在建主跨600 m的上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为例,通过最优化原理求取外包混凝土分环分段数量设置的最优解,并进一步对肋间横联结构及混凝土浇筑顺序进行优化计算。结果表明:提出的基于最优化计算理论的外包混凝土分环分段设计方法是可行的;原设计方案主弦管压应力为342.6 MPa,优化后主弦管压应力仅为309.1 MPa,降低幅度可达9.8%;原设计方案拱顶最大下挠值为654 mm,优化后拱顶最大下挠值仅为629 mm,下挠值减少25 mm;肋间横联设计方面,建议采用X形空间横联而非采用I形平面横联,因前者在外包混凝土浇筑阶段的稳定性明显优于后者。

成达万高速铁路渠江特大桥主桥桥式方案研究

成达万高速铁路渠江特大桥跨越渠江,为新建成都—南充—达州—万州高速铁路重点控制工程。结合线路、行洪、通航、环保等情况,提出(128+248+128) m连续刚构部分斜拉桥、(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥、(128+248+128) m连续刚构拱桥3种主桥桥式方案,分别从桥梁的景观效果、经济性、施工难度、技术创新性、碳排放及后期养护维修等方面进行综合比较,(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥具有景观好、经济性能优、碳排放少及具有技术创新等优点,选定其作为推荐桥式方案。该桥建成后,将为高速铁路桥梁智造提供一个方向,为同类桥梁设计提供借鉴。

单片钢管混凝土拱桥梁稳定性分析

单片钢管混凝土柔拱刚梁组合体系桥梁可以有效改善大跨度梁桥跨中下挠以及开裂问题,同时可以减小主梁结构的建筑高度,但柔性拱的稳定性问题较为突出。为解决该问题,依托城市桥梁恒太河特大桥,建立空间有限元计算模型,进行弹性及非线性稳定分析。通过各种措施,有效的提高了柔性拱的稳定性,研究结果表明:采用双吊杆体系,以及在上弦杆之间设置斜撑杆可以有效提高空间拱肋的横向稳定性;随着平联杆截面尺寸的增加,结构的横向稳定性有所提高,但效果不显著;随着矢高或跨中上弦杆顶撑距的增加,拱座对结构的横向约束效应逐渐降低,结构的横向稳定性逐渐下降,但影响较小;对于跨度较大的柔拱刚梁钢管混凝土拱桥,有必要考虑初始缺陷的影响,对结构进行非线性稳定分析。

钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

为了解桁式钢管混凝土拱肋弦管设计刚度对拱桥受力性能计算结果的影响,以一座钢管混凝土多肢桁式拱桥为实例,建立了有限元模型,进行了弦管截面设计刚度取值的参数分析,在对已建钢管混凝土桁式拱桥的截面构成进行调查的基础上,提出了桁式拱桥截面设计刚度取值建议,即根据不同的计算要求,混凝土截面刚度折减系数取1.0或0.4。分析结果显示,按照该建议,截面的内力计算值为实测值的1.2～1.5倍,变形计算值为实测值的1.5～1.9倍。可见,此取值建议可以保证桁式钢管混凝土拱桥的设计具有一定的安全储备。

桁式钢管混凝土拱桥设计刚度取值研究

讨论了抗压刚度和抗弯刚度对桁式钢管混凝土拱桥应力、变形等的影响情况及其机理,结合一座钢管混凝土拱桥实测资料,对不同规范刚度折减的效果进行了对比分析,根据桁拱不同节段混凝土质量的差别,对钢管混凝土拱肋提出分区进行刚度折减的建议。

拱肋刚度的选取对钢管混凝土拱桥稳定计算的影响

首先介绍了钢管混凝土拱桥线性和非线性稳定计算理论,为了对比不同拱肋刚度计算方法对钢管混凝土拱桥稳定系数计算的影响,以章江大桥为例,分别采用3种钢管拱肋刚度计算方法,使用有限元程序ANSYS对成桥运营阶段第1类稳定和第2类极值点稳定进行了分析。结果表明,考虑几何非线性、材料非线性和初始缺陷的非线性稳定的失稳荷载比线性屈曲计算值要小很多;换算截面法和试验数据法计算结果中的弹性稳定系数和非线性稳定系数比较接近,而采用复合材料法计算结果与两者相差较大;采用试验数据法模拟钢管拱肋刚度计算结果中无论弹性稳定系数还是非线性稳定系数都较为安全。

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥吊杆断裂动力分析

以一座下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,通过接触碰撞的方式进行吊杆断裂的模拟,分析吊杆断裂前后拱桥各结构构件受力状态的变化,判断结构可能发生的破坏形态。分析结果表明,吊杆断裂过程中吊杆、钢管混凝土拱肋和桥道系均会受到断索冲击的作用;与断裂吊杆相邻的吊杆受到断索冲击的作用最大,其轴力变化量为初始轴力的3倍以上,需要考虑由于吊杆断裂过程中产生的大于静力响应的动力作用;吊杆断裂对主梁产生的影响远大于拱肋,拱肋内力变化较小;由于横梁两侧与纵梁连接处焊缝强度不足发生破坏可能导致桥道系局部坍塌。

钢管混凝土刚性系杆拱桥施工监控技术

尼尔森体系钢管混凝土刚性系杆拱桥能提供较大的纵向刚度、良好的动力性能来满足铁路重载和高速运行的要求。某桥采用先拱后梁、系梁悬臂现浇方法施工。重点阐述了在各个施工阶段拱肋及系梁控制截面的施工监控要点,拱脚位移监测、吊杆力监测及基础沉降监测方法,并对系梁线形、拱肋及系梁关键截面处应力误差提出预警机制及调整原则,确保施工精度,从而使工程施工质量满足设计和施工规范要求。

我国预应力混凝土公路桥的发展与现状

本文叙述我国预应力混凝土桥的发展历程和现在情况.近几年来,我国建造了多座预应力混凝土桥,结构型式有简支梁、T型刚构、连连梁、连续刚构、斜拉桥与组合式拱桥等.在每种桥型中,选择具有代表性的桥梁,对其结构特点,设计与施工新技术,加以分析讨论.使能互相交流知识,总结经验,以资提高技术水平,促进我国桥梁建设的新发展.

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响。结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性。研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考。

中承式钢筋混凝土拱桥结构动力特性研究

利用有限元通用软件ANSYS,对一座中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构动力特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构动力特性的影响.计算结果表明,自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.这些研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.

钢管混凝土拱桥拱肋刚度计算取值分析

介绍了目前常用的 3种钢管混凝土拱桥的设计方法 ,通过对目前钢管混凝土拱肋刚度计算方法的比较分析 ,认为采用《CECS 2 8:90》的方法较合理 ,可供设计参考。

钢管混凝土刚性系杆拱桥上部结构施工技术

尼尔森体系钢管混凝土刚性系杆拱桥能提供较大的纵向刚度和良好的动力性能,以满足铁路重载和高速运行的要求。江苏某桥采用先拱后梁和系梁悬臂现浇方法施工,在拱肋拼装、拱肋大节段吊装施工、系梁支架现浇及挂篮悬臂浇筑等工序中采取技术措施,使施工质量满足设计和规范要求。