高烈度震区大跨径中承式钢箱系杆拱桥减隔震技术研究

为了研究高强度地震作用下大跨径中承式钢箱系杆拱桥地震响应及减隔震技术,以西双版纳黎明大桥为工程背景,选取类似场地的实际地震动记录作为输入地震波,采用非线性时程分析法,研究支座类型及参数变化对拱桥结构的减隔震效果。结果表明:相比于普通支座,减隔震支座能大幅降低结构内力,但纵向位移有所增加,且摩擦摆支座的减隔震效果要强于铅芯橡胶支座;摩擦摆支座+黏滞阻尼器联合抗震体系能够有效降低纵向和横向位移,进一步能提升桥梁的抗震性能;对联合抗震体系进行参数敏感性分析可知:最佳的参数范围是:摩擦因数为0.04,曲率半径在3 200~4 200 mm,阻尼系数为6 000,阻尼指数在0.2~0.4;在最优抗震体系下,结构位移和内力均显著降低,最大减震率分别达到了75.3%和82.3%,表明该体系大幅提高了拱桥抵抗地震的能力,为同类桥梁减隔震设计提供参考。

大跨度钢桁架系杆拱桥钢锚箱优化设计

系杆拱桥是一种常用的结构体系,具有受力合理、用材经济、施工方便、造型优美等优点。其中,钢桁架系杆拱桥跨越能力大,近年来在我国得到了广泛应用。索梁锚固结构是大跨度钢桁架系杆拱桥的关键部位。为研究钢锚箱结构的受力性能,以湖南省株洲市清水塘大桥为工程背景,应用有限元分析软件ANSYS建立了包含锚箱结构的系梁节段模型,并对其进行了计算分析。研究结果表明:吊点隔板与锚箱底板连接处受力最不利。通过调整吊点隔板与锚箱底板连接处的构造参数,并对计算结果进行对比分析,得到了吊点隔板受力的最佳构造尺寸,据此优化了设计方案,相关研究和设计成果可为今后同类型钢锚箱的研究分析及设计提供借鉴。

特大跨径拱桥异形钢箱拱肋畸变翘曲效应影响研究

针对特大跨径拱桥异形钢箱拱肋畸变翘曲研究成果较少的现状,且为更好地把握空间异形钢箱拱肋的结构受力特性,合理控制截面畸变翘曲效应的影响,以某特大跨径拱桥为例,采用3D Experience simulia软件建立钢箱拱肋有限元模型,对钢箱拱肋截面畸变翘曲效应的主要影响因素进行了系统分析。通过分析可知,横隔板的最优间距约为3.0 m、最优开孔率为65%~85%;设置壁板加劲肋对钢箱拱肋的畸变翘曲和局部屈曲约束作用均比较明显;在不影响钢箱拱肋内部检修空间的情况下,设置分仓板对改善截面畸变翘曲作用明显。相关结论为优化调整钢箱拱肋构造提供了一定依据。

96m钢箱系杆拱桥动力响应及行车安全性分析

采用有限元方法建立轨道—桥梁三维空间模型,采用多刚体动力学方法建立31个自由度车辆模型,应用非线性赫兹接触模拟轮轨之间可分离的接触关系,根据轮轨间的位移协调条件建立车—线—桥耦合系统动力方程。采用显示积分与隐式积分相结合的数值积分方法分别求解车辆和桥梁的动力方程,然后进行耦合系统动力响应分析。运用该方法对京沪高速铁路某四线96m跨度钢箱系杆拱桥的动力响应及行车安全性能进行分析。结果表明:该大跨度钢箱系杆拱桥拥有足够的竖向和横向刚度,满足动力特性和列车走行性的各项指标要求;车体振动加速度、脱轨系数和横向轮轨力符合规范要求。针对我国现行规范规定的准静态轮重减载率在评判高速列车运行安全性时偏于保守的问题,建议综合考虑动态轮重减载率、轮重减载率超限持续时间以及轮重减载率超越概率等多项指标,对列车运行的安全性进行综合判断。

考虑温度变形的大跨度拱桥行车动力响应分析

研究目的:为研究温度作用下大跨度拱桥轨道静态平顺性,以及轨道温度变形对行车动力响应的影响,以目前世界最大跨度的钢箱提篮拱桥南广高速铁路西江桥为研究对象,基于梁轨相互作用模型计算温度变形下轨道静态高低不平顺校核值,并与轨道静态不平顺验收指标进行对比;将温度作用引起的轨道变形叠加到轨道不平顺样本中,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展高速铁路大跨度拱桥车-桥耦合振动及列车走行性分析。研究结论:(1)温度作用下桥面会发生较大竖向变形,导致钢轨变形300 m弦长高低不平顺指标超过轨道静态验收标准;(2)考虑温度变形后,桥梁动力响应及列车行车安全性指标和乘坐舒适度指标变化幅度不大,且均满足现行规范要求;(3)建议大跨度桥梁轨道变形静态验收时,以竖曲线半径指标替代300 m弦长验收指标,并辅以车桥耦合动力响应分析进行综合判断;(4)本研究成果可为完善大跨度桥上轨道变形验收指标提供参考。

大跨度钢箱提篮拱桥地震反应的分析方法

基于有限元理论,应用大质量法(LMM)和拱脚固定法建立大跨度钢箱提篮连拱桥的空间动力计算模型.在考虑箱型拱肋翘曲和剪切变形的基础上,对连拱桥进行非线性地震时程反应分析,验证大质量法的科学性.复核了结构体系满足当地抗震设防要求,发现钢箱拱肋某些部位的扭力和剪力明显,建议设计时予以考虑.

大跨径外倾式拱桥钢箱拱肋拼装误差影响

分析了大跨径拱桥空间钢箱拱肋的施工特点。利用几何方法推导了空间钢箱拱肋节段拼装误差在拱肋最大悬臂端的累积规律。对首座大跨径曲线梁非对称外倾式拱桥——南宁大桥拱肋拼装进行了算例分析,分析了节段拼装线位移误差和角位移误差对最终拼装精度的不同影响,说明了拼装过程中对角位移误差进行精确控制的必要性。本文方法具有一般性,对类似工程有借鉴意义。

索道悬拼多跨大跨度箱形拱桥吊装技术

介绍干井口公路大桥三孔钢筋混凝土上承式箱形拱桥的施工工艺。详细叙述索道方案确定、设计、 安装及拱箱悬拼的施工方法,为同类拱桥施工提供借鉴。

基于响应面法和粒子群算法的桥梁高耸临时提升支架优化

为获得大跨钢箱拱桥整体临时提升支架的最优结构参数,提出基于响应面法和粒子群算法的多目标优化方法。该方法选择提升支架钢管内混凝土填充高度、钢管外径和钢管壁厚为优化设计参数,以拱肋提升过程中支架的最大拉应力、最大压应力、屈曲系数和工程造价为优化目标参数,基于数值模拟试验的计算结果分别拟合出各优化目标参数的响应面函数;通过归一化处理、引入安全系数和成本系数,构建包含4个优化目标参数的单目标优化函数,采用粒子群优化算法进行结构参数优化。结果表明:当安全系数和成本系数分别取0.3和0.7时,提升支架目标优化函数得到较优解,此时在支架最大压应力和屈曲系数变化不大的情况下,结构最大拉应力明显降低,降幅达23%,安全度得到较大提升,且工程造价略有降低。

大跨径钢筋混凝土箱型拱桥设计与施工

拱桥是一种古老的桥型,也是一种极赋中国特色的桥型。结合安徽省金寨县金桃大桥的工程特点,阐述大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的设计要点与施工方法,可为类似桥梁的设计与施工提供参考。

类矩形双肢钝体涡致振动和气动抑振机理

针对具有类矩形双肢钝体断面拱肋的大跨度拱桥在风洞试验过程易出现大幅涡激振动问题,沿拱肋模型表面进行动态风压同步测量及基于POD算法的本征气动力荷载分布模式分解,获得了涡振发生时对于周期性涡激力具有最大贡献的气动力荷载作用位置,初步揭示出此类断面涡激动发生时的局部气动力荷载作用机制。以上海卢浦大桥和肇庆西江特大桥此类具有双肢钝体断面拱桥为工程实例,结合涡激气动力沿拱肋周向时空气分布特征,提出并以二维悬吊节段模型风洞试验验证了拱肋断面多种有针对性的气动控制措施;结合实际桥梁拱肋的三维空间效应,利用全桥气弹模型风洞试验再现了涡振发生效果的气动力特征、阻尼比效应、三维尺寸渐变效应和质量分布效应的综合影响,结果表明:对于类矩形钝体拱肋断面的上下悬板方案和全盖板方案能大幅度降低涡振振幅并使锁定风速区间向高风速段迁移,但实际涡振抑制效果仍需结合三维模型气弹试验最终判断。

大跨下承式钢箱系杆拱桥温度变形规律研究

为了给大跨下承式钢箱系杆拱桥的设计计算、施工控制和性能评估提供参考,对其温度变形规律进行了研究.基于三维有限元模型,分析了不同温度作用(包括整体温度、构件间温差和构件内部温度梯度)下的跨中挠度和纵向变形规律,在此基础上探讨了不同温度作用下的变形机理,并进一步研究了不同结构参数(包括拱肋形状、矢跨比、预应力水平和边界条件)对温度变形规律的影响.研究结果表明:跨中挠度与整体温度、主梁竖向温度梯度和吊杆-主梁温差呈正线性相关性,与拱肋竖向温度梯度和拱肋-主梁温差呈负线性相关性;纵向变形随着整体温度和主梁竖向温度梯度的增加而线性增加;拱肋-主梁温差是引起跨中挠度的主要原因;矢跨比增加,跨中挠度对整体温度和吊杆-主梁温差的敏感性增强;随着支座水平刚度的增大,整体温度升高时,跨中由下挠变为上挠.

佛山市桂江大桥拓宽研究

随着城市交通的发展,许多城市中心区的大中桥梁都面临着拓宽设计,拓宽桥梁需综合考虑景观协调性、技术可行性等因素,这些都值得在工程设计中不断研究。以桂江大桥拓宽工程为背景,进行桥梁设计方案比选,对于类似工程的拓宽设计有一定的借鉴作用。

大跨度钢箱-混凝土组合系杆拱桥设计

泸溪武水大桥为大跨度钢箱-混凝土组合系杆拱桥,主拱采用钢箱-混凝土组合拱,主梁采用钢管混凝土桁腹与混凝土桥面组合梁。钢箱拱肋的拱脚节段部分采用钢箱内灌注混凝土组合结构、拱肋其他节段部分采用内空钢箱结构。桥梁设计根据组合琴拱桥理论,合理调整拱轴线,改变拱肋截面大小,拱圈灌注混凝土,可减小拱脚水平推力、节省水平系杆;充分发挥组合材料的力学性能,增加拱肋刚度,增强主拱横向稳定性;提高截面的结构效率,有效减轻桥梁自重,提高桥梁结构耐久性。该桥方案设计实现了大跨度异型拱桥力学与美学的统一。针对大跨度拱桥水平推力、横向稳定、施工安装3大关键技术难题,提出新的解决思路和技术方法。对于主桥结构采用MIDAS/Civil空间有限元分析程序进行分析,结果表明:结构整体刚度好、结构稳定性好。

新型大跨径钢管混凝土劲性骨架箱拱设计与施工

针对传统劲性骨架法在施工时存在的安全性和稳定性问题,以G352国道(正安段)净跨200 m上承式钢管混凝土劲性骨架箱拱渔塘特大桥为例,结合新型劲性骨架箱拱同时具备的两个要素:强劲骨架设计思路和劲性骨架带拱肋底板吊装施工工艺,阐述新型大跨径钢管混凝土劲性骨架箱拱的设计与施工。与传统劲性骨架箱拱相比,新型钢管混凝土劲性骨架箱拱不仅简化施工加载程序,缩短施工工期,而且降低施工风险。特别是,带底板劲性骨架合龙的施工新工艺,进一步解决了传统浇筑拱箱底板混凝土过程中骨架的稳定安全系数小的问题,同时加快了施工进度。

大跨径整孔预制箱梁张拉方式及反拱度设置研究

基于有限元分析法和工程实测法,对比研究了大跨径整孔预制箱梁张拉方式对其反拱度设置和后期挠度的影响。选择某案例中构成桥梁主体结构的5×70 m预制箱梁作为研究对象,通过有限元分析法在分次张拉和分批张拉2种张拉方式间进行选择,在混凝土材料力学试验数据和有限元结构力学分析模式下,选择了箱梁的反拱策略,并在反拱策略下对比实测结果进行了效果分析。研究结果表明,分批张拉方式的积累挠度优于分次张拉方式,应力储备在安全区间范围内;选择的张拉方式和反拱度设置方法相配合,在大跨径整孔预制箱梁施工过程中,具有工程指导意义。

大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的施工监控仿真分析

在用缆索吊装法施工时,大跨径钢筋混凝土箱型拱桥由于其施工工序较复杂,结构内力和线形的最终状态很难达到设计要求。为更准确的对该种桥型进行仿真模拟和减少施工误差,以某大跨径钢筋混凝土箱型拱桥为例,通过全过程分析多阶段模拟的途径,建立和不断调试符合实际状况的有限元模型以及跟踪计算。研究结果表明:这不仅能够很好的确保大跨径的钢筋混凝土箱型拱桥在施工时内力和线形达到设计成桥状态,而且可有效减少误差,在解决施工难题的同时,也为同类型桥梁的仿真分析积累了宝贵经验。

大跨径上承式箱型拱桥地震反应分析

文章以一座大跨径上承式箱型拱桥为例,通过阐述工程概况,建立成桥状态下的有限元模型,利用反应谱法和时程分析法计算分析其地震响应。结果表明,该桥抗震性能良好。

4000万t/a炼化一体化项目管道登陆栈桥建设方案对比

为研究不同建设方案对于管道登陆栈桥的影响,结合4000万t/a炼化一体化项目的工程案例,对比上部结构采用预应力混凝土箱梁结构与大跨钢管系杆拱桥+预制小箱梁结构两种方案,从经济性、工程量以及结构耐久性和后期维护等多方面综合考虑,提出推荐方案及施工技术要点。结果表明:通常采用的预应力混凝土箱梁结构施工方便、桩基数量多、安全性较高,且此结构自防腐效果好,后期维护量较少。综合考虑,当产品管道需要登陆栈桥时,对于栈桥方案上部结构设计宜优先使用预应力混凝土箱梁结构。对预应力混凝土箱梁结构进行设计时,应结合实际工程,合理控制预应力张拉时间,准确分析结构的受力特点,采取适宜的预应力技术能够保证施工作业与实际环境相匹配。

城市地下立交设计施工关键技术

以大连南部滨海大道东端桥隧工程为例,主要介绍了大型城市地下立交的结构型式、平面分岔结构,以及隧道的整体设计及施工关键技术。该隧道特有的超大断面、大断面与明挖箱涵连接,明挖箱涵与双连拱隧道等特殊结构型式在我国隧道建设中均属罕见,可为我国其他地区同类工程提供参考。