山区公园跨水域拱桥设计方案研究

在城市里,桥梁既是交通的纽带也是建筑美学的表达,特别当桥梁位于公园里,又会成为提升区域景观品质、改善生态环境、美化城市形象的复合景观。以深圳市阳台山森林公园内跨高峰水库拱桥为研究对象,对其方案选型、结构构造、施工方案等进行分析,过程体现创新、环保与经济的特点,实现功能与艺术景观的良好结合。该桥具有高桥位、大纵坡、地面持力层较深等特点,针对该桥开展相关研究,为今后同类型桥的设计与施工提供一定的借鉴参考。

基于位移控制的双排桩桩后滑坡推力计算方法

工程实践中,普遍以极限状态下的传递系数超载法获取单排桩桩后滑坡推力后再人为分配双排桩桩后滑坡推力,这与实际处于非极限状态的前后排桩的受力情况不符。从桩土变形协调出发,考虑位移与土拱效应之间的相关关系,结合莫尔圆坐标平移法和斜微分单元法,建立了基于竖向土拱理论和水平土拱理论的非极限状态下双排桩桩后滑坡推力的计算方法。与室内离心模型试验结果相比,前排桩桩后土体位移7,21 mm对应的前排桩桩后滑坡推力理论值与实测值基本相等,而后排桩桩后滑坡推力理论值与实测值误差为1.08%,6.42%,一定程度上说明了本方法的合理性和适用性。计算方法可以为任意桩后土体位移下双排抗滑桩桩后滑坡推力的计算和设计提供理论依据。

中国黄海湿地博物馆结构设计

中国黄海湿地博物馆在原盐城火车站基础上进行改建,下部结构采用框架+BRB结构,上部屋盖采用大跨度桁架加强网壳结构。对大跨度屋盖选型优化进行了简化模型对比分析,对格构柱底铰接、刚接方案进行了讨论,对超限判断和应对措施、钢屋盖整体稳定和抗连续倒塌能力、下部主体结构加固方案进行了介绍。结果表明:桁架加强网壳结构结合了桁架和网壳结构的优势,钢屋盖整体稳定性能和抗连续倒塌性能均较好。马鞍形屋面相比平屋面,竖向和水平刚度均大很多,结构设计时充分利用桁架加强网壳结构和马鞍形造型的优势,实现了用较小的结构高度实现大跨空间。

基于土拱效应确定桩板墙挡土板土压力

基于土拱卸荷原理,借助土拱合理拱轴线假定,建立了桩间土拱的力学计算模型。基于桩间土拱静力平衡、跨中截面前缘土体极限平衡及拱脚受压区截面的强度等条件,提出了考虑滑坡推力作用下,桩间挡土板土压力的计算方法,并在将该方法与已有的方法进行对比分析的基础上,探讨了各参数对挡土板土压力影响的敏感性。分析结果表明,与采用传统土压力理论得到的土压力相比较,按文中方法得到的土压力明显偏小,但略大于按已有的考虑了土拱效应的挡土板土压力计算方法得到的结果;距宽比s/b、内摩擦角φ对作用于挡土板上的土压力有较大影响,黏聚力c的影响次之;挡土板上的土压力随s/b值的增大而递增,随c值、φ值的增大而递减。

岩溶区上承式箱型拱桥抗推基础设计研究

我国南方多山,地质条件一般较好,跨河桥梁多选用上承式箱型拱桥方案。但是在某些区域,如地质条件为灰岩,地层中存在一定的岩溶发育,会对拱桥的设计增加一定的困难。上承式箱型拱桥水平推力较大,一般采用重力式的扩大基础直接作用在基岩上,如果基岩存在岩溶,基础的稳定性会存在一定的风险。如何选择合适的拱桥基础形式,确保结构的安全成为设计师需要研究的关键性问题。以某岩溶区上承式箱型拱桥设计为实例,分析了拱脚基础方案的可行性,提出了一种新型的拱桥组合抗推结构,对今后类似工程项目提供了一定的参考价值。

空间多肢弯斜钢拱桥设计

为满足人民群众更高品质的生活需求,作为城市中最重要的公共建筑形式之一,城市桥梁需要更好的呈现建筑美和技术美,从而对桥梁结构设计也提出了更高的要求。青海西宁北川河片区滨河西路桥为更好表现建筑结构形态,并适应道路平面线形和与河道斜交的桥位条件,桥梁结构呈现"空间、多肢、弯斜"的显著特点,属于复杂景观钢拱桥,因此在设计方法上明显有别于常规拱桥。结合桥梁全过程的BIM正向设计,对结构体系、空间拱轴线、多边形变截面多肢拱肋、吊杆及连杆、弯斜钢箱梁等关键设计内容进行了论述和探讨,以期为类似城市景观桥梁设计提供参考。

中国科学院大学存济医学院基础医学大楼廊桥结构设计

中国科学院大学存济医学院基础医学大楼,整体呈“口”字型布局,由于建筑高度及结构形式不同,设缝划分为三个结构单元,即“U”字型框架-剪力墙结构的教学试验楼、高度35m的剪力墙结构荣誉塔以及“一”字型36m的大跨度拱桥。拱桥跨度大,同时边拱上托一层框架,且建筑造型及装饰荷载较大,设计时采用型钢混凝土拱梁及型钢混凝土支承柱墩,并在支承柱墩之间设置型钢混凝土水平拉梁,有效地解决了拱脚推力对于支承柱墩及结构整体的影响。本文通过案例介绍了大跨度拱桥的设计、计算分析及两种方案的比较,并提出对于关键构件及节点的设计及采用的加强措施。

中承式钢管混凝土拱桥地震易损性分析

为从概率角度定量地描述中承式钢管混凝土拱桥的抗震性能,探讨采用理论分析法建立其地震易损性曲线。通过调查统计国内已建成的百余座中承式钢管混凝土拱桥的基本资料,总结其设计参数常用的取值范围及构造特点。以三跨无推力中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,建立其典型桥梁样本;通过线弹性静力分析和时程分析,确定典型桥梁样本在地震组合下的易损部位,进而定义各构件的性能水平;采用增量动力分析方法,建立典型桥梁样本的理论地震易损性曲线。结果表明:对三跨无推力体系,交接墩及其上设置的盆式支座是主要的易损构件,拱肋、吊杆和系杆以及基础一般不会因地震作用而破坏;与Ⅰ类场地条件相比,Ⅱ类场地条件下结构的损伤概率相对较高,而且地震动强度越高,场地条件的影响也越大。

单排微型桩加固碎石土滑坡物理模型试验

微型桩因其自身优势被广泛使用,但有关其抗滑机理的理论研究相对较少。首先对模型桩的力学特性进了标定试验,获得其弹塑性工作阶段的弹性模量,分别为0.69×104MPa和0.04×104MPa;再通过不同桩间距下单排微型桩加固碎石土滑坡室内模型试验,研究微型桩抗滑机理。试验结果表明:不同桩间距下单排微型桩桩后土压力主要集中在滑面以上1/3桩身范围内;桩间距较小,土拱效应越明显,微型桩抗滑失效的最大临界弯矩越大,微型桩能承受的滑坡推力越大,抗滑效果越好。

昆山玉峰大桥—首座大跨度无推力斜靠式拱桥的设计研究

斜靠式拱桥外形独特、新颖 ,是颇有竞争力的城市景观桥型。但是目前已建成的斜靠式拱桥多为有推力体系 ,不适合我国江浙一带的软土地基 ,本文提出无推力斜靠式拱桥体系 ,并以昆山玉峰大桥为例 ,就其概念设计、力学性能、细部构造、施工过程等关键性技术问题展开讨论 。

中承式系杆拱桥结构优化设计

以邓家窑大桥为背景,研究小边跨、边跨仅有桥面系压重、依靠系杆力克服拱脚水平推力的三跨中承式系杆拱桥的桥型及结构参数的优化。优化后的桥型按部分推力拱设计,系杆力只平衡大部分恒载引起的水平推力;拱肋采用混凝土和钢箱的混合结构;边拱、刚性纵梁和主拱拱脚段组成一个三角刚架,整体承担系杆力。对拱肋内倾角、矢跨比、拱轴系数、系杆力和基础形式等结构参数进行研究,结果表明,拱轴系数对拱脚水平推力的影响很小;系杆力是克服拱脚水平推力的最有效方式,通过技术和经济两方面比较,最终选定4排桩+15 000 kN系杆力的基础形式与系杆力最优组合形式。

节理化顶板及其稳定性问题研究

采场顶板被高倾角平行节理切割后容易形成所谓的节理梁(Voussoir beam)结构。这样一种结构是以压力拱形式来维持静力平衡的。当拱端产生的拱推力过大时。不但这种结构本身岩体有可能产生挤压破坏。而且会给相邻顶板施加一个很大的轴向水平荷载,使得相邻顶板岩体有可能产生突然破坏,形成灾害性地压。本文详细研究了节理岩梁的拱推力,定量分析了这种拱推力对相邻顶板稳定性的影响。

超载过程中高拱坝坝肩推力角的研究

本文采用基于D-P准则的理想弹塑性三维有限元分析以及一种高精度的基于体积积分的拱端推力确定方法,结合国内一个典型的300米级高拱坝三维弹塑性有限元整体分析成果,研究分析了超载过程中拱端推力的非线性重分布规律,以确定拱坝-坝肩非线性相互作用。研究结果表明:高拱坝超载过程中各高程段的推力角均有所增加,这反映了拱坝具有较高超载能力的内在机制,也说明基于刚体极限平衡法的拱坝坝肩稳定分析成果偏于安全。

广州海心桥主桥设计

广州海心桥是跨越珠江的人行景观桥,整体造型采用“琴鸣绢舞,岭南花舟”的概念,主桥采用拱跨198.152 m的曲梁斜拱中承式钢拱桥,拱梁固结。该桥共设置2条步道,二者在边跨部分平面呈分叉分幅布置,中跨合并成整幅,标准桥宽15 m。拱肋采用二次抛物线的形式并向东倾斜10°,矢高57.95 m,矢跨比1/3.4,采用等高变宽圆端形箱形断面,拱肋桥面以下至拱脚范围采用超高性能混凝土(UHPC)包裹钢箱混凝土组合结构。主梁平面为半径129.1 m向东侧弯曲的曲线梁,中跨为单箱三室横向变高的钢箱梁,边跨为分幅单箱单室钢箱梁。吊杆采用GJ15-19挤压锚固钢绞线拉索,向心布置,共23根。拱肋插入水中拱座,下接20 m×20 m承台,并与其下的9根∅3 m型钢混凝土抗推桩共同抵抗水平推力。经计算,结构变形、刚度、人行舒适性及抗风、抗震、防撞性能均满足要求。该桥采用大节段整体吊装的快速化施工技术。

基于直接内力法的拱坝建基面稳定分析

提出适合分析拱坝建基面等效正应力的直接内力法,结合小湾高拱坝三维弹塑性有限元整体分析成果,研究分析了超载过程中拱端推力、推力角和抗滑安全系数的分布规律。研究结果表明,建基面抗滑安全系数衰减速度低于超载速度,高拱坝超载过程中各高程段的推力角均有所增加,这反映了拱坝具有较高超载能力的内在机制,也说明基于刚体极限平衡法对拱坝坝肩稳定分析成果偏于安全。

高拱坝伸缩横缝的开合对拱座岩体稳定的影响研究

高拱坝在强震作用下 ,伸缩横缝出现开裂 ,在一定程度上削弱了坝体的整体性能 ,不仅使得坝体的动力反应重新分布 ,坝肩岩体抗滑稳定的主要参数—拱端推力也产生很大变化 ,横缝的存在增加了对坝肩岩体进行抗滑稳定分析的复杂程度 .本文给出了用动态子结构法计算有伸缩横缝坝体拱端推力的计算公式 ,并对坝体设有伸缩横缝的溪洛渡双曲拱坝的计算模型分别在人工地震波及柯依那地震波作用下 ,考虑库水—坝体相互作用、坝体自重、上游淤沙等因素的影响 ,对溪洛渡拱坝的拱端推力进行了计算 ,并通过拱端推力计算了拱座岩体的抗滑稳定安全系数 .

(142+61)m不对称跨度混合承式有推力钢管混凝土拱桥设计

本桥首次采用一种混合承式不对称跨度有推力钢管混凝土拱桥,造型美观、结构新颖,充分考虑与环境的协调性。通过介绍该桥的设计及计算,表明对于有推力钢管混凝土拱桥的设计可以通过采用轻型漂浮式桥面系结构、采用自重较大的混凝土框架墩,以及适当设置基础预偏心、增大基础工程量的方法,解决水平推力太大造成的桩基础配筋困难的问题。研究所得结论对解决不对称跨度混合承式有推力拱桥水平推力较大的难题有一定的参考价值,可为今后市政景观桥梁设计提供很好的借鉴。

行波效应对大跨钢桁拱桥地震易损性的影响

以某主跨长为490 m的大跨有推力上承式钢桁拱桥为研究对象,分别采用一致激励与行波激励2种激励模式,基于能力需求比模型与增量动力分析,建立拱上立柱及拱肋弦杆典型构件易损性曲线及概率差值曲线,分析行波效应对该桥地震易损性的影响。结果表明:2种激励模式下,拱顶区域与拱上立柱相交处的上弦杆、拱顶短立柱均为易损构件;与一致激励相比,行波激励下拱肋上弦杆易损构件总数量由10个增至22个,即内、外侧上弦杆数量分别由8和2个增至13和9个;行波激励下拱肋1/4和3/4附近区域的上弦杆也变为易损构件;行波效应对拱顶区域上弦杆易损构件的中等损伤超越概率影响显著,一致激励下的分析会明显低估响应结果;拱桥在峰值加速度0.5g的罕遇地震行波激励下,中等损伤超越概率仅为3%,拱肋弦杆基本保持在弹性或处于轻微损伤状态。

大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化

以天津国泰桥为工程背景,重点介绍了大跨度中承式钢桁架拱桥在初步设计阶段进行体系优化的关键问题,并就优化方案的支承约束布置、构造措施以及施工方法进行了探讨。对于中承式钢桁架拱桥,三跨连续铰支的无推力体系比单跨固支的有推力体系在基础、拱肋、桥面系等方面均具有力学性能优势和经济优势,是中承式钢桁架拱桥的首选。

三跨上承式预应力混凝土拱桥优化设计

在分析预应力布置位置对三跨上承式拱桥内力和拱脚推力影响的基础上,阐明了该类桥型预应力筋的布置原则.同时,为在设计时考虑减小拱脚不平衡推力这一因素,提出了基于敏感性分析的首控截面应力双控设计法、首控拱脚净推力双控设计法以及直接利用优化理论进行设计等3种合理优化设计方法.这些设计法针对该类桥型的特点,利用在拱顶梁中分别布置一定数量的上下偏心的预应力筋来优化结构的内力和满足各部分的位移限制要求.通过对南京三山桥工程的设计计算,表明该设计方法完全可以满足设计要求,并可供相关工程参考验证.