Reinforcement and numerical analysis on the corbel of a halfthrough arch bridge

Corbels support the crossbeams of half-through arch bridges. They are prone to cracking easily due to their characteristics and complicated loading conditions. Based on a practical diagnosis of a bridge crossbeam, we bonded steel plates onto bridge corbels to strengthen them. We carried out a numerical analysis on the effectiveness of the reinforcement by using the commercial sof^are ANSYS. The numerical analysis shows that the stresses near the section break increased slightly, but the variation amplitude was small and all the stresses were within an allowable range. The loading test indicates that it is feasible to strengthen the corbel with vertical bonded steel plates. Therefore, the reinforcement is effective and economical. This reinforcement method is suitable for this type of corbel and can be applied in similar cases.

大跨径钢波纹板拱涵设计方法研究

针对大跨径钢波纹板拱涵设计方法不完善的问题,结合工程设计实例,总结钢波纹板结构的特点,分析钢波纹板拱涵与钢筋混凝土拱涵的受力区别,对比规范计算方法和有限元模型计算方法,提出对于跨径为8 m的高填土钢波纹板拱涵,采用规范计算方法计算应力偏小,应采用考虑土拱相互作用的有限元分析方法。

波纹钢形状与拱效应对加固盖板涵承载力的影响

为了探索波纹钢形状对加固盖板涵承载力的影响及填充混凝土的拱效应形成机制,采用室内试验与数值分析相结合的研究方法,以一个室内模型试验结果为基准,建立了72个箱形、圆弧及其之间的过渡形状的波纹钢加固盖板涵的数值模型,探明了加固体系承载力随波纹钢形状参数的变化规律;基于合理拱轴的概念,探明了填充混凝土的拱效应形成机理,并采用5个数值模型进行了验证。结果表明:拱腋半径保持不变时,加固体系的承载力随着拱顶、侧墙半径的增加而减小;拱顶、侧墙半径不变时,加固体系的承载力随着拱腋半径的增加而增大;提升加固体系承载力最有效的方式是增加拱腋半径,其次是减小拱顶和侧墙半径;填充混凝土的拱效应与荷载类型有关,当波纹钢的形状能保持拱轴连续并且在素混凝土刚性角以内时,加固体系的承载力最高。在设计波纹钢加固盖板涵结构时,应根据实际工程需要综合考虑波纹钢形状与填充混凝土的拱效应,尽量避免紧贴原盖板涵的加固设计。

带加强圈的多跨钢波纹板拱涵施工力学行为试验研究

以4孔跨度9m钢波纹板拱涵为背景开展现场试验研究,针对拱背浇筑泡沫混凝土和拱顶回填土体施工过程,分析不同拱跨、有无加强圈断面关键位置的受力和变形特征。主要结论为:不同拱跨与有无加强圈对拱涵位移影响较小,且拱涵变形总体较小,最大约为4mm,应力满足设计标准,但拱脚截面应进行重点监控;不对称回填和不同回填材料造成边中跨、边跨两侧应力存在差异,在拱顶回填中,边跨钢波纹板、钢筋和加强圈内混凝土的应力均比中跨对应位置要大,最大差值分别为31.06,27.29,1.93MPa;加强圈仅在拱顶回填时充分参与受力,能显著减小拱脚波峰位置钢波纹板应力,减小量约为其设计强度的10%。

重载铁路隧道衬砌病害套衬整治关键技术及应用

为解决重载铁路隧道衬砌空洞、剥落掉块等问题,提出适用于重载铁路衬砌病害整治的套衬技术,即波纹板套衬和钢拱架套衬。依托大秦铁路和尚坪隧道衬砌病害整治项目,从套衬结构设计、防腐处理、施工工艺等方面进行论述,建立数值模型对套衬加固效果进行分析,并论述了波纹板套衬和钢拱架套衬结构性能及适用性。结果表明:两种套衬方案均可增加隧道衬砌的承载能力,适用于大秦铁路隧道衬砌病害整治;波纹板套衬抗弯刚度较钢拱架套衬大;钢拱架套衬施工效率和经济效益大于波纹板套衬。

大跨度钢底板-波形钢腹板组合箱梁桥设计

武松高速武汉段通顺河3号特大桥主桥采用(95+170+95)m连续组合箱梁桥,左、右幅错孔布置。主梁采用单箱单室钢底板-波形钢腹板组合箱梁(墩顶主梁为钢-混结合段),由混凝土顶板和钢主梁通过双PBL剪力键组合而成,单幅顶板宽16.75 m,中墩支点梁高9.2 m,边墩支点及跨中梁高3.8 m。钢主梁由上翼缘板、波形钢腹板、钢底板和横隔板组成,标准节段长4.8 m,波形钢腹板采用1600型,顶部设置带双PBL剪力键的上翼缘板,钢底板加劲采用板肋和T肋,钢梁节段内设置实腹式和桁架式2种形式的横隔板。混凝土顶板厚32 cm,采用C60高性能混凝土,在箱梁顶板内设置体内预应力体系,并在箱室内设置体外预应力体系。钢-混结合段波形钢腹板采用埋入的连接方式伸入到混凝土腹板内,底板钢-混结合构造中墩处采用“钢格室+剪力键+后承压板”的形式,边墩处采用钢底板上设置剪力键并外包混凝土底板的形式。单幅主墩采用门式框架墩,基础为整体式承台及直径2.2 m钻孔灌注桩。上部结构0号块和边跨现浇段采用支架现浇法施工,悬臂段采用异步挂篮拼装(浇筑)施工,按先边跨后中跨的顺序合龙。采用有限元软件建立主桥杆系模型和边跨实体模型进行结构分析,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。

引江济淮淠河总干渠渡槽桥概念设计

引江济淮淠河总干渠渡槽桥是安徽省1号工程引江济淮河道上的一座通水、通航桥梁,桥上水体重量约4万吨,且旱、涝水位变幅极大,属于超量级可变重载。针对该桥竖向刚度和竖向位移、开口断面抗扭能力以及先建后挖的边坡稳定和基础变位等难以控制的问题进行概念设计。该桥采用左右分幅、上桁下拱的结构方案,有效控制了下挠和上拱值,较好地解决了竖向刚度和竖向位移变幅问题;采用上开下合布置形式,梁式U形槽下设置2个拱片+M形横联,有效控制了侧倾和压弯下挠,解决了U形槽的横向变形和扭转问题;采用外桁内波布置,创造性地采用了一种波形板槽壁,通过叶摆式支撑板连接在桁架桥上,解决了水槽与桥体传递力线、水凉钢热的温差效应、水体与桥槽的流固耦合等问题,并采用水工试验等验证了结构的减振作用;采用分阶段的土体开挖施工方案,形成时间差,解决了先建后挖的边坡稳定和基础变位问题;设置分流岛结构、观景平台和监控景观塔,解决了大体量桥体景观设计问题。充水试验结果表明桥梁结构状态良好。

波纹钢板在圬工拱桥拓宽改造中的应用研究

本文依托云南省某实腹式圬工拱桥,提出采用波纹钢板对圬工拱桥进行拓宽改造。采用数值模拟方法,考虑石砌拱圈砌体之间及桥梁各种材料之间的相互作用关系,建立了较为符合实际的精细化有限元模型。分析桥梁在拓宽前、后的承载能力,研究采用波纹钢板对圬工拱桥进行加宽后的原拱桥石砌拱圈受力性能的变化规律。同时,对其进行优化,讨论连接钢筋直径、土体弹性模量和波纹钢板厚度对桥梁加宽效果的影响。结果表明,采用波纹钢结构加宽前、后的拱桥均能满足承载能力的要求;同时,采用波纹钢板对圬工拱桥加宽后,波纹钢板拱圈上的部分填土自重会传递到原石砌拱圈,增大原拱圈的应力和变形;波纹钢板上的回填土体弹性模量相比于预埋连接钢筋直径及波纹钢板厚度,对所提出的拓宽改造方案的效果影响更大。

加强圈对钢波纹板拱涵受力行为的影响研究

为研究大跨度钢波纹板拱涵在增设混凝土加强圈后的受力行为,建立考虑土–拱相互作用的精细化有限元模型,并与CHBDC的分析方法进行对比。在此基础上,研究加强圈承担的截面内力及其在拱脚、拱腰和拱顶等部位的分布规律,并讨论加强圈厚度、间距和宽度对拱涵力学行为的影响。研究表明:采用CHBDC方法计算钢波纹板拱涵时,轴力将被低估,其与精细化有限元计算结果的比值为0.38~0.48;钢波纹板拱涵的轴力起控制作用,加强圈使得最大轴力减小了22.14%;在拱脚位置,加强圈承担的截面轴力最大,占比50.32%;加强圈各部位的轴力贡献度与其设计参数呈正相关,增大加强圈宽度优于增加厚度和减小间距。

南华水库大桥主跨结构的选型与动力特性分析

瑞梅铁路南华水库大桥设计时速160 km/h,铺设有砟轨道。根据地方环保要求,该桥主桥跨度需要达到150 m。本文结合现场情况,综合考虑技术、工程造价、施工难易、后期养护等因素,对上承式拱桥、V构、背索单跨斜拉桥、斜拉桥四种桥型综合比选,最终确定上承式拱桥为最佳方案。为了增加拱桥稳定性,本文引入了新型的拱肋截面形式-芯板式钢-混组合拱桥;同时与常见的上承式混凝土拱结构进行静力分析、动力特性分析、弹性稳定性分析对比,验证了其结构的安全性和稳定性。计算结果表明,上承式芯板式钢-混组合拱桥适用于铁路桥梁。芯板式钢-混组合拱桥是很有发展潜力的新型大跨度拱桥结构形式,该桥型首次应用于铁路建设后,能够为铁路桥梁设计提供新的思路,促进大跨桥梁的再发展。

大跨径钢波纹板拱涵加强方式研究

为探究钢波纹板拱涵采取加强措施后的力学性能,以阳泉市绕城改线工程为依托,选择环向加强和双向加强措施,采用数值模拟方法来对比分析钢波纹板拱涵应力与变形,分析其加强效果。结果显示:拱涵整体受压,应力与变形均呈对称分布,受螺栓连接影响,在拱脚处应力最大,拱腰次之,拱顶应力最小,最大竖向变形位于拱顶,波峰和波谷变形一致,应力有所差距,拱腰处波谷应力比波峰应力大4.83%,拱顶处波峰应力比波谷应力大18.78%;采取加强措施后拱涵的应力及变形大幅降低,拱脚处的应力集中程度减少,但在加强处出现应力集中,相较于波谷,波峰加强效果更明显;增加环向加强管钢的数量,结构刚性也随之提高,加强效果愈发明显,应力最大降幅为68.38%,竖向变形最大降幅为10.29%,而轴向加强效果不太显著。

波形钢板管涵的刚度计算方法

结合波形钢板管涵的弹性力学性能与加拿大波形钢桥涵规范,以半圆弧拱为例推导了波形钢管涵结构变形的计算方法。利用此方法计算了典型尺寸的波形钢板管涵结构在填土作用下结构竖向、横向变形随填土高度的变化规律,并与工程实测结果进行了对比。对比结果显示,提出的计算方法能基本模拟波形钢板管涵结构的形状变化,除填土高度较小时拱顶竖向变形差距较大外,其余工况下提出的方法计算结果与实测值基本吻合,表明提出的波形钢板管涵结构的变形计算方法具有较高的合理性,可作为波形钢板管涵结构设计的参考。

论装配式大跨径钢波纹板桥的施工技术要点

本文综合分析了临洮至临夏公路工程AL6项目中装配式大跨径钢波纹板桥的施工技术要点,包括施工准备、基坑开挖与基底处理、扩大基础混凝土施工、预埋地脚螺栓安装等关键步骤。通过对相关施工技术要点的深入分析,展示了如何充分发挥钢波纹板拱桥的作用,解决因地基基础不均匀沉降导致的破坏。

波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥关键施工技术研究——以九绵高速平武涪江特大桥为例

文章主要探究波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥关键施工技术,助力提高箱梁桥施工质量。以九绵高速平武涪江特大桥为例,简要分析波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥力学性能,从波形钢腹板施工、钢筋施工、模板施工、混凝土施工、预应力施工这几方面出发,提出关键施工技术应用措施,以期为相关工作者提供参考。

波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

以哈密顿原理为基础,综合考虑剪力滞、手风琴效应的影响,推导了组合箱梁的控制微分方程及其闭合解,分析了剪力滞、手风琴效应等参数对组合箱梁动力特性的影响。结果表明:计算结果与有限元值吻合良好;剪力滞和手风琴效应对组合箱梁的竖向刚度有减小作用;随箱梁高跨比的增大,频率阶数的升高,手风琴效应和剪力滞的影响表现越明显;不同波纹钢腹板型号对组合箱梁的竖向刚度影响较小。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

大跨径双孔箱型拱式钢波纹板通道施工

钢波纹板通道具有良好的受力特性,能够很大程度上缓解因为荷载而引起的应力集中问题,更好地满足大跨径双孔箱型拱式桥梁结构的要求。而且此项技术施工工期短,造价低,被广泛应用在桥梁工程施工中。但目前钢波纹板通道应用和研究多以小跨径为主,难以满足日益增大的钢波纹板通道跨径需求,为充分发挥此项技术优势,促使钢波纹板通道能够更加安全、经济地被应用到大跨径双孔箱型拱式桥梁施工中,迫切需要对钢波纹板通道施工过程的注意事项、工艺、要点以及重难点和解决方法进行研究,以便为钢波纹板通道的设计、施工提供参考和借鉴。

双跨波纹钢拱桥力学性能的试验研究

本文研究了一座双跨13 m跨径波纹钢拱桥在静载和动载作用下的力学性能,静载测试了五种工况,动载测试了20 km/h、40 km/h、60 km/h和80 km/h四种车速。通过对截面应变、拱顶位移、动应变和内力分析,得出以下结论:双跨波纹钢拱桥的两跨会相互影响,当车辆作用于一跨时,该跨产生竖向和水平变形,水平变形会使土体挤压另一跨;测试的双跨波纹钢拱桥的轴力较大,不能被忽略,并且轴力大部分表现为拉力;路面结构层对波纹钢拱桥的整体性能有影响,发挥着类似减压板的功效,使整体受力更均匀,弯矩更小;拱顶应变在某一特定车速下达到最大值,车辆作用频率越接近结构自振频率,产生的动态响应越大;应变动力增大系数小于1。

异步挂篮在波形钢腹板桥梁施工中的受力分析

为进一步推广波形钢腹板异步挂篮应用范围,以漳河大桥主桥波形钢腹板变截面预应力混凝土连续梁异步挂篮施工为研究对象,对新型异步挂篮在波形钢腹板桥梁悬臂浇筑施工方法中挂篮各构件受力最不利条件进行受力模拟研究,介绍了该施工方法中挂篮结构形式、主要性能参数及特点、挂篮设计,并通过有限元对挂篮整个空间的内力进行了分析,采用部分系数设计表达式计算极限状态。结果表明,挂篮结构形式简单、主要技术参数适用性强、挂篮设计受力变形合理。异步挂篮较传统挂篮重量轻,具有良好的社会经济效益。

大跨径箱梁桥拼接缝受力性能研究

为研究大跨径箱梁桥拓宽拼接缝的局部受力性能,考虑拼接缝材料、连接构造、接缝宽度3个因素,采用ABAQUS有限元软件,建立拼接缝模型,施加新旧桥之间基础沉降差、混凝土收缩徐变差等作用,对比分析拼接缝的变形、最大应力。结果表明拼接缝采用高延性水泥基复合材料(ECC)比超高性能混凝土(UHPC)更能满足大跨径桥梁拼接处受力和变形的要求;相比于普通钢筋,配置波形钢板能发挥拉伸效应,接缝与两侧箱梁主体整体受力更协调;接缝宽度增大,能降低两侧箱梁的应力,但不能充分发挥波形板的整体抗拉作用。通过分析提出拼接缝优化方案,为大跨径箱梁桥拓宽设计提供参考。