Numerical Simulation Analysis of Welded Joints in Arch Ribs of Large Span Steel Pipe Arch Bridges

In order to study the residual stress distribution law of welded joints of arch ribs of large-span steel pipe concrete arch bridges,numerical simulation of temperature,stress and strain fields based on ABAQUS for welded joints of arch-ribbed steel tubes using 7-,8-and 9-layer welds is carried out and its accuracy is demonstrated.The steel pipe welding temperature changes,residual stress distribution,different processes residual stress changes in the law,the prediction of post-weld residual stress distribution and deformation are studied in this paper.The results show that the temperature field values and test results are more consistent with the accuracy of numerical simulation of welding,the welding process is mainly in the form of heat transfer;Residual high stresses are predominantly distributed in the Fusion zone(FZ)and Heat-affected zone(HAZ),with residual stress levels tending to decrease from the center of the weld along the axial path,the maximum stress appears in the FZ and HAZ junction;The number of welding layers has an effect on the residual stress distribution,the number of welding layers increases,the residual stress tends to decrease,while the FZ and HAZ high stress area range shrinks;Increasing the number of plies will increase the amount of residual distortion.

桥梁钢管拱安装施工技术研究

某钢管混凝土系杆拱桥主跨100m,采用先梁后拱法。结合施工现场情况,钢管拱采用吊装配合支架法安装施工。文章重点介绍了钢管拱节段划分、吊装设备选用、临时支架设计、安装步骤、线性控制等内容,可为类似条件下的系杆拱桥钢管拱安装施工提供参考。

三心拱断面地下管廊结构地震动力响应分析

针对地下管廊抗震的问题,以郑州市耿河变电站到博文变电站之间的三心拱断面地下管廊为研究对象,利用ANSYS Workbench软件建立三维实体模型,对其进行前6阶的模态分析,发现该管廊存在纵向振动、竖向振动、横向振动以及转动。基于模态分析,对管廊在水平地震和竖向地震作用下的位移响应、加速度响应和主应力响应进行分析。结果表明:最大的水平和竖向位移峰值分别为-24.222 mm和-8.954 mm;最大加速度峰值分别为3354.2 mm/s^(2)和1646.0 mm/s^(2);第一主应力峰值分别为514.7 kPa和244.15 kPa;第三主应力峰值分别为-608.15 kPa和-256.71 kPa,可得出水平地震占主导作用。对管廊的横向地震动力时程进行分析,改变频谱特性、结构材料强度、结构埋深等参数,分析其对管廊抗震性能的影响。得到研究的管廊结构在地震波频谱特性约为1.1 Hz时最为敏感;混凝土强度的改变对管廊结构的动力响应影响不大;随管廊埋设深度的增加,周边土压力加大,使其内力逐步上升。

高强高保坍钢管拱机制砂自密实混凝土配制技术

根据重庆某钢管拱桥结构特征与“泵送顶升压注法”施工工艺特点,提出了高强高保坍钢管拱机制砂自密实混凝土性能需求。针对高强与超高工作性的矛盾问题,通过配合比参数优化、骨料优化、矿物掺合料复掺优化、外加剂复配优化和配合比综合优化等技术,配制出初始坍落度≥260 mm、扩展度≥600 mm、倒坍落度筒流出时间≤8 s、4 h工作性基本无损失、强度等级达C60以上的钢管拱机制砂自密实混凝土,形成了高强高保坍钢管拱机制砂自密实混凝土的配制技术,为工程实际施工提供了良好的技术支撑。

基于GARCH模型的都市供水管道长度预测分析

水是生命存在之根本,水的供应是否满足人们的需求,关系重大。在水的供应中,供水管道的长度,体现了一个城市的发展水平。本文立足时间序列模型的特点,利用改革开放30年来都市供水管道长度变化数据,建立了GARCH模型,并对都市未来供水管道的长度进行预测分析。

大跨度钢管拱肋提升技术研究

钢管拱肋作为大跨度梁拱组合桥的关键设计部位,其施工过程及受力性能关系到全桥结构的安全。通过跨越太浦河航道180 m钢管混凝土拱桥拱肋整体提升施工的研究,合理布置了拱肋安装支架及提升支架,并采用Midas Civil有限元软件对拱肋架设及整体提升过程中支架的受力及稳定性进行分析。结果表明:各施工阶段支架的强度和刚度满足要求,整体结构具有良好的稳定性,可为后续工程施工提供经验。

连续梁拱桥小角度斜跨施工技术

【目的】研究连续梁拱桥小角度斜跨施工技术,保证整个工程施工顺利进行。【方法】以川南城际铁路为例,研究连续梁施工、钢管拱施工、路基横断面施工方法。【结果】结合实际施工情况,设计悬臂浇筑法托架结构,分析优化设计内容,得到最科学的设计方法。【结论】结果表明,通过科学施工,连续梁拱桥小角度斜跨的施工方案具有良好的可行性,这对于高速公路等大跨度桥梁工程的施工具有重要的参考价值,同时也为相关领域的研究提供借鉴。

不同管道穿越技术在供热领域中的应用

介绍了拱管、顶管、非开挖水平定向钻这三种管道穿越技术在供热管道领域的选择与应用,结合具体工程讲解了将其应用于供热管道时的特殊做法,并对这三种技术进行了对比总结,以期为不同管道穿越技术的选择提供借鉴思路,进一步完善管道穿越技术在供热领域中的应用。

复杂地质条件的磷矿巷道支护方法研究与应用

磷矿体的构造发育部位往往稳定性差,巷道容易发生冒顶、片帮,支护难度大,严重制约矿山安全生产。为解决摩天冲磷矿地下开采巷道施工中的支护难题,通过对该矿复杂地质条件及施工现状进行综合分析,并对比相似地质条件下的井巷施工及支护方法,决定采用钢拱架、超前短管棚及喷混凝土联合支护方法进行支护。实践证明,在围岩极不稳固的地段用钢拱架、超前短管棚及喷混凝土联合支护,能快速支撑围岩,并对围岩进行封闭,支护体整体强度高,能有效保证巷道安全稳定,保障矿山安全生产。

管幕预筑法施工引起的地表沉降:顶管群施工顺序的影响

以太原火车站下穿隧道为例,研究了封闭管幕预筑隧道在顶管阶段的地表沉降特征。首先采用数值模拟分析了3类顶管顺序,从上向下、上下同时施工和从下向上的9种工况,顶管施工顺序引起的地表沉降特征。数值模拟结果表明采用从上向下的顶管施工顺序引起的地表沉降量最小,为12 mm;采用从下向上的顶管施工顺序引起的地表沉降量最大,为25 mm。通过大尺寸模型试验对数值模拟结果进行了验证,模型试验结果与数值模拟结果一致,从上向下的顶管施工引起的地表沉降最小,从下向上顶管施工顺序引起的地表沉降最大。基于数值模拟与模型试验结果,确定了太原火车站北隧道的顶管群施工顺序,现场监测结果表明选择的施工方案满足沉降要求。研究结果表明,在顶管施工阶段相邻顶管之间会形成微土拱,隧道上方相邻管道之间的微土拱将组合成大的管土拱结构,可以减少隧道下方和两侧顶管阶段引起的地表沉降。因此,考虑隧道上方管土拱结构的顶管施工顺序可以减小下方顶管施工引起的地表沉降。

复杂山区峡谷特大跨径钢管拱桥施工关键技术研究

钢管拱最为显著的外在特点是其自重轻、强度较高、跨越能力较大且节省钢材,比较符合我们国家建设的实际需要,而且由于曲线设计姿态优美,受力合理,维修、养护费用少,故长期受到桥梁界的推崇。拱桥以其力学特点,将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力,大大降低了主拱的弯矩,拱肋主要承受压力,充分发挥材料抗压性能。当线路跨越山区深谷时,受桥位处地形以及施工场地和运输条件等限制,钢管拱桥以其结构简单,施工方便,可以避免高墩、高塔及与地形协调等诸多优点,成为复杂山区峡谷地带比较理想的桥梁结构形式之一。拱桥历史悠久,钢管拱桥亦是很有竞争力的桥型,但业内对于山区峡谷大跨径钢管拱桥施工技术的研究并不多见。本文以重庆东溪河特大桥施工相关技术研发应用为例,讲述该桥在复杂地质环境下的相关技术突破及成功应用。

跨长深高速公路特大桥连续梁钢管拱施工技术研究

已有跨长深高速公路特大桥连续梁钢管拱施工技术存在加固结构性能不足的问题,导致加固结构在应对桥梁复杂受力情况时表现出较低承载能力和抗变形能力,桥梁在长期使用过程中出现变形、裂缝等。因此,以某公路桥梁工程为例,设计了跨长深高速公路特大桥连续梁钢管拱施工技术。首先,准备施工材料、调试施工设备并清理施工现场;然后,进行钢管拱脚预埋,包括钢管切割、固定、钢管柱支撑及支撑板加固;其次,确定吊装点,用起重机完成钢管拱吊装与合龙施工;再次,按照配合比制备混凝土并灌注。施工完成后,进行后期维护与处理。工程实例应用结果表明,该施工技术的水平位移和竖向位移量符合设计标准。

新型PBA工法初期支护施工地层沉降规律研究——以北京某地铁站为例

PBA(pile-beam-arch)工法施工过程中地层沉降主要集中在初期支护施工过程。新型PBA车站是在传统单层4导洞PBA车站的基础上,将中间导洞联合,共用中隔壁,形成由CD法(中隔壁法)施工的大断面。初期支护施工过程地层沉降规律难以掌握。为了研究地层新型PBA车站初支施工过程地层沉降规律,依托北京采用新型PBA工法施工的某地铁车站,运用Peck理论、有限元数值分析和现场监测相结合的方法,对该车站新型PBA工法初期支护施工过程地层沉降规律进行分析。研究成果可为今后相同车站施工提供借鉴。

大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序优化

对大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序进行优化,采用有限元软件Midas/Civil对拱桥建模并进行数值模拟分析,计算施工方案1(从拱脚向拱顶架设拱上立柱,再从拱脚向拱顶架设T梁)、施工方案2(从拱顶向拱脚架设拱上立柱,再从拱顶向拱脚架设T梁)、施工方案3(从拱脚向拱顶方向同时架设拱上立柱和T梁)、施工方案4(从拱顶向拱脚方向同时架设拱上立柱和T梁)等4种方案下主拱圈控制截面的位移、应力和稳定性。在保障工程施工安全的前提下,遵循对称加载的原则,优化调整拱上建筑施工顺序。结果表明:成桥后施工方案3的位移和应力最小,且施工拱上建筑中,位移和应力变化幅度最小,施工方案3为最优施工方案。施工方案3对应的施工顺序满足结构施工安全的要求,且拱上立柱和桥面T梁可同步施工,有效缩短施工周期。

洞桩法施工支护结构的受力特性及沉降分析

采用Midas-GTS NX有限元模拟软件,建立三维模型,模拟洞桩法施工,对洞桩法地铁车站施工过程中的支护结构受力特性进行深入分析。研究涵盖了从边桩条基施工到钢管柱施工,再到扣拱施工和车站主体结构施工的整个过程。通过对拱部结构应力分析、边桩应力与沉降分析,以及钢管柱的轴力和沉降分析,揭示了施工过程中的应力转化、应力集中、应力突变和结构沉降差异性变化规律,为采用洞桩法进行地铁站施工提供技术指导。

大断面矩形顶管在已运营建筑内接收关键技术——以上海市嘉亭荟城市生活广场一、二期地下通道工程为例

以上海市嘉定区嘉亭荟城市生活广场一期与二期地下车库之间的地下连通道工程为背景,针对高敏感环境且无工作井接收条件下大断面矩形顶管法在城市地下联络通道工程中的应用进行了探讨,特别是在已运营建筑内进行顶管接收的关键技术。包括使用土压平衡式矩形顶管机、构建门形框架结构以连接接收端原结构外墙和围护结构、采用特殊的高压旋喷桩工艺进行肥槽加固,以及实施“弃壳”法进行顶管接收,此外还探究了如何处理预制管节与现浇段的连接节点,以保证顶管隧道的强度和止水性。结果表明,在复杂的城市环境中,大断面矩形顶管法在不影响接收端建筑正常运营的情况下可实现顶管的顺利接收。

引水隧洞塌方段综合支护技术研究与应用

分析了左江治旱驮英水库及灌区工程驮楼~广沙隧洞在开挖过程中出现的塌方问题,认为其主要原因为复杂地质条件下的岩层破碎带和支护不足。为确保施工安全,提出了综合支护技术方案,包括堆渣堵孔护坡、围岩变形监测、大小管棚支护、钢拱架支护、塌方清运、底板软基清理及垫层混凝土施工和回填灌浆等。通过循环进尺施工方法,有效控制了施工过程中的安全性和稳定性,确保了工程的顺利进行。

考虑预拱度的钢管混凝土拱桥拱肋放样精细化分析

钢管混凝土拱桥施工放样时的拱肋坐标按二次抛物线设置预拱度比较准确。以浩吉铁路三门峡卢氏县洛河大桥钢管混凝土拱桥为工程实例,按二次抛物线设置预拱度推导出拱肋中心线在拱平面内为悬链线时的拱肋中心线实际坐标公式,并根据李特规律,推导出考虑高度变化的桁架式拱肋上下边缘弦杆节点的坐标公式。采用有限元分析软件ANSYS对洛河大桥斜拉扣挂施工过程进行仿真分析,计算得到拱顶预拱度和拱肋放样理论坐标值,经过修正后的数据保证了桥梁合拢时达到设计理想的线形。实践表明考虑预拱度的拱肋坐标精细化确定使钢管混凝土拱桥施工线形控制科学、准确、易行。

管幕法连拱隧道下穿高速公路路基段沉降变形规律分析

依托某下穿高速公路匝道路基段隧道工程,简要介绍了管幕法连拱隧道设计施工方案,建立数值模型对管幕法连拱隧道下穿高速公路路基段沉降变形进行动态模拟,得到了路基段沉降变形规律曲线,并与现场监控量测数据对比,分析了下穿高速公路路基段沉降变形规律。结果表明:1)各监测点连成的路基沉降变形规律曲线为“U”型曲线,沉降大值分布在隧道与匝道相交区域内;2)路基沉降变形值随着隧道开挖进尺的增大而增大,位于隧道与匝道相交区域内的匝道沉降变形速率最大,距离隧道越远,匝道沉降变形速率越小;3)隧道与匝道夹角越小,路基沉降相应的影响范围越大;4)根据数值模拟计算结果和实测匝道沉降实测值分析得知,管幕法连拱隧道下穿匝道路基引起沉降数值不超过10 mm,沉降得到有效控制,对高速公路影响较小。

下承式单拱斜跨空间索面钢箱拱桥施工技术

下承式单拱斜跨空间索面钢箱拱桥的外形美观、跨越能力强,但其单拱空中旋转的特殊结构,导致施工的难度更大。结合克兰河大桥工程实例,在常规下承式钢箱拱桥施工的基础上,于钢管支架体系中加入斜支撑、立柱等临时支撑结构,在提高支撑效果的同时,也减少了钢材的使用。另外,为保证施工稳定性,工程还通过有限元模型软件Midas/Civil模拟单拱进行内力分析,在主梁1/4 L和主梁3/4 L变形与位移最大的位置设置风缆,增强单拱的稳定性。结果显示,经过采用以上施工,提前20 d完成了施工,且节约大约30 t钢材,钢箱拱合龙施工顺利,单拱线形符合设计,工程施工稳定,有效验证了此种施工技术的经济合理性,具有显著的应用价值。