Design Technology of Continuous Beam-Arch Combination Bridges

In this paper,a research was conducted on the design technology of continuous beam-arch composite bridges.A brief introduction is given on the of continuous beam-arch composite bridges,its basic mechanical characteristics is analyzed,and three aspects of design technology is studied,which are rise-span ratio,stiffness ratio,and bridge deck cracking.This article acts as a reference for relevant design units in China to improve the design of continuous beam-arch combination bridges.

公路连续梁桥设计要点及验算分析

为了提高公路连续梁桥的设计质量,防止其在建设和运营期间出现安全事故,分析了连续梁桥的结构选型原则和桥位布置原则,以安顺至盘州(黔滇界)高速公路的连续梁桥为研究对象,将其分三跨布置,跨径组合为(39+68+39)m,选择了桥梁混凝土和钢筋的物理力学参数,并设计了箱梁的顶板厚度(跨中顶板和悬臂顶板)、底板厚度、腹板厚度等。随后,分析连续梁桥的计算荷载和作用组合,利用有限元软件建立连续梁桥的三维仿真模型,验算了桥梁在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的性能,桥梁的抗剪、抗扭、抗弯、抗裂能力满足规范要求,悬臂端的挠度小于悬臂长度的1/300,边跨、中跨的挠度小于计算跨径的1/600,说明连续梁桥的设计方案可行。

单拱肋下承式连续梁拱组合桥梁拱协作机理

以单拱肋下承式连续梁拱组合桥西宁祥瑞街大桥为工程背景,基于吊杆力相等假定和膜张力假定,采用结构力学的方法,推导出梁拱组合体系在均布荷载作用下,拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比表达式,以此揭示梁拱协作机理。采用四次抛物线对吊杆力进行拟合,通过对公式、有限元计算结果进行误差分析,得出吊杆力修正系数,以此减小吊杆力相等假定带来的误差。同理,采用余弦荷载对吊杆力进行拟合,通过对吊杆力公式、膜张力公式计算结果进行误差分析,得出膜张力修正系数,以此减小膜张力假定带来的误差。最终结合吊杆力修正系数和膜张力修正系数,计算出主梁跨中挠度、拱肋跨中挠度以及吊杆力分担外荷载比例的修正系数分别为1.1、1.2、0.9,以此减小公式误差。

结构参数对梁拱协作机理的影响

以西宁祥瑞街大桥为工程背景,该桥为单拱肋下承式连续梁拱组合桥,以力学分析和有限元建模为主线,围绕梁拱协作机理和结构参数两方面进行研究。根据拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的表达式,结合工程背景,绘制各参数(吊杆拱肋等代弯矩刚度比、梁拱截面抗弯刚度比、矢跨比、轴向变形放大系数、边中跨比、边中跨抗弯刚度比)与拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响曲线,分析各参数对拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响。为设计人员在方案设计初期,拟定较为合理的结构参数提供了力学依据。

多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震分析

为分析多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震性能,结合某多跨径连续梁拱组合体系桥梁实际工程,采用有限元分析软件建立桥梁的地震动力时程分析模型,并根据振动方程获取桥梁结构的地震响应。研究结果显示:一维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为0.079m;多维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为1.228m。因此可知,多维地震作用下桥梁结构抗震性能更薄弱,进行多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震设计时应兼顾横桥向与顺桥向地震作用的影响。

西安市三环路系统工程灞河大桥关键技术及创新

西安市三环路系统工程灞河大桥全长1.061 km,包括灞河大桥主道桥、灞河大桥辅道桥及广运潭辅道桥三部分,桥梁总面积为43881 m^(2),概算总额2.197亿元,是陕西省最大的市政跨河桥梁工程。桥梁位于西安市大型旅游开发项目--广运潭之上,在“西部第一水城”--西安市浐灞生态园区内横跨灞河,景观要求很高。总体设计利用三环路设置主辅道的特点,创新性地提出了“主道桥和辅道桥相同跨径、不同高程”的设计思路,主道桥主桥采用(2×50+80+2×50)m下承式钢管混凝土拱梁组合体系,辅道桥主桥采用(25+2×50+80+2×50+25)m的连续箱梁,构思巧妙,在满足主辅道交通功能要求的同时达到了良好的景观效果,可为类似项目提供借鉴。

连续梁拱组合桥梁吊杆初张力分析

连续梁拱组合桥梁主梁和拱肋协同受力,荷载由梁体系和拱体系共同承担。用以确定成桥状态吊杆索力的常用方法对梁拱刚度较接近或主梁刚度较大的梁拱组合桥梁无法得到合理的结果。针对连续梁拱组合桥梁,需要形成确定成桥状态吊杆索力的有效方法并进而得到桥梁施工阶段的吊杆初张力。文中以三跨连续梁拱组合桥梁为工程背景,分析指定梁拱弯矩分配比法在确定连续梁拱组合桥梁吊杆初张力中的实现,同时针对不同边中跨比分析其对吊杆初张力的影响。分析发现,指定梁拱弯矩分配比法确定的桥梁成桥状态吊杆索力可用于桥梁施工阶段的吊杆初张力并具有较好的适应性,可用于常规跨径连续梁拱组合桥梁的吊杆初张力确定。

铁路客运专线连续梁-拱组合结构设计

研究目的:本文以成绵乐客运专线鸭子河特大桥(56+116+56)m连续梁-拱桥为工程背景,研究梁拱组合结构的梁拱构造、吊杆受力特性、支座布置、施工方法等,通过对模型的建立、荷载的选取、梁拱及吊杆的检算、动力特性及拱座局部分析计算,介绍梁拱结构的结构特点,为今后类似工程的修建提供参考。研究结论:连续梁拱组合结构能较好地发挥连续梁和拱两种结构体系的优点。与同跨度连续梁相比,由于拱的加劲作用,能够有效降低主梁的高度,同时,钢管对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和变形能力,管内混凝土又有效地增加了钢管的局部稳定性,使拱与梁受力性能都得到较好的发挥,使梁拱组合结构具有整体受力特性好、结构刚度大、建筑高度低、施工方法成熟等优点。

V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应分析

研究目的:大跨度V形刚构拱组合桥利用V形连续刚构的主跨斜腿与钢管混凝土拱的拱座连接形成,具有拱和V形连续刚构共同受力的特点,其结构性能已不同于一般的梁拱组合体系桥。通过本研究,揭示V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应。研究结论:由于拱肋对V形连续刚构桥的加劲作用,V形刚构拱组合桥中跨在活载作用下的最大弯矩和最大挠度均减小约50%;组合结构桥由于混凝土收缩徐变引起的中跨后期下挠仅为V形连续刚构桥跨中下挠量的12%;V形刚构拱组合桥的竖向刚度是V形连续刚构桥的2.56倍以上,V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应非常明显。

刚构-连续组合梁桥主梁合龙关键技术

以郑少高速航海路连接线南水北调大桥辅线桥——大跨径预应力混凝土刚构-连续组合梁桥为实例,利用有限元软件Midas/Civil建立桥梁施工阶段的有限元计算模型,采用数值仿真技术探讨主梁合龙顺序、边跨现浇段满堂支架拆除时机和主梁中跨合龙段顶推力的优化调整等关键技术问题。研究结果表明:先合龙边跨主梁,然后拆除边跨现浇梁段满堂支架,最后合龙中跨主梁的桥梁合龙方案对桥梁线形和结构后期受力有利;在一定变化范围内,顶推力、温度变化均与顺桥向位移成线性关系,拟合计算结果可以得出顶推力与温度变化关系的计算公式,根据该公式可以对设计顶推力进行优化调整。论文所得结果指导了该刚构-连续组合梁桥的主梁合龙施工,并对类似桥梁主梁合龙施工具有借鉴意义。

大跨度连续刚构拱组合桥梁拱墩结合块模型试验研究

简单介绍了模型试验的相似和设计原则,对模型试验的加载工况、加载程序、测点布置等也进行了讨论。应用大型COSMOS/Works软件,结合已有的研究成果,在选定混凝土、钢筋和钢绞线单元的基础上,建立了边主墩和中主墩梁拱墩结合块三维有限元模型,得到数值分析结果,将数值计算结果与试验结果进行对比分析,得出了顶底板、腹板、拱脚和墩顶混凝土应力分布规律,深入研究了梁拱墩结合块的复杂受力行为。研究表明:顶底板混凝土正应力沿纵向均呈先减小再增大的趋势;腹板混凝土正应力沿竖向从上至下呈增大趋势,沿纵向正应力呈先减小、后增大和再减小的趋势;拱脚混凝土主压应力由后拱外侧往前拱内侧呈增大趋势;双薄壁墩和空心单柱墩墩顶混凝土各断面基本处于受压状态。梁拱墩结合块受力合理,大跨度连续刚构拱组合桥设计合理。

结构参数对刚构——连续组合梁桥动力特性的影响分析

以龙华松花江特大桥的大跨度刚构—连续组合梁桥为研究对象,采用大型有限元分析程序ANSYS建立该桥的空间计算模型。利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的基频与振型,并与动载试验实测基频值进行比较,验证模型分析的正确性。在此基础上改变结构参数重新计算基频,并对结果进行线性回归分析,以此确定各结构参数对刚构—连续组合梁桥的动力特性的影响程度。

双塔斜拉-连续梁组合体系的力学行为分析

对比双塔斜拉-连续梁组合体系、双塔斜拉-简支梁组合体系以及常规双塔斜拉桥体系在恒载和活载作用下的响应以及自振特性,分析双塔斜拉-连续梁组合体系的优缺点.结果显示,斜拉-连续梁组合体系整体刚度大,结构变形小,边锚索不易疲劳破坏,但辅助墩顶主梁断面在恒、活载作用下负弯矩大,需进行特殊设计;斜拉-连续梁组合体系较斜拉-简支梁组合体系自振频率高,具有整体刚度强、结构受力有利的优点,但易受地震等动力作用的影响.

京沪高铁(90+180+90)m连续梁拱桥结构性能分析

研究目的:探讨京沪高铁大跨桥梁中连续梁拱桥组合结构的结构性能,以京沪高铁沿线最大跨度(90+180+90)m连续梁拱桥为背景,建立其空间杆系有限元模型,进行详细的计算分析,研究成桥阶段内力和变形、活荷载效应、长期徐变变形、承载能力及结构动力特性等,并与不考虑拱的单独连续梁结构对比,掌握组合结构的受力特性。研究结论:"先梁后拱"施工的连续梁拱组合结构具有整体受力特性,拱能主动承担主梁自重,并能改善结构的活荷载效应、徐变效应,提高极限承载力,增加结构安全度并改善结构长期运营性能。拱脚推力使结构轴向受力和变形增大,同时,由于拱平面外刚度较低,使得组合结构前几阶振型多次出现拱平面外振动。

铁路连续梁拱组合桥箱梁横向受力分析

以温福铁路昆阳特大桥为背景,分别建立全桥空间分析模型及横向框架模型。研究结果表明:连续梁拱组合桥箱梁横向应力顺桥向的变化成峰状,并且峰顶和峰谷处的横向应力绝对值随着向跨中靠近而逐渐减小;对于边跨无吊杆区域,刚性支承框架法计算结果能够包络全桥实体建模计算结果,验证了刚性支承框架法在无吊杆区域计算横向应力的合理性;对于中跨有吊杆区域,采用刚性支承框架法计算横向应力,横向框架宽度应取吊杆间距的1/3或以上。

某刚构-连续组合箱梁桥非设计合龙温度下合龙技术

针对某桥特殊情况下中跨要求合龙时出现的较低气温情况,在理论分析基础上,提出了在当时气候日气温下的“高温锁定、低温浇筑”这一较为新颖的合龙方案,相关监测数据表明,该方案安全、可靠。

长联连续梁桥双曲面球型减隔震支座参数影响研究

为研究双曲面球型减隔震支座的球面滑动摩擦系数μ_(2)、温变间隙Δ对长联大跨连续梁桥地震响应的影响,以某一联(50+8×100+50)m连续梁桥为对象,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型进行分析。提出采用钩单元、间隙单元与摩擦摆单元并联后再与摩擦摆单元串联的方式模拟双曲面球型减隔震活动支座的力学行为。基于有限元模型和时程分析法研究μ_(2)、Δ对支座最大抬升量、墩梁相对残余位移、墩梁最大相对位移、墩底最大弯矩的影响规律。结果表明:支座最大抬升量曲线呈“W”形;μ_(2)、Δ对支座最大抬升量、墩梁相对残余位移的影响最为显著,对墩底最大弯矩的影响较小;μ_(2)增大,桥梁各项地震响应均减小;Δ增大,支座最大抬升量、墩梁最大相对位移、墩底最大弯矩增大;Δ对墩梁相对残余位移的影响较复杂,总体随Δ增大而减小。

空间梁拱组合体系桥梁的荷载横向分布计算

运用杆系有限元程序结合弹簧刚度矩阵，提出了空间梁拱组合体系桥梁在横向不等 跨且横梁刚度沿跨度变化的荷载横向分布计算的弹性支承连续梁法，并结合一座实际桥梁的 试验研究验证了这种方法的可靠性．

拱梁组合式连续梁桥横向分布研究

为了进一步深入研究拱梁组合式连续梁桥的横向分布特性,以龙溪大桥为背景,采用空间有限元的分析方法,对拱梁组合式连续梁桥的横向分布特性及沿纵向的变化规律进行了研究,并与传统计算刚架拱桥的简化弹性支撑连续梁法进行对比。对比分析后认为,两种方法结果吻合很好,在实际设计拱梁组合式连续梁桥时,横向分布系数计算可以采用弹性支承连续梁简化方法。

澳门西湾大桥引桥上部结构设计

澳门西湾大桥主桥是世界上第一座双层承载的预应力混凝土斜拉桥,其南、北引桥总长1 425m,是60m跨度的预应力混凝土连续梁桥,着重介绍澳门西湾大桥引桥的上部结构设计。