瓮马铁路乌江特大桥设计关键技术研究

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表明:主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥具有刚度大、徐变小、后期养护维修工作量小等优点,主拱圈采用小矢跨比设计,兼顾安全、经济、环保和美观,能够满足铁路桥梁跨越山区“V”形峡谷的要求;主拱圈由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,通过分层分段浇筑方案改善拱圈各构件的内力;拱上结合梁采用两片工字形钢与混凝土桥面板相结合的形式,钢梁栓焊结合,便于制造、运输和施工;拱座采用梯形断面扩大基础,基础开挖永临结合,有效降低施工风险;数值分析表明该桥结构的刚度、强度、稳定性均能满足规范要求,能够满足客货共线铁路的安全性和乘坐舒适性要求。可为其他山区铁路桥梁桥式研究提供参考。

曲线条件大跨度拱加劲连续梁设计

贵南高铁二塘双线特大桥采用90m+180m+90m拱加劲连续梁结构。大桥位于曲线上,梁体采用分段直线布置,悬灌施工;主拱采用哑铃形钢管混凝土拱肋,钢管直径1 m,拱肋全高3 m;采用整束挤压钢绞线吊杆,全桥拱设置36组吊杆;纵向活动主墩通过构造措施,形成半刚构结构体系,限制部分梁体问题伸缩变形;大桥采用先悬灌主梁,后在主梁上搭设支架原位拼装拱肋方式施工。经论文研究计算结果表明,该桥刚度、受力等均满足规范要求。

张吉怀铁路酉水大桥非对称拱桥钢拱肋架设技术研究

张吉怀铁路酉水大桥主桥为主跨292 m的非对称上承式钢管混凝土拱桥,其钢拱肋采用斜拉扣挂法进行节段悬臂架设施工。本文结合张吉怀铁路酉水大桥工程,针对高速铁路非对称拱桥钢拱肋安装施工技术展开研究,主要包括:复杂地形条件下的施工技术,因地制宜地进行缆索起重机的设计及安装,钢管拱整节段拼装和架设,合龙装置和技术等。该施工技术保障了钢拱肋架设的精度和质量,钢拱肋的成拱线形与设计值较为吻合。该桥运营以来,各结构性能指标均满足设计要求。

外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土桥墩抗震性能分析

为了进一步推广可恢复功能的预制装配式桥梁结构在中、高烈度地区的应用,减少桥墩的震后损伤及修复成本,提出一种外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)桥墩。基于ABAQUS有限元分析软件建立无耗能装置、外置拱形钢板、外置竖直钢板、外置拱形耗能装置的四节段预制拼装CFST桥墩模型,并在往复位移加载作用下对各模型的抗震性能进行对比分析。研究结果表明:外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩具有较好的水平承载力、较高的初始刚度以及较强的耗能能力,与外置竖直钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力提升了约11.9%,初始刚度提升了约2.5%;与外置拱形钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约28.8%、4.6%和13倍;与无耗能装置的预制拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约39.4%、10.4%和18.1倍;外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩在整个位移加载阶段残余位移均保持在1 mm之内,偏移率不超过1%,且损伤集中在拱形耗能装置上,能够实现震后的快速修复。

钢管混凝土吊杆拱桥检测评估及加固改造探讨

文中以贵州省普通国省干线公路桥梁定期检查服务QLDJ-01标段钢管混凝土吊杆拱桥为例,对该桥的检测评估及加固改造方案进行分析;针对病害情况,提出更换吊杆、增设加劲纵梁、主拱圈灌浆、拱座加固、混凝土构件缺陷修复等加固改造方案,以提高桥梁结构安全性。

多跨连续钢管混凝土拱桥拆除关键技术研究

以鉴湖大桥拆除工程为研究背景,对复杂情况下钢管混凝土拱桥的拆除进行研究,首先介绍了目前桥梁拆除的方法和应用现状,并结合该桥梁拆除的难点提出了3种拆桥方案,通过比选确定适用于该桥的拆除方案,对拱桥拆除的总体顺序进行说明,之后分析了各施工阶段的受力特性,对拆除中位移和应力的最不利阶段的理论值和实测值进行对比分析,最后研究了材料强度和温度对结构位移和应力的影响。结果表明:钢栈桥龙门吊法最适合于有通航要求且空间受限的桥梁拆除;翼缘切割后可增大两侧作业空间,减小梁体自重;腹板拆除过程中,结构的应力和位移值与梁体悬臂长度成正比;应力和位移的理论值较实测值偏小;材料强度和温度的变化不影响结构的受力规律,结构应力和位移与材料强度成反比,与温度成正比。

双跨连续拱桥缆索吊装系统设计及计算分析

以某世界在建最大跨2×405 m的上承式双跨连续拱桥为工程背景,详细介绍了其缆索吊装系统设计并利用有限元程序MIDAS/civil对其缆索吊装过程进行了仿真分析,实测结果表明:采用“过程最优,结果可控”扣索一次张拉施工优化计算方法来进行施工控制计算,可将拱肋松索后拱圈线形与目标线形的线形偏差控制在24 mm内,实际扣索张拉力与理论扣索张拉力最大误差控制在9%以内,计算精度较高。

温度效应对CFST拱桥拱肋预拱度取值影响的探讨

为探讨制作温差对拱肋预拱度取值的影响,以某主跨528 m的中承式钢管混凝土拱桥为依托背景,利用MIDAS/civil建立有限元仿真模型,分析了五个不同制作温差梯度对拱肋成拱线形的影响。计算结果表明:当拱肋制作温差与设计基准温度相差较大时,原设计预拱度可能存在设置不足的情况,建议拱肋预拱度取值应计入拱肋制作温差对成拱线形的影响。此外,依据9座钢管混凝土拱桥实例,在有限元计算结果的基础之上结合Plane函数和Levenberg-Marquardt优化算法,得到了单位环境变温与空钢管状态下拱顶挠度间的显式函数关系式。

大跨度钢管混凝土系杆肋拱桥拱圈整体拼装施工关键技术

针对北澄子河大桥钢管混凝土主拱圈整体拼装施工及高精度拱圈线形控制难题,采用基于位移传感器的智能调控钢管支架法进行整体拼装施工。为了实现拱桥安装合理成桥状态,对影响拱桥轴线线形控制的两个重要因素进行分析,结果表明:通过对拱圈节段拼装进行水平竖向双向精度控制,并使用智能同步顶升系统对节段安装高程进行调节,对拱圈节段焊接进行轴心对称合理施工,保证了拱轴线平顺,误差控制在±5 mm,成桥状态符合设计要求。

超大跨CFST拱桥管内混凝土灌注方案比选研究

为探讨扣索调载对拱肋混凝土灌注过程的影响,以某跨径575 m的中承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用MIDAS/Civil建立空间有限元模型对比分析大桥管内混凝土考虑过程调载和不调载两种灌注方案。结果表明:过程考虑调整,能有效抑制拱肋1号—8号节段下挠,9号—11号节段上挠,以及控制拱肋横向偏位的发展;两种方案下,管内混凝土最大拉应力都能满足抗拉强度设计要求,但过程调整管内混凝土最大拉应力能有效降低76%。

上承式钢管混凝土拱桥桥道系病害分析和加固

为了研究在役上承式钢管混凝土拱桥桥道系结构病害产生的原因,梳理桥梁历年养护情况,建立全桥有限元模型和上部结构单梁模型,进行影响因素分析。分析表明:T梁承载能力下降导致大量U型裂缝产生,主拱圈温度作用下的变形、桥道系自身整体性不足导致桥面铺装开裂。提出一种改进的体外预应力布置方式以提升T梁承载能力,并利用有限元分析验证其加固效果,采用超高性能混凝土重做现浇层和T梁横隔板包钢增强桥面铺装韧性和桥道系整体性。

钢管混凝土拱桥拱脚安装施工技术研究

钢管混凝土拱桥拱脚埋件构造复杂,基于其与预应力筋等结构出现位置冲突,为了研究钢管混凝土拱脚安装的合理工艺,以枞阳乌金渡大桥为依托,通过BIM模型分析、理论分析与工装设计相结合的方法,开展了钢管拱脚安装方法研究。通过精细化BIM模型分析,针对拱脚范围内构件相互冲突的问题提出了相应的解决方法。设计了钢管混凝土拱脚定位施工临时支架结构,灵活地满足了拱脚钢管定位安装的需求,实现了钢管埋件结构的快速安装。探索出钢管混凝土拱脚安装的新方法,很好地实现了乌金渡大桥的拱脚安装,也可为其他钢管混凝土拱桥施工提供参考。

钢管混凝土拱桥施工控制误差成因与对策研究

钢管混凝土拱桥是一种至关重要的桥梁结构形式,其施工过程中误差的精确控制对于确保工程质量和安全至关重要。旨在深入了解钢管混凝土拱桥施工中的控制误差成因,以明确有效的质量控制手段,确保工程质量和安全。采用了系统性的研究方法,成功总结了钢管混凝土拱桥施工中常见的误差来源。通过对这些误差的深入分析,得出相应的控制对策,以降低误差发生的概率。结论表明,在钢管混凝土拱桥的施工过程中,有效控制误差是确保工程质量和安全的关键。通过采取相应的对策,如加强材料质量监控、改进施工工艺、加强人员培训等,可有效减少误差的产生,提高工程整体质量水平。

钢管混凝土拱桥施工技术要点分析

为了更好地应用钢管混凝土拱桥施工技术,提高桥梁的施工质量,就钢管混凝土拱桥施工技术的应用要点展开分析。明确了在施工建设过程中需要注意的问题,确定了钢管混凝土拱桥施工技术全过程管理策略,以控制施工成本、提高施工质量与效率。

外约束作用对钢管内混凝土力学性能的影响

试验研究了掺入不同组成的钙镁复合膨胀剂对管内混凝土工作与力学性能的影响。结果表明,复合膨胀剂中氧化镁比例的增加会降低管内自密实混凝土流动性,而对间隙通过性和抗离析性影响不大。对于掺有复合膨胀剂的管内混凝土而言,相较于不受外约束作用的自由试件,其二维、三维外约束试件不同龄期抗压强度与弹性模量均显著增加。复合膨胀材料中氧化钙比例较高时,这一提升作用更加明显,可作为管内混凝土配合比设计时的安全储备。

极端温度下高速铁路钢管混凝土拱桥行车安全

研究目的:为研究温度荷载作用下桥梁结构产生的变形对桥上行车安全性的影响,以成贵高铁某钢管混凝土拱桥为研究对象,基于ANSYS建立大跨桥梁-轨道精细化有限元模型,分析不同温度荷载作用下结构变形规律。在此基础上,将桥梁-轨道结构有限元模型导入SIMPACK中进行联合仿真,构建列车-轨道-桥梁耦合振动分析模型,最后从列车运营安全性与舒适性方面讨论不同温度荷载作用和不同车速下列车动力响应指标的变化规律。研究结论:(1)桥梁上挠温致变形引起的轨道附加不平顺比下挠更不利;(2)组合温度作用下,行车安全性指标仅轮重减载率出现超限,建议将其作为高速铁路桥上行车安全的主要评价指标;(3)温度梯度是导致轮重减载率出现超限的重要原因,实际工程中分析温度作用对列车行车安全的影响时,应考虑温度梯度的作用;(4)垂向Sperling指标对温度作用十分敏感,为保障行车舒适性,列车在极端温度条件下行驶时应控制车速;(5)本研究成果可为钢管混凝土拱桥的行车安全性评价提供参考。

考虑吊杆断裂过程的下承式钢管混凝土拱桥动力分析

收集并分析62座下承式钢管混凝土(CFST)拱桥的主要参数,构建6种不同跨径的下承式CFST标准拱桥.采用MSC.Marc有限元软件模拟缩尺试验模型吊杆断裂的全过程,讨论动力系数计算方法及其取值.确定6种不同跨径下承式CFST标准拱桥在短吊杆、次短吊杆及长吊杆分别断裂时剩余吊杆及加劲纵梁的动力系数取值.研究结果表明:采用有限元软件MSC.Marc模拟下承式CFST拱桥吊杆断裂,最大误差仅为11.25%.各吊杆分别断裂时,拱肋和加劲纵梁各截面均为断裂吊杆所对应位置动力响应最大;剩余吊杆为断裂吊杆的相邻吊杆动力响应最大.下承式CFST拱桥剩余吊杆和加劲纵梁动力系数取值分别为1.75和1.80时,采用静力法计算结果与动力计算最大值基本一致,且计算结果偏于安全.

铁路大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震设计

研究目的:大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的跨越能力,近年来在公路、铁路等交通领域得到了较好的发展和应用,但在8度及以上高烈度地震区尚未有成功建设的案例,其抗震性能及措施尚有待研究。本文以拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥(以下简称藏木大桥)为背景,制定合理的抗震设防标准及性能指标,根据大跨度桥梁抗震概念设计原则,确定抗震设计方案,建立数值模型,开展非线性时程分析,研究铁路大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震性能和合理减隔震措施。研究结论:(1)大跨度中承式钢管混凝土拱桥采用一联连续的窄幅主梁、减重、综合减隔震措施等减隔震方案,能有效降低结构地震内力,控制罕遇地震工况下位移;(2)研究成果表明大跨度中承式钢管混凝土拱桥当采用合理的结构和减隔震措施后具有较好的抗震性能,在8度高烈度地震区主体结构在罕遇地震作用下也能保持基本弹性,具有良好的技术、经济性能;(3)本研究成果可为高烈度地震区铁路大跨度钢管混凝凝土拱桥设计提供参考和借鉴。

大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震响应的空间性

为研究高震区大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震响应的空间性,以西北山区Ⅷ度抗震设防的一座净跨400 m公路桥梁为例,采用反应谱和时程分析相结合的方法,对自振特性、多维组合输入下弦杆控制截面的轴力峰值及轴力时程进行了对比分析。结果表明:该类桥型质量分布具有明显的空间性,振型累计质量阶次差大,振动模态具有高度离散性;三维组合不一定是最不利输入,不同截面的最不利输入组合不同;弦杆各控制截面产生峰值轴力的时刻均不同,拱顶向拱脚截面逐次到达;上弦杆拱顶、L/4(L为跨度)截面及下弦杆拱顶在多维输入下的轴力时程较为一致,耦合性强;上弦杆拱脚及下弦杆拱脚、L/4截面在多维输入下的轴力时程很不一致,耦合性弱;地震响应具有显著的空间性。