考虑双重非线性的大跨度钢桁梁拱桥稳定性能评估

为评估钢桁梁拱桥稳定性能,优化结构构造,以岐江河大桥为背景,建立考虑几何与材料非线性的钢桁梁拱桥弹塑性计算模型,考察矢跨比f/L、宽跨比W/L、初始线形偏差、钢材屈服强度对钢桁梁拱桥稳定性影响,探究横撑构造与数目、横梁与横撑抗弯刚度对结构稳定性的优化效果。分析结果表明:f/L介于0.20~0.25时,钢桁梁拱桥稳定性相对优越;保持桥梁跨度不变而增加宽度能提高结构稳定性,当W/L由1/8增加至1/4时,稳定系数提高1倍;初始线形偏差明显影响结构稳定性,当初始横向变形量控制在l/3 000~l/1 000时稳定系数下降5%,而当变形量>l/1 000时稳定系数下降18%;钢材屈服强度对结构稳定性影响较小,250~350MPa 5种强度下的稳定系数相差<7%;现有横撑中,双米撑稳定性最好,其次为米撑、X撑、双K撑、K撑;相同用钢量下,采用米撑构造比K撑构造性能更好;增加横撑数目或增加横梁、横撑抗弯刚度可提高钢桁梁拱桥稳定性。

半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥颤振临界风速分析

为研究低扭弯频率比大跨度桥梁的颤振性能,以某主跨180 m的半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥为背景(主梁扭弯频率比接近1.0),进行颤振临界风速分析。采用有限元法分析该桥动力特性,计算桥梁颤振稳定性;对比《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)推荐的3组理想平板颤振临界风速估算公式,基于Scanlan半逆解法的理想平板颤振临界风速,考虑主梁形状与攻角修正系数确定颤振临界风速范围;采用强迫振动数值模拟识别颤振导数,获得精确颤振临界风速,进一步计算半分离式斜腹板双箱梁的形状和攻角系数。结果表明:该桥主梁扭弯频率比较低,颤振稳定性低于500 m级大跨度双肋拱桥;规范推荐的理想平板颤振临界风速估算公式在小扭弯频率比时差异较大;半分离式斜腹板双箱梁形状修正系数小于分离式双箱梁而大于P-K梁、带斜腹板箱梁,攻角修正系数略大于这3种形式主梁。

大跨径钢桁架双层拱桥模态阻尼比分析方法

为有效揭示结构整体刚度的变化,解决当前模态阻尼识别准确性方面存在的突出问题,特别是在运营中的复杂桥梁结构,难以准确分离多种干扰因素,创新研究了复杂桥梁的模态阻尼比识别方法,只需有限数量的加速度传感器,即可精确且高效地分析复杂桥梁的模态阻尼比。首先,采用变分模态解耦方法,将实测的非线性振动信号准确分解为单一频率模式;其次,对这些分解后的信号应用希尔伯特变换和脉冲响应函数进行处理,从而建立模态阻尼比的求解策略;然后,选取服役中的公轨同层大跨径钢桁架双层拱桥作为实证研究对象,收集其主梁的加速度响应信号;再次,通过变分模态解耦与脉冲响应函数方法,成功分析信号特性,获取该结构的频率及阻尼比;最后,将这些频率数据与有限元模型分析结果进行比对,证实方法的准确性和可靠性。

大跨度拱桥无砟轨道线形控制及调整技术

一座跨越通航河流的主跨180 m铁路连续梁拱桥,由于锁定轨枕标高后再浇筑道床板、后浇部分三墙工程,以及底座板施工后梁面CPⅢ测点未复测,使得最终轨面线形低于设计值。为解决揭板重新铺设轨道费用高、产生废弃工程、污染环境、整治施工工期较长等问题,提出一种通过调整吊杆内力来调整轨面线形的方法,这种方法弥补了重铺轨道的缺点。该方法技术难度大,实施中结合现场实际情况,精确计算桥梁梁体线形与吊杆力的线性关系,对结构的受力进行分析,并利用磁通量传感器、千斤顶等设备开展现场监测和控制,在保证结构安全的基础上实现对轨面线形的精确调控。

农村公路老桥病害分析与加固

早期建设的农村公路[1]上的桥梁服役时间较长,养护不到位等情况,桥梁病害越来越多,需要对旧桥进行改造或加固。在进行农村公路危桥改造时,要根据桥梁检测试验报告及农村公路桥梁地理环境特点,综合比选设计方案,结合农村公路的特点、荷载等级的要求,在满足安全、使用功能的前提下尽量利用原有的旧桥结构,物尽其用,为农村危桥改造做出贡献。

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。

深基坑施工对邻近南京长江大桥引桥桥墩影响分析

南京长江大桥是南京市的标志性建筑,也是市级不可移动文物。某地铁站二期基坑邻近大桥北岸双曲拱引桥,基坑开挖难免会对双曲拱桥的基础及上部结构稳定性造成影响。以实际工程为依托,建立“桥-土-基坑”三维整体有限元模型,模拟现场施工各步骤与工况,探究基坑分块开挖对桥墩的影响;对A1坑的围护结构进行了优化设计,提出了合理化建议。研究结果表明:基坑开挖导致坑内土体隆起,坑周地表沉降,导致邻近不同桥桩及承台发生差异沉降,但数值在预警范围内;通过对比分析不同围护结构方案,证明优化后方案的合理性。

大跨度无砟轨道连续梁-拱组合桥的工后徐变作用效应

大跨度无砟轨道铁路桥梁存在明显的工后徐变作用效应,对桥上轨道的长期线形及平顺状态产生影响。以沪苏湖高速铁路(上海—苏州—湖州)青浦特大桥为工程背景,建立大跨度连续梁-拱组合桥-CRTS双块式无砟轨道体系精细化分析模型,计算分析工后徐变作用引起的桥上无砟轨道竖向变形变化规律,并给出初步估计大跨度连续梁-拱组合桥徐变作用效应的简化计算方法。结果表明:工后徐变发生3年时,大跨度连续梁-拱组合桥上无砟轨道竖向变形已经超过了无砟轨道工后徐变10年竖向变形的50%,且中跨比边跨发展速率更快。对大跨度连续梁-拱组合桥进行徐变效应的初步计算时,可以采用折减系数为0.5的简化方法对管内混凝土徐变系数进行修正。研究结果能为考虑工后徐变的桥梁设计、运维提供了一定的理论支持。

多跨连拱桥边墩钢-混结合段的区域力学行为分析

目的 研究上承式多跨钢箱连拱桥边墩钢-混结合段区域力学性能。方法 以白沟河特大桥为背景,基于有限元仿真分析和实桥测试的方法,对承受斜向力的连拱桥边墩区域力学形为进行研究。分析构件局部区域的应力,研究不考虑承压板的作用、不考虑开孔钢板端部承压的作用、不考虑PBL连接件的作用等情况下对局部区域应力的影响规律。结果 通过有限元结果对拱脚钢-混结合段进行应力区域划分,将三个应力区域产生的效应力分别定义为劈裂力T_(b,d)、剥裂力T_(s,d)、边缘拉力T_(et,d)。不考虑承压板的作用时,内部接触面的剥裂力T_(s,d)增幅最大,为18.4%;不考虑开孔钢板端部承压作用时,边缘交界处的边缘拉力T_(et,d)增幅最大,为30.6%;不考虑PBL连接件的作用时,边缘交界处的边缘拉力T_(et,d)增幅最大,为31.4%。与既有研究不同的是钢箱拱肋斜插入大体积混凝土中,由于体积差异大又是斜向,因此内力传递扩散更迅速。结论 笔者所提的应力区域为内部裂缝易出现区域,研究结果可为防止混凝土出现结构裂缝提供技术依据。

复杂环境下双曲拱桥的控制拆除爆破

为确保桥梁顺利拆除,保证新桥安全,结合现场环境条件,采用原地坍塌的爆破方案,对拱桥的主拱肋和承重立墙进行钻孔爆破。针对双曲拱桥的特点,精细设计,精心施工。采用数码电子雷管延时起爆技术和筑减震坝等措施降低桥体塌落振动。采用覆盖防护、近体防护和保护性防护等安全防护措施。确保了新桥的安全,取得了理想的爆破效果,可为类似爆破工程提供参考。

紧临重要建筑物碍航双曲拱桥爆破拆除

艳洲电站大桥位于艳洲枢纽工程新建船闸、电站及泄水闸拟建坝址上,根据工程建设进度安排,对该桥予以拆除。艳洲电站大桥为双曲拱桥,桥梁全长180.0 m,桥面宽8 m,其地处彭山旅游风景区,周边有多处名胜古迹、企业厂房,环境复杂,与紧临既有电站大坝最近处为8 m,与电站大坝箱梁桥紧接并共用一个桥台。限于现场作业条件,最终决定采用爆破拆除工艺。为确保整个桥体可靠倒塌且解体充分、钢筋混凝土分离,采取抛掷爆破装药炸碎拱肋、拱柱、连梁等构件,单耗为1.2~1.5 kg/m^(3)。采用加强松动爆破炸毁桥墩,最大单墩药量为480 kg,按照左重右轻的原则,使整桥似骨牌式向右岸方向倒塌。采用孔内延时孔外接力传爆网路,即孔内雷管采取MS12段,孔外工业电子雷管并联,起爆顺序为由左岸向右逐跨、墩起爆,保证桥体平稳逐跨有序垂直塌落,且不会对左岸桥台形成挤压冲击。通过在靠近左岸电站、滚水坝沿线100 m水下,预先敷设漏气PVC,用空压机向管内打压形成气泡帷幕,有效减小水击波超压,从而降低了爆破振动和水击波对周边建(构)筑物的影响。

深圳市215m网状吊杆拱桥总体设计

新建大望桥采用主跨215 m网状吊杆拱桥跨越深圳水库,打造深圳市区跨度最大的地标性景观桥梁。通过技术措施使桥梁满足水源保护区边界限制和高标准护水要求,创新性地提出“R=3300 m大半径平曲线网状吊杆拱桥”设计方案,并形成完善的设计施工护水措施方案。桥梁因与环深圳水库空中慢行系统衔接,设置“桥上桥”,为国内创造该类桥型的先例。通过全桥有限元模型静力和动力分析,静、动力性能良好,双层慢行道舒适度满足要求。桥梁在水源保护区的建设案例具有示范性,可为类似工程提供参考。

钢管混凝土双连拱桥保护性拆除风险评估与控制措施研究

以某汉江大桥为工程背景,从初始安全度调查、结构计算和施工监控等多个角度对钢管混凝土双连拱桥保护性拆除过程安全风险进行分析,并针对拆除过程拱顶打开、拱肋节段拆除、扣索、风缆及水平索拆除等关键步骤施工风险高、难度大的特点,提出了拱顶增加临时锁扣构造、零应力状态控制法和位移循环放张法三大控制措施。实践证明,该桥保护性拆除风险评估精准合理,提出的控制措施适用,对该桥的顺利拆除提供了技术保障,同时也可为今后类似桥梁的拆除提供参考。

某钢结构双拱轴人行景观桥结构设计

拱桥以独特的曲线形态及多变的造型,广泛应用于景观桥梁中。以上海市临港新城某景观人行桥为例,介绍了钢结构人行拱桥的设计及计算分析。通过对造型设计、结构分析及施工便捷性等研究分析,确定了桥梁结构形式及截面尺寸,可以为相似桥梁设计提供参考。

现浇双曲拱桥拆除施工技术

对原天门大桥进行现场踏勘分析,认为其结构存在较多病害,无法满足当前交通量和荷载等级的需求,已严重影响其正常使用,因此需要进行拆除新建。论文以天门大桥拆除新建工程为研究对象,在桥梁拆除施工经验和理论分析及有限元计算分析的基础上,主要研究了双曲拱桥拆除施工方案、拆除施工控制及稳定性分析计算,制定了合理的拆除施工方案,成功地实现了双曲拱桥的拆除。

环境激励下双层中承式连续刚桁架拱桥模态参数识别研究

以大湾区核心地带地标式桥梁--明珠湾大桥为工程背景,该桥为双层中承式六跨连续钢桁架拱桥,主跨436m,为大湾区交通核心要道。本文开展基于环境振动激励下的明珠湾大桥模态测试试验研究。基于现场试验,精确识别明珠湾大桥的桥梁结构动态特性参数,通过实测值与midas/Civil有限元软件理论值计算值的对比,综合评估明珠湾大桥的实际动力特性。测试结果表明:明珠湾大桥实际动态特性与理论计算结果吻合程度较好,且桥梁实测刚度大于理论值,满足设计要求。本次试验对桥梁的后续运营提供了坚实的基础,也为今后同类型桥梁的验收提供有益借鉴。

双跨钢拱人行桥的拆除施工控制

以江阴城区主干道双跨钢拱人行桥为案例,分析城市中心区的拆除不利因素,从拆除难点、方案制定、过程计算、施工工艺控制等方面介绍了人行桥的拆除。

灌河特大桥连续钢桁-柔性拱主桥建造技术

连盐铁路灌河特大桥主跨(120+228+120) m连续钢桁-柔性拱,为全线跨径最大桥梁。灌河特大桥的主桥糅合拱桥与下承式桁梁桥的双重桥梁造型,整体线型平顺、外形优美、配比和谐、受力合理。本文综合考虑桥位地质、通航、地震及台风等复杂条件,全面探讨了钢桁梁-柔性拱桥设计及施工中的主要工艺,并对主桥下部基础与围堰施工、钢桁梁同步拼装、主桥不对称悬拼与合龙、抗台风措施、新型TLMD双调谐阻尼器和主墩消能阻尼防撞系统等制造及施工新技术和新工艺作了说明。研究成果可为同类工程的设计和施工提供经验和借鉴。

预应力钢拱承托法在双曲拱桥加固中的应用

介绍了应用预应力钢拱承托加固某双曲拱桥的实践,表明采用预应力技术的加固方法能够有效降低原结构的应力水平,减小后加结构的应力滞后现象,充分发挥后加材料的强度性能,结构概念明确,加固效率高,综合效果好。

钢筋混凝土双曲拱桥检测及承载能力评估

钢筋混凝土双曲拱桥是中小跨径常用的拱桥形式。然而,由于其结构、设计和施工上的缺陷,双曲拱桥运营到现在出现了很多问题。以一座实桥为例,进行了病害调查、混凝土强度评定及结构检算,对现有桥梁状况进行了评估,判断了桥梁的承载能力,提出了加固建议,可供该类现有桥梁的维护使用和加固改造工作借鉴。