大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段非线性稳定分析

湖北景阳河大桥为大跨度上承式钢管混凝土拱桥,净跨径为260 m,桥面宽9 m,宽跨比较小,该桥的稳定问题是施工控制的关键.本文介绍了钢管混凝土拱桥弹性屈曲、几何非线性和材料非线性的稳定分析方法,以景阳河大桥为工程背景,基于有限元理论,运用ANSYS建立空间有限元计算模型,进行大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段的弹性屈曲和非线性稳定分析,得到了各个施工工况的稳定系数和失稳模态.研究结果表明:各施工工况下该桥的稳定系数都大于10,拱肋整体失稳的可能性很小;几何非线性对该桥稳定性的影响较小,而材料非线性的影响不容忽视.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥极限承载能力

分析了大跨中承式钢管混凝土拱桥在设计荷载工况作用下的静力失稳全过程,对其受力特性及破坏机理进行了探讨,并对桥面系非保向力作用对结构稳定性的贡献进行了讨论。结合ANSYS软件的分析功能,对一360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥进行了荷载工况-恒载+全跨双向汽车荷载+全跨双向人群荷载+风荷载-作用下的极限承载能力分析,通过内力、变形等指标描述了算例的静力失稳全过程。分析结果表明,结构达极限荷载时发生的面外失稳破坏属于典型的极值点失稳问题,在此过程中,桥面系对拱肋的非保向力作用对结构面内、外刚度均有贡献,且在拱肋弹性受力阶段贡献更大。     

斜靠式钢管混凝土异形拱桥非线性稳定分析

斜靠式拱桥是在无风撑拱桥基础上发展起来的一种新型拱桥结构型式.针对此类钢管混凝土异形拱桥的特点对其非线性稳定求解机理和方法进行了分析介绍,以一座拟建的大跨径斜靠式拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分工况对其成桥状态进行了线弹性、几何非线性和双重非线性稳定分析计算.同时分析了其主要结构参数(矢跨比、斜拱倾角、横撑数量及位置)对非线性稳定性的影响.计算分析发现:斜靠式拱桥的失稳形式一般表现为面外拱肋侧倾失稳;几何非线性对斜靠式拱桥稳定极限承载力影响较小,要准确的分析其稳定极限承载力必须采用双重非线性的分析方法;横向静风和桥上荷载分布对结构稳定有一定影响而对结构变形影响显著;结构稳定性与矢跨比和斜拱倾角增加均成正比,靠近拱脚和L/4处横撑对结构稳定性影响较大.     

非线性分析在中承式钢管混凝土拱桥稳定性上的应用

当桥的宽跨比较小时，中承式钢管混凝土拱桥拱肋的横向稳定是桥粱安全性的关键，文中通过介绍淳安南浦大桥非线性分析结果，说明材料非线性对钢管混凝土拱桥稳定性的影响较大。     

杭州市钱江四桥190 m跨上部结构设计

杭州市钱江四桥为双层双主拱钢管砼组合系杆拱桥.主桥共有11跨,大小跨计算跨径分别为190 m和85 m.大跨为下承式和中承式拱桥的组合,小跨为下承式和上承式拱桥的组合.本文详细介绍了190 m跨拱桥的设计、构造及施工.     

脱粘对单圆管钢管混凝土拱桥极限承载力的影响

为了解单圆管钢管混凝土拱桥脱粘后受力模式改变带来的受力性能变化,采用有限元方法计算了脱粘对单圆管钢管混凝土拱桥面内极限承载力的影响,基于完全脱粘计算假定,构造了钢管与混凝土之间的连接单元,编制了考虑几何、材料双重非线性的面内极限承载力计算程序,并对无初应力和成桥状态下4种荷载作用方式的面内极限承载力进行计算分析.结果表明:完全脱粘使跨中集中力、L/4集中力和半跨均布荷载作用下的面内极限承载力变化不明显;而使全跨均布荷载作用下的面内极限承载力降低较大.对于单圆管钢管混凝土拱桥,在全跨均布荷载作用下,完全脱粘使得面内极限承载力下降可达10%左右.     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

本文基于某5跨连续中承式钢管混凝土拱桥,借助有限元软件MIDAS,建立了该桥的空间有限元分析模型.对其振型特征进行了分析,求出了自振频率、振型等动力参数.并通过变换拱桥的主要结构参数分析了它们对自振特性的影响.计算结果为连续中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供了参考.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥的自振特性及稳定性

对一大跨中承式钢管混凝土拱桥分别进行了自振特性分析及稳定性分析,研究了设计荷载、拱肋矢跨比、拱面内倾角对大跨中承式钢管混凝土拱桥自振特性、弹性稳定性及弹塑性稳定性的影响。研究表明,降低拱肋矢跨比或将拱面内倾均可有效改善大跨钢管混凝土拱桥的横向面外刚度,提高结构的面外振动频率,并使结构稳定性呈现不同的变化规律。综合考虑自振特性及弹性稳定性两种分析结果比单纯依靠自振特性分析结果评价结构参数取值更合理。本文讨论的360m跨度中承式钢管混凝土拱桥矢跨比宜在1/4附近取值,拱面内倾角度不宜超过10°。     

中承式钢管混凝土拱桥弹塑性地震时程分析

借助ANSYS软件,采用动态增量法IDA(Incremental dynamic analysis)方法,以Elcentro波为基本地震波,对一大跨中承式钢管混凝土拱桥进行了不同峰值加速度地震作用下的三维弹塑性时程分析。引入包括拱肋节点位移、位移延性系数及应变能在内的多个响应指标,并依据B-R准则最终确定了本文算例在地震作用下的动力稳定极限承载力,研究了大跨钢管混凝土拱桥的抗震性能及其在强震作用下的破坏机理,对大跨钢管混凝土拱桥的抗震设计给出指导。研究表明,大跨钢管混凝土拱桥在强震作用下的动力破坏是结构位移和塑性发展共同作用的结果,结构位移最大处发生于拱顶附近,塑性发展程度最深的杆件位于拱脚附近,峰值加速度对于结构构件进入弹塑性工作阶段后的变形能力无显著影响;并得出评价分析大跨钢管混凝土拱桥抗震性能及其在大震作用下的破坏机理时采用刚度、延性等多项指标更为必要和全面的结论。     

单向荷载作用下钢管混凝土拱桥的稳定性

钢管混凝土拱桥在我国有了较快的发展，它有桥型美观，跨度大的特点，其失稳形态多为面外半波失稳。本分析了在水平荷载作用下，不同横向连续系对大桥稳定性的影响。     

大跨度钢管混凝土拱桥钢管拱桁架节段吊装

以秭归青干河大桥钢管拱桁架节段吊装施工为例,介绍了该桥主跨256.0m中承式钢管混凝土无铰拱桥钢管拱桁架节段现场预拼及空中吊装的施工设备、施工方法与技术要点等。实践表明秭归青干河大桥钢管拱桁架节段吊装施工较为成功,值得推广与借鉴。     

大跨度中承式拱桥节段模型风洞试验

风致振动是大跨度中承式拱桥设计的主要控制因素之一,本文介绍了重庆菜园坝长江大桥风洞主桥节段模型静力三分力试验以及节段模型动态试验的主要内容及相应的结果,介绍了由于双拱干扰下的主拱静力三分力试验和涡振试验及其结论。试验表明,桥梁主桥具有良好的气动稳定性,主拱在风载下受力极为复杂。由于前榀拱尾流的影响,后拱阻力系数起伏较大。当两榀拱相距较近时,后拱的阻力系数为负数,随着间距的增大逐渐增大。试验结果将为大桥的抖振、涡振以及颤振分析提供依据。     

芜湖长江大桥

芜湖长江大桥,是一座公路、铁路两用桥,在极其恶劣的环境条件下,采用了跨径为(180 312 180)m的斜拉桥,其特点为塔矮,塔高与中跨跨径之比为0.11,边跨跨径大,边跨与中跨的比值0.577,铁路荷载很大,动力作用大,提高梁的刚度,采取了三点措施,以满足铁路运行的需要.     

拱桥加固施工中的配重设计方法

为了解决大跨径圬工拱桥加固施工阶段由于内力分布不佳等导致结构强度不足的问题,提出通过在结构上适宜位置布置施工临时配重的解决方法.分析了圬工拱的极限承载力与合力偏心距e之间的关系,研究结果表明:利用偏心距e与其限值[e₀]之间的相对关系可快速、定性判断圬工拱截面承载力是否足够.通过合理调整配重荷载量值与布置位置以控制加固施工过程中截面e不超过容许值[e₀]或预设值,提出了大跨径圬工拱桥加固施工配重方案设计方法.以一座2×100 m混凝土箱板拱桥加固施工中3个阶段的配重方案设计为例,检验了方法的可行性与有效性.     

天兴洲长江大桥风致抖振反应的控制

武汉天兴洲长江大桥南汊主桥是一座在建的主跨为504 m的双塔三索面斜拉桥,是国内跨径最大的公铁两用斜拉桥。该文计算了大桥的静阵风荷载、抖振力和相应的横向抖振反应,然后将MR智能阻尼器应用到该桥上来减小抖振反应,结果表明抖振反应的位移和加速度的最大减振率分别达到31.5%和42.2%,这说明MR阻尼器对大跨度斜拉桥抖振反应的控制是非常明显和有效的。     

杭嘉湖南排新兴桥工程拱肋施工方法探讨

杭嘉湖南排新兴桥工程是一座跨度为70 m的下承式系杆拱桥.针对该桥建设时遇到的临时借地费用高、安装风险大、影响社会道路通行等难题,提出了拱肋现浇的施工方法,并将其与预制吊装方案进行了技术性、经济性比较,认为系杆拱拱肋采用常规的混凝土现浇方案,在节约用地、保护环境、规避高空大吨位结构物吊装风险、节约施工成本等方面有较大优势.     

大跨度钢桁拱桥的极限承载力分析

钢桁拱桥是以承压为主的结构体系,随着跨径的不断增大,其非线性效应会变得十分突出,因此研究其极限承载力并对其安全性进行准确评估就变得尤为重要。本文以主跨436m的中承式钢桁拱桥新蕉门大桥为例,运用大型有限元软件ANSYS详细分析了该桥的极限承载力,并探讨了不同荷载分布方式对其极限承载力的影响。结果表明以分支点稳定理论为基础的线弹性分析大大高估了桥梁的安全系数;与几何非线性分析结果相比较,材料非线性对此桥极限承载能力的影响较大;不同的荷载分布方式对此桥的极限承载力影响较小。     

弧形水上升降式桥梁防撞装置防撞能力研究

针对重庆万州长江公路大桥两端部分拱圈及立柱在三峡水库蓄水淹没时可能因船舶失控或走偏航道而碰撞垮塌的情况,提出了弧形水上升降式桥梁防撞装置,旨在防止此类恶劣事故的发生,并通过Abaqus有限元软件模拟了最不利工况下船舶撞击该防撞装置的过程。数值模拟结果表明,该装置具备较好的防撞能力,具有非常良好的发展前景。     

钢管混凝土系杆拱桥温度应力的数值模拟分析

采用通用软件ANSYS计算钢管混凝土系杆拱桥拱肋结构各控制截面在温度荷载作用下的内力与应力值，并通过改变矢跨比和拱轴系数将不同设计参数情况下的温度应力进行了对比。研究表明，钢管混凝土拱桥矢跨比和拱轴系数的变化对结构体系温差引起的拱顶截面轴力和弯矩的影响相当显著，而对1／4跨和拱脚各截面轴力和弯矩的影响则较小。