斜跨拱桥的力学特性及工程实践

斜跨拱桥外形独特、新颖,是颇有竞争力的城市景观桥型。该类桥型拱肋斜跨主梁。本文针对该桥型的结构形式和受力特点,就其概念设计、细部构造等关键性技术问题展开讨论。最后以大连市红星海世界观景观桥为例对该桥型各部分结构的力学性能进行了分析,旨在使斜跨拱桥体系的设计得到进一步的优化。     

斜拉桥索梁锚固区钢锚箱参数设计和力学性能分析

斜拉索与钢箱梁之间锚固区的结构复杂,索梁锚固区安全性是整体结构安全可靠的前提。通过对索梁锚固区钢锚箱建立有限元模型进行参数设计,分析研究钢锚箱主要构件钢板的厚度、开孔空间尺寸、削坡坡度变化和承压板倒角的设置等对锚箱结构受力的影响。结果表明:合适厚度钢板满足结构强度和刚度要求,同时有利于焊接质量和经济性;承压板倒角可以有效减小应力集中;开孔空间尺寸适度保证了施工操作需要,同时对孔周应力影响较小;削坡可以保证加劲板端部应力过渡平顺均匀。 更多还原     

吊杆张拉程序对外倾单肋钢拱桥拱肋内力影响分析

以某外倾单肋异形钢拱桥为研究对象,采用有限元计算程序Midas/Civil建立空间有限元模型,对吊杆的张拉顺序、张拉次数对拱肋内力及拱肋吊点位移的影响进行了对比分析计算。考虑结构内力均衡与安全,兼顾施工方便性和经济性,得到了较为合理的张拉方案Ⅲ:交替对称一次张拉至最终吊杆力的张拉程序。     

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.     

波浪腹板工形梁支承加劲肋设计方法研究

为解决波浪腹板工形梁支承加劲肋设计问题,进行了受力机理的研究,根据受力状态的不同对加劲肋进行分类,并采用ANSYS进行了有限元模型的数值分析;将波浪腹板对加劲肋的约束作用简化为等效约束长度的平腹板,将支承加劲肋转化为在腹板平面内失稳的轴压构件并计算其稳定性;通过参数分析,揭示了等效约束长度与腹板幅长比及腹板高厚比相关,进而建立了单侧与两侧约束情况下等效约束长度的计算公式。结果表明：与平腹板工形构件不同,波浪腹板工形构件的腹板面外刚度增大,但腹板沿构件轴向刚度变小,因而对加劲肋的面外约束不足,需要重新评估加劲肋在集中荷载作用下的稳定性计算;提出的波浪腹板工形梁支承加劲设计方法具有较好的安全性和经济性。     

波形钢腹板组合梁抗震性能试验

为探讨波形钢腹板内衬混凝土和焊接加劲肋的两种构造波形钢腹板组合梁抗震性能,通过剪跨比为1.67的波形钢腹板组合梁缩尺模型拟静力加载试验,比较分析了破坏特点、滞回曲线、承载力、延性、强度与刚度退化、耗能能力、变形恢复能力等基本力学特性.研究结果表明:钢腹板内衬混凝土和焊接加劲肋的波形钢腹板组合梁分别为弯剪和剪切破坏,腹板分别发生局部屈曲和整体屈曲,混凝土板根部均产生剪切斜裂缝;内衬混凝土相比焊接加劲肋的波形钢腹板组合梁的承载力、延性和耗能能力较高;两种构造均可提高腹板稳定性,滞回曲线形状相对饱满,强度退化系数均大于0.9,粘滞阻尼系数大于0.2,残余变形率小于0.61,表明两种构造的波形钢腹板组合梁强度退化不明显,耗能能力和变形恢复能力较强.     

天津保定桥索塔锚固区钢锚箱空间分析

天津保定桥为独塔单索面钢箱梁斜拉桥,索塔锚固区采用钢锚箱结构。本文建立空间实体单元有限元模型,对索塔锚固区钢锚箱结构的应力状态和应力分布规律进行仿真分析。采用非线性接触方法模拟了钢锚箱中承压板与锚垫板之间的紧压密贴关系。结果表明,在最不利荷载组合作用下,钢锚箱的应力分布合理,索力传递流畅,承载力满足设计要求。最后提出了改善索塔锚固区受力性能的构造措施。     

下承式双肋斜张拱桥侧倾稳定实用计算方法

考虑索和吊桥的非保向力效应,利用能量法对下承式平行双肋斜张拱桥的横向稳定问题进行分析,得到了斜张拱桥横向屈曲临界荷载的实用计算表达式.研究表明,索结构的索面大小、水平倾角、索张力大小及拱上锚固位置和拱结构的矢跨比、横撑在拱切向面内抗弯刚度、横撑数量等因素对结构横向稳定性能影响很大,而横撑在拱径向面内抗弯刚度和拱肋抗扭刚度、竖向抗弯刚度等因素的影响很小;考虑非保向力效应后,拉索使结构横向稳定性能有显著提高.     

顶板与竖向加劲肋围焊端部局部应力优化分析

针对顶板与竖向加劲肋围焊端部疲劳细节,提出角钢支撑和加劲肋开孔2种应力优化方法。通过数值模拟结合疲劳试验,研究优化方法对围焊端部应力水平和疲劳性能的影响,分析角钢厚度、开孔竖向距离和横向深度3类尺寸参数对优化效果的影响。结果表明:角钢支撑约束顶板面外变形,可降低围焊端部应力水平。加劲肋开孔削弱围焊端部刚度,可降低围焊端部分配的次应力。增加角钢厚度、减小开孔竖向距离、增加开孔横向深度可提升应力优化效果。降低围焊端部疲劳应力可延迟或避免疲劳裂纹的产生,加劲肋开孔不影响裂纹扩展寿命和扩展路径。     

钢箱砼组合拱桥的拱轴线优化算法研究

提出了一种新型钢箱砼组合拱桥的最理想拱轴线的优化设计思想,分别给出了该类型拱桥拱顶区段和拱脚区段,以三次样条曲线推导拱轴线的公式,建立了拱轴线优化的线性规划数学模型,应用线性规划的改进单纯形法,开发出该类型拱桥的拱轴线优化设计程序。万盛藻渡大桥主拱拱轴线算例研究表明,笔者提出的拱轴线优化算法具有较高的精度和计算效率。     

钢管拱桥的拱肋砼灌注

具体介绍大跨度钢管拱桥的拱肋砼灌注施工工艺及操作要点.     

基于多目标最优钢桁架拱桥体系的结构优化设计

目的研究钢桁架拱体系桥梁的结构优化设计方法.方法建立以桁架拱片的体系效率和总用钢量为综合目标的多目标优化模型.以上下弦拱顶竖直间距及构件截面尺寸作为设计变量,建立设计变量与满足结构强度、刚度及稳定性要求的状态变量之间的约束关系.并采用多目标最优化的一阶分析法来进行桁架拱桥的形状控制及构件尺寸确定.结果得到了设计中的中承式钢桁架梁拱组合体系桥的优化方案;桁架拱片形状的控制是重要的,随着拱顶高差增大,结构用钢量下降,但当拱顶高差超过一定高度后,用钢量反而上升.结论将体系效率与多目标最优化计算理论引入桁架拱体系桥的整体优化是可行的,结果也是合理的;体系效率的增加并不能确保用钢量的减少,因而结构体系效率的高低并不能完全反应经济性能的优劣.     

永和大桥钢管拱肋节段吊装施工控制

结合南宁市永和大桥的施工过程，主要介绍了该次钢管拱肋吊装施工技术的要点。该次钢管拱肋吊装采用的一些关键性施工技术成功地解决了实际施工过程中的一系列难题，是对我国钢管混凝土拱桥的缆索吊机斜拉扣挂悬臂拼装施工方法的进一步完善，对今后同类桥梁的施工，具有很好的参考价值。     

泰州市穿心港桥装饰钢架拱造型设计

泰州市高港区迎江路穿心港桥为三跨装配式预应力混凝土箱梁桥,为增强桥梁景观效果,桥面采用75 m跨径的系杆拱造型.系杆拱由拱肋、吊杆、拱脚基础组成.拱肋采用变截面,吊杆采用双吊杆,成＂八＂字型并列排放,拱基直接与桥台相连,与受力拱相比节省投资,造型美观.     

波形钢腹板连续组合箱梁桥抗弯性能分析

波形钢板具有褶皱效应,不承担轴向力和弯矩作用,其有效弹性模量低于材料弹性模量。文中推导了波形钢板的有效弹性模量计算公式,提出波形钢腹板组合梁的抗弯计算方法,且依托某一座波形钢腹板连续组合箱梁桥,建立有限元模型,进行了应力、抗裂性、承载力等抗弯性能分析。     

考虑几何非线性的新型索拱桥拱轴线优化

鉴于新型索拱桥存在明显几何非线性的力学特点,针对已有拱轴线迭代优化方法收敛性不好的问题,提出在主拱圈为两铰拱的索拱桥有限元模型基础上,进行几何非线性的拱轴线迭代优化方法,以解决考虑几何非线性的超大跨径索拱桥拱轴线迭代的收敛性问题.以跨径600 m索拱桥作为算例,验证方法的有效性及收敛性.算例结果表明,与仅考虑线性迭代相比,考虑非线性迭代后的主拱圈弯矩分布更合理,最大正弯矩小35％,最大负弯矩小17％,主拱圈应变能小23％;收敛性分析结果表明,该方法比主拱圈为无铰拱有限元模型方法收敛性能更好,不同的初始拱轴线均能收敛于稳定的结果.     

大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装非线性分析

建立了大跨径拱桥吊装的空间有限元模型，采用随动坐标迭代法，计入几何非线性的影响因素,基于优化理论，建立了缆索吊装扣索力的优化数凄模型；采用前进分析方法，对大跨径钢管混凝土拱桥吊装施工过程进行分析。以某主跨368m钢管混凝土拱桥为工程算例，验证了文中方法的有效性。计算结果表明，考虑几何非线性影响后，计算得到的吊装控制点偏差值小，计算精度高。     

温度梯度作用下钢管混凝土拱桥拱脚混凝土裂缝控制研究

针对姚湾东南公路桥，采用HohaiRCFE-S程序建立拱脚局部模型，并分析拱脚在均匀升温、均匀降温及分别组合日照和气温骤降作用的4种工况下的应力状态，发现日照和气温骤降作用显著增大拱脚混凝土拉应力，提高开裂风险。为控制拱脚开裂，提出以裂缝宽度控制为目标的混凝土拉应力限制条件，对增厚外包混凝土厚度、增设剪力钉、设置拱肋弦杆支撑、拱脚混凝土顶面布置钢板和顶面附近施加预应力等5种控裂措施，分别建立有限元模型并进行应力对比和控裂效果分析。结果表明：均匀升温+日照和均匀降温+气温骤降工况下，仅增厚外包混凝土厚度或增设剪力钉不能满足拉应力控制要求；设置拱肋弦杆支撑或钢板控裂效果差；施加预应力可明显减小拱脚混凝土拉应力；施加预应力+增设剪力钉、施加预应力+外包混凝土厚度两种组合方案在4种工况下均表现出良好的控裂效果。     

兰青线峡下湟水河钢管混凝土拱桥静载试验分析

对运营1a后的兰青线峡下湟水河的一座96m双跨下承式钢管混凝土系杆拱桥,进行了静载试验检测,观测试验荷载作用下结构内力/应力、变形/位移反应,以便评价该桥总体施工质量,鉴定该桥的承载能力,为工程的运营、养护和维修提供必要的参考资料,同时也从结构角度验证该类桥在使用上的合理性、受力上的优良性。