钢管混凝土下承式刚架系杆拱桥中墩拱脚局部受力分析

多跨钢管混凝土下承式刚架系杆拱桥的中墩位置构造复杂,采用杆系结构计算难以得到实际结构的应力分布。文章建立以某钢管混凝土下承式刚架系杆拱桥为背景,建立其中墩拱脚连接部位的实体有限元模型,分析在最不利荷载组合作用下的拱脚固结区域应力分布。计算结果表明:中墩拱座混凝土最大主压应力出现在钢-混结合交结面处;混凝土最大主拉应力出现在横梁支座位置;拱脚拱肋受弯作用明显,最大等效应力最大出现在下弦管的下翼缘。相关计算结果可为类似结构分析提供参考。     

某钢管混凝土拱梁组合桥系梁受力性能分析

由于不同的原因,钢管混凝土拱梁组合桥系梁易发生横向裂缝。本文以一座下承式钢管混凝土拱梁组合桥为研究对象,采用有限元软件对施工阶段和成桥运营阶段系梁的受力进行分析,讨论系梁表面横桥向裂缝发生的原因。研究表明:施工阶段,系梁的最大压应力为-11.3MPa,最大拉应力为1.801MPa,满足要求;承载能力极限状态,最不利荷载组合作用下系梁截面承载能力满足要求;正常使用极限状态,不考虑温度梯度荷载效应,虽然拱脚位置系梁压应力为10.7MPa满足要求,却出现了不允许出现的最大为0.643MPa的拉应力;当考虑温度梯度荷载效应后,系梁大部分截面出现拉应力,最大达3.91MPa,系梁应力超标。通过增大系梁结构尺寸、改善预应力束配置的方式优化系梁设计,优化后系梁应力满足要求。     

三拱肋钢管混凝土系杆拱桥拱脚局部应力分析

针对三拱肋钢管混凝土系杆拱桥的拱脚,采用有限元程序建立了中拱肋拱脚节点的有限元模型,分析了在多种工况作用下的拱脚区域的应力分布和受力机理,计算结果表明:设计时需要注意对拱脚和拱肋相接处、支座支撑处、系杆与端横梁连接处等位置采取局部钢筋网的加强等措施以分散应力。     

索力偏差对拱梁组合桥拱肋受力性能的影响

吊杆是拱桥的重要传力部件,为研究吊杆索力偏差对钢管混凝土哑铃形拱梁组合桥拱肋受力性能的影响,以某钢管混凝土哑铃形拱梁组合桥为研究对象,采用有限元分析,研究了长、短吊杆索力偏差对钢管混凝土哑铃形拱梁组合桥拱肋内力、应力和变形的影响。分析结果表明,长、短吊杆索力偏对钢管混凝土哑铃形拱梁组合桥拱肋轴力影响不大,但是对其所受弯矩影响较大。     

系杆拱拱脚节点应力有限元分析

系杆拱拱脚节点构造与受力复杂。以某一跨径168m系杆拱桥的拱脚节点为工程案例,采用有限元通用软件ANSYS建立实体计算模型,施加最不利荷载组合,研究与分析拱脚节点应力分布规律。研究结果表明,拱脚节点以纵桥向受力为主,且结构内部应力水平低;从系杆锚点处及拱肋与节点相交面往节点中心结构应力逐渐衰减,中心区域应力值仅为0.15Mpa;同时牛腿与拱脚以及拱肋与拱脚相交区域应力集中现象明显。     

施工临时措施对中承式混凝土梁拱组合桥受力的影响

三跨中承式预应力混凝土连续梁拱组合桥的拱脚截面是受力控制截面,不当的构造和施工措施往往会使其出现不利的受力状态;同时中墩基础的约束作用也使纵梁预应力效应下降,并加剧拱脚的不利受力。为改善梁拱组合桥在施工和使用阶段的受力状态,使用结构分析程序建立有限元模型,对不同的构造和施工措施进行比较分析。结果表明,在施工阶段拱座和承台之间设置临时滑动槽,允许拱座在施工阶段沿纵桥向能够滑动,可以减小拱脚截面弯矩,提高纵梁预应力施加效率。最后得出上述施工临时措施可以有效改善中承式混凝土梁拱组合桥施工和使用阶段受力的结论。     

120m钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析

拱脚位于拱肋与系梁相交节点处,承受着拱肋与系梁等多个方向传递的内力,其受力状态将使相应的节点构造变得比较复杂。本文采用Midas/Civil建立整桥施工的梁单元模型,提取最不利受力状况下的拱脚内力,在Midas/FEA中建立拱脚的局部实体单元模型,分析拱脚在不利荷载工况下的应力状态。结果表明:哑铃拱肋锚固端易引起周围混凝土产生裂缝。     

哈大客专新开河特大桥拱脚模型试验研究

针对哈大客运专线新开河特大桥跨度138m钢箱叠拱桥拱脚,设计加工了1∶2的拱脚模型以模拟实桥受力状态的静力加载试验,并建模进行有限元分析,得到拱脚结构应力流分布情况,了解拱脚结构的受力和传力途径。研究表明,拱脚应力流具有指向性,主应力基本上顺着拱肋方向向支座方向和系梁方向传递;上下拱肋对应拱脚处隔板应力分布比较均匀;最大应力发生在拱脚装饰板处。设计荷载作用下拱脚结构受力状态满足设计要求,并具有大于2.45的安全储备。     

CFRP吊索钢管混凝土系杆拱桥模型试验研究

碳纤维筋(CFRP)具有优良的物理力学性能,可作为钢管混凝土系杆拱桥中的吊索。一种CFRP筋的树脂封装型锚具也已开发,它可调整CFRP吊索索力大小,并有可能应用于CFRP吊索钢管混凝土系杆拱桥。本文的试验研究对钢管拱桥模型及钢管混凝土拱桥模型的受力与变形性能分别进行了测试与对比分析。在系梁施加预应力过程中,对CFRP吊索拉力、系梁与钢管拱的竖向挠曲变形及应力的变化进行了测试。与钢管混凝土拱桥相比,相近荷载作用下钢管拱桥吊索拉力较大,系梁的竖向变形较大,钢拱相应截面的压应力较大,系梁裂缝宽度较大。试验结果表明CFRP吊索钢管混凝土系杆拱桥的受力与变形性能较好,为CFRP吊索在系杆拱桥中的推广应用提供了一系列试验依据。     

大跨钢管混凝土拱桥拱脚设计及局部应力分析

上承式钢管混凝土拱桥拱脚受力较为复杂,为了保证拱脚在整个施工阶段的安全性,需要对施工阶段拱脚的应力分布进行计算分析。对拱脚设计和施工阶段进行介绍,提出杆系转实体分析模型。首先提取出拱脚最不利工况。后利用有限元软件Madis FEA建立拱脚空间实体模型,对所取工况进行分析。得出拱座最大拉应力较小,拱座以受压为主,应力值未超出《公路钢结构桥梁设计规范：JTG D64—2015》^[1]允许应力,预埋钢管、连接管和拱脚钢管组合应力均未超过钢材屈服应力。封脚混凝土最大压应力未超过文献[1]允许的应力值。主拱混凝土最大拉应力较小,主拱混凝土处于受压状态,应力值均未超过文献[1]允许的应力值,本方法可指导设计与施工。     

巫溪大宁河特大桥台阶式拱座局部应力分析

为了更好地控制拱座结构尺寸设计,明确大跨度钢管混凝土拱桥台阶式拱座局部受力性能,以巫溪大宁河特大桥实际工程为例,采用大型通用有限元软件分别建立了拱桥的全桥模型和拱座实体模型,对全桥进行静力分析得到拱脚处最不利荷载组合,将其加载到拱座实体模型,进行局部应力分析。计算结果表明:拱座主要表现为压应力,满足标准规范要求;最大主拉应力位于拱肋下缘部位,达4.167MPa,超出了设计混凝土抗拉强度设计值;设计过程中可对应力较高区域配置加强钢筋,均匀分布拉应力,减小结构内部应力集中。     

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥施工过程的模拟

钢管混凝土刚架系杆拱为自架设体系,拱脚与墩固结,系杆拉力抵消拱的大部分水平推力,施工过程中拱肋弦杆由钢管渐次向钢管混凝土转变,截面强度和刚度逐步形成,系杆拉力也在不断变化。文中以某跨度135 m的下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为例,详细模拟该钢管拱桥的施工过程,并以图表形式示出施工过程中拱脚和拱顶截面弯矩、系杆拉力等典型受力曲线。     

钢管混凝土系杆拱桥施工监控分析

结合某跨径96 m钢管混凝土系杆拱桥工程实例,介绍了系杆拱桥的主要施工过程,并从拱肋与系梁的变形、拱脚水平位移、拱肋与系梁的应力以及吊杆的内力等方面,进行了施工监测设计,可为同类桥梁的施工监控过程提供参考。     

铁路大跨连续梁-拱组合桥主梁横向受力研究

以跨径(82.9+172+82.9)m预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用软件MIDAS建立了单箱单室截面连续梁桥和连续梁-拱组合桥两种空间有限元模型,对两种桥梁横向受力及传递规律进行研究。分析结果表明:边跨梁段,连续梁桥与连续梁-拱组合桥横向内力及横向应力基本一致;中跨梁段,连续梁桥的轴力较小,横向弯矩较大,连续梁-拱组合桥应力较小,分布较均匀;边腹板位置处环框模型均可以包络连续梁桥和连续梁-拱桥顶板应力。对于连续梁-拱桥,环框模型在1/8~3/8边跨、1/6~1/2中跨范围内适用,其余位置,环框模型计算结果偏小;拱桥底板拉应力比连续梁桥拉应力大,且大于环梁模型计算结果,设计中应予以注意。     

某在建梁拱组合桥梁拱脚裂缝原因分析

梁拱组合桥梁拱脚节点受力复杂,拱脚裂缝较为常见。以某在建下承式钢管混凝土连续梁拱组合桥梁为实例,对该桥裂缝分布、主梁及拱肋线形以及相关实体参数进行了检测,采用有限元软件建立了拱脚细部模型,分别考虑了设计流程状态工况与实际施工工况,将计算结果与检测结果进行了对比分析,发现内力分布与裂缝开展情况相符,由此得出拱脚裂缝产生的原因。     

某简支钢管混凝土拱桥数值分析与施工监测研究

以某铁路跨丰碱公路双线简支钢管混凝土拱桥工程为例,对该桥钢管混凝土系杆拱施工过程中的主梁和拱肋应力和位移变化进行了数值分析与施工监测.结果表明:主梁、拱肋的最大实测应力值和位移值均在许可范围内,整个施工过程应力和位移控制较好;张拉吊杆完成后,应力会急剧增加;系梁满堂支架在拆除过程中,系梁的位移变化较大,在施工中应重点关...     

连续梁拱组合体系桥的荷载试验分析

连续梁拱组合体系桥梁是一种结构受力合理、外形美观、新颖的结构体系,主要受力构件是由纵梁、拱肋、吊杆及拱脚构成.它既克服了传统拱桥巨大的拱端推力,又改善了连续梁桥较大的弯矩和剪力的受力状况,最大限度的发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,经济效益显著.该文通过对连续梁拱组合桥某大桥进行成桥静力和动力荷载试验,并将试验结果和理论分析结果进行比较分析,为评价该桥的整体结构性能、验证设计理论和确定结构安全度提供可靠依据.     

连续梁拱组合荷载试验技术研究

连续梁拱组合体系桥梁是一种结构受力合理、外形美观、新颖的结构体系,主要受力构件是由纵梁、拱肋、吊杆及拱脚构成。它既克服了传统拱桥巨大的拱端推力,又改善了连续梁桥较大的弯矩和剪力的受力状况,最大限度地发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,经济效益显著。该文通过对连续梁拱组合桥某大桥进行成桥静力和动力荷载试验,并将试验结果和理论分析结果进行比较分析,为评价该桥的整体结构性能、验证设计理论和确定结构安全度提供可靠依据。     

钢管混凝土刚性系杆拱桥施工监控技术

尼尔森体系钢管混凝土刚性系杆拱桥能提供较大的纵向刚度、良好的动力性能来满足铁路重载和高速运行的要求。某桥采用先拱后梁、系梁悬臂现浇方法施工。重点阐述了在各个施工阶段拱肋及系梁控制截面的施工监控要点,拱脚位移监测、吊杆力监测及基础沉降监测方法,并对系梁线形、拱肋及系梁关键截面处应力误差提出预警机制及调整原则,确保施工精度,从而使工程施工质量满足设计和施工规范要求。     

上承式钢管混凝土拱桥设计计算

某上承式钢管混凝土拱桥主拱计算跨径为170 m,主拱选用悬链线形作为拱轴线,拱肋采用四肢全桁式等截面钢管混凝土结构,由左右两条拱肋及横向联接系构成。拱肋中心距7.2 m,肋全高3.8 m,全宽2.8 m,拱肋腹杆采用钢管。拱上立柱为钢管混凝土格构式柱,上部构造采用3×4×15.3(m)先简支后桥面连续预应力矮T梁。采用有限元计算软件Midas Civil进行建模计算,分析桥梁在施工阶段、运营阶段受力情况,结合规范要求对桥梁结构进行设计。