上承式拱桥新型加固改造方法及试验验证

早期的上承式拱桥受限于设计荷载等级偏低、维护养护不到位和已运营多年等，其力学性能已不能满足现代交通需求，针对这一问题本文提出了一种新型的加固改造方法，即在拱肋与主梁间增设V杆、桥面上安装桁片，使以拱肋为主要承重构件的受力体系转变为双层桁架整体受力体系。为评估该方法的加固效果，以某50 m上承式拱桥为研究对象，运用有限元手段对比分析加固前后的力学性能。为进一步验证新加固改造法对提高原结构力学性能的有效性，完成10 m试验桥的荷载试验并对比分析结果。两种结果均表明：新型加固改造方法可以大幅提高桥梁承载力与刚度。对实桥进行有限元分析时，加固改造后拱脚和跨中最大压应力分别减小2.9、2.3 MPa,主梁最大上、下挠分别减小35.08%、27.42%;对试验桥进行静载加载时，加固改造后拱肋上缘与下缘最大应力分别减小82.68%、78.14%,拱肋最大上、下挠值分别减小97.47%、90.30%。故该加固改造方法积极有效，可尽早应用于工程实际。     

增设斜撑的钢桁架-RC管柱结构受力性能研究

为研究斜撑对钢桁架-RC管柱结构受力性能的影响,通过模型结构拟动力试验、伪静力试验和有限元计算分析研究该类结构体系的抗震性能以及竖向荷载与风荷载作用下的基本受力性能,并与未带斜撑的空冷支架结构进行对比.结果表明:设置斜撑后,钢桁架-RC管柱结构的滞回耗能性能和承载能力均有了较大提高;管柱出现反弯点,底部弯矩减小,管柱裂缝开展范围得到有效限制,钢桁架与管柱连接节点部位破坏减轻;结构的侧移曲线在牛腿处明显分为两段,随着地震强度的增大,侧移由弯剪型趋于剪切型;结构在地震作用下的侧移角小于未带斜撑的结构,变形性能较好;竖向荷载下钢桁架平台悬挑端挠度及风荷载下结构侧移的减小幅度均大于50%.增设斜撑能够明显改善钢桁架-RC管柱结构的基本受力性能与抗震性能.     

高速铁路下承式板桁结合梁的受力分析

为了了解下承式板桁结合梁的受力性能,根据京沪高速铁路上的1座简支下承式板桁结合梁桥,设计制作了1个4节间下承式板桁结合梁模型,并分3个阶段10种荷载工况进行了模型试验,对主桁和纵梁的挠度,横梁的竖向、水平位移,纵、横梁、主桁各杆的应力,混凝土板上的应力、裂缝分布及宽度进行了分析,研究了混凝土板与主桁结点是否直接相连以及制动撑对结构的影响.试验结果表明:主桁的挠度和内力与按平面桁架计算的结果相比相差不大;在桥面系中,最大应力发生在横梁2上,混凝土的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;在竖向荷载作用下,制动撑的作用不大,但在水平荷载作用下,制动撑的作用明显;设计时可不考虑各种偏载的影响.     

下承式钢桁结合梁桥面系的对比分析研究

钢桁梁-混凝土板组合梁桥是混凝土桥面板与钢桁架结合共同受力的一种新型组合结构。现对80m双线下承式钢桁结合梁-混凝土桥面板两种结合形式的有限元计算结果对比分析,研究桥面系和下弦杆的受力差异,通过对比分析得知,全结合桥面系结构较为合理。     

三跨连续无腹杆预应力混凝土刚架拱桥的静动力特性

无腹杆预应力混凝土刚架拱桥是传统的钢筋混凝土刚架拱桥应用中的一个新发展.以尤溪洲闽江大桥主桥为工程背景,通过对结构基本设计参数的对比分析和动力特性分析,研究了三跨连续、无腹杆预应力混凝土刚架拱桥在恒载作用下的结构静动力特性.研究结果表明:①该桥型具有很大的竖向刚度和抗扭刚度;②在结构受力上兼具梁和拱的特点;③拱轴线形状对结构恒载内力的影响相对较小,但矢跨比和跨径比的变化对结构恒载内力的影响很大.     

刚架拱桥拱索加固体系的受力特性

对某钢筋混凝土刚架拱桥提出了采用拱索体系的加固方法,用空间有限元对其受力特性进行了分析,并与试验测试值进行了比较.研究结果表明,对于用钢缆索斜拉法加固刚架拱桥的新结构,其空间受力效应明显;对处于软土地基上的桥的动力特征分析,必须考虑桥台与地基土壤之问的弹性抗力作用;原拱桥的面外刚度比面内刚度大,反映原拱桥具有足够的横向刚度.     

大跨度桁式组合拱桥空间受力分析

本文分析了大跨桁式组合拱桥的空间受力特性,提出了平面杆系计算中未能周全考虑的因素,结合大跨度桁式组合拱桥的动力特性测试数据,分析了结构损伤对桁式组合拱桥动力特性的影响。     

上承式V拱桥体系转换及成桥力学性能分析

针对拱桥随着跨径增大而刚度下降,且在移动荷载作用下变形明显的问题,提出上承式V拱桥,在传统上承式拱桥的主梁和拱肋之间加入V形杆件,形成以主拱为下弦杆,V形杆件为腹杆,主梁为上弦杆的桁式结构,以提高结构的整体刚度和减小结构在移动荷载下的变形.以300 m跨径上承式拱桥为例,采用有限元软件研究结构进行体系转换的合理时机及成桥力学性能.结果表明:按顺序施工完拱肋、立柱及主梁后,加入V形杆件完成体系转换再进行二期恒载的施工方案较为合理,且该施工方案的施工阶段的应力及稳定性满足要求;300 m跨径上承式拱桥的强度、刚度、稳定性及动力特性均满足要求,且较传统拱桥具有更好的力学性能.     

钢桁架-混凝土板组合屋盖结构静力特性研究

详细介绍了一跨度为44m立体钢桁架-混凝土板组合楼盖的结构形式。采用基于壳单元和杆单元的有限元模型对组合空间桁架结构与普通钢桁架结构进行理论分析,对比得到了组合空间桁架结构的位移、轴力及混凝土板应力。介绍了组合空间桁架各杆件及上弦节点设计。研究表明。组合空间桁架上层混凝土板受压,应力分布比较均匀,可以充分发挥材料的强度,有效地节省材料;上弦杆轴力较普通钢桁架小的多;下弦杆轴力分布由支座向跨中逐渐增大;腹杆轴力分布由支座向跨中逐渐减小。     

600 m级四线铁路新型桁架桥力学原理及性能

对铁路桥梁来说,随着跨度的增大会导致桥梁刚度下降及梁端转角超限等问题,限制了超大跨径高速铁路桥梁的发展,为突破此瓶颈,提出了超大跨径新型桁架桥,该结构体系具有良好的力学性能,而且其刚度远超拱桥,特别适用于铁路桥梁。新体系桁架桥在桁架角点处设置刚度很大的斜杆,有效约束主梁线位移,在中部设置双层桁架,在两侧设置三角桁架,从而增强了结构的抗弯能力、刚度及稳定性。此外,该结构体系以钢结构为主,可采用预制拼装的方法,施工方便快捷。阐述了新型桁架桥的结构形式及其力学原理,并利用有限元软件Midas/Civil对650 m新型桁架桥进行分析研究,结果表明：新型桁架桥强度、竖向刚度、梁端转角、稳定性、整体性及动力特性均满足要求,且较传统拱桥具有更好的力学性能。     

辅助钢梁加固重载铁路桥梁的动力响应分析

既有重载铁路混凝土简支双T桥梁已不能满足现在重载运输的要求,故对既有重载铁路桥梁提出一种加固方法——辅助钢梁加固法.采用列车-轨道-桥梁系统的时变动力分析理论,建立列车-轨道-桥梁系统的空间振动分析模型.本文计算了桥梁加固前后的动力响应和加固后不同速度条件下桥梁的动力响应,将计算结果与现场实车试验作了对比.计算及试验结果表明,采用辅助钢梁加固法能同时显著提高混凝土双T梁的横向和竖向刚度.因此该加固方法是合理可行的.     

CFRP加固RC简支T梁桥受力性能试验研究

为深入研究粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土T梁桥的加固效果,结合某桥梁大修工程,通过在简支T梁梁底粘贴4层碳纤维布以提高其正截面承载能力.为检验加固效果,分别在加固前后对试验孔进行荷载试验,加固前后均采用两辆重约330kN的同型号三轴载重汽车作为试验荷载,重点检测了加固前后主梁跨中挠度、梁底混凝土及碳纤维布应变以及裂缝扩展情况.荷载试验结果表明,在简支钢筋混凝土梁桥上粘贴碳纤维布可有效抑制混凝土开裂,增加破损主梁的抗弯刚度,提高上部结构整体受力的能力.     

锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能及拱效应分析

对锈蚀率为0%,3%,6%,9%,12%,15%,18%的钢筋混凝土梁进行力学试验,分析试验梁的挠度、钢筋应变等指标随荷载及锈蚀率的变化规律,揭示不同锈蚀率钢筋混凝土梁受荷过程钢筋应力传递规律,以及荷载等级、钢筋锈蚀率与锈蚀钢筋混凝土梁的拱效应关系.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋与混凝土间粘结性能退化,钢筋应力呈现由跨中向两端传递的趋势,锈蚀梁承载机理趋于拱效应,锈蚀钢筋混凝土梁的拱效应随着荷载等级与钢筋锈蚀率的增加而增强.     

提高拱梁固结拱桥刚度的有效方法

拱梁固结拱桥通过主梁作为刚性系杆来平衡拱的推力,但也带来结构刚度下降的不利影响,这使该类拱桥在高速铁路上的应用受到了一定的限制,为了解决这个问题,提出一种新的拱桥加以解决.其做法是,首先在每条拱肋和主梁之间增加10根刚性斜杆与拱肋及主梁节段形成11个三角形结构,尽可能通过三角形角点对拱肋均匀约束,提高拱肋的线刚度;其次,保证有三角形角点落在原结构拱肋位移包络图的最大位移处及主梁跨中位置处,使主梁或拱肋的薄弱点得到加强,线刚度亦得到提高.研究表明,新型拱桥在材料增加很少甚至相同的条件下,其整体刚度均能大幅度提高.还对疲劳和温度响应作了深入的研究,通过有限元分析表明,该结构对疲劳和温度也有很好的适应性.新型拱桥良好的刚度特性对高速铁路桥特别适用.     

上承式大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应分析

以三峡工程对外交通公路黄柏河特大桥为研究背景,通过建立空间结构有限元模型,计算和分析了上承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特征,并分别运用反应谱法和时程反应法分析该桥的空间地震响应,采用了十余条地震记录进行计算,讨论其主要结构形式、不同的地震波、各种场地以及各参数对地震反应的影响和规律,为大跨度上承式钢管混凝土拱桥的抗震设计和研究提供了理论依据.     

桁式钢管混凝土系杆拱桥拱轴线及吊杆索力优化

目前,针对桁式拱系杆拱桥拱轴线形和吊杆索力优化研究相对单一,为得到下承桁式钢管混凝土系杆拱桥的最佳成桥状态,对拱轴线形和吊杆索力进行一体优化。通过基于影响矩阵的最小结构体系应变能原理对吊杆索力进行优化,并利用Matlab中无约束优化算法进行求解;采用桁式拱肋主管偏心距最小法对拱轴线进行优化。经过迭代计算,得到一组满足偏心距阈值的无约束优化吊杆索力和拱轴线形。结果表明：优化后的吊杆索力较优化前更加均匀且均有不同程度的减小,短吊杆索力减小近30%,其抗疲劳性能得到大幅提高;成桥状态下主拱受力良好,上、下弦杆的跨中弯矩小且均匀,轴力值有所降低;优化后主梁端部截面弯矩值有所增大,轴力值基本不变,优化效果不明显;主拱上、下弦杆钢管和混凝土截面分配应力均小于材料承载力,均符合规范要求。     

深水区高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥弹性地震响应研究

针对深水库区高墩大跨径预应力混凝土刚构桥的结构特点,考虑桩-土相互和动水之间的耦合作用,采用等代刚度法和大型通用有限元程序ANSYS,对某预应力混凝土刚构进行了线弹性地震响应分析,分别研究了横梁设置位置对下部结构和上部结构顺桥向和横桥向的地震响应特点。研究结果表明:随水深与墩高比h/H的加大,顺桥向地震波作用下,主梁根部及各跨跨中竖向弯矩增幅较大,其余变化较小;横桥向地震波作用下,边墩墩顶以及中墩墩顶和墩底横向弯矩增幅较大,其余变化较小。     

大跨度钢管混凝土拱桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性（固有频率和振型）是结构动力分析和抗震分析的重要参数。以东莞水道特大桥（主桥）为研究对象,通过建立空间结构模型,计算分析了钢管混凝土拱桥的动力特性,为该类桥梁的抗震设计研究提供了分析的基础。计算结果表明：该种桥型横向刚度较竖向刚度弱,桥梁低阶以拱肋横向振动为主。     

改造拱上结构加固双曲拱桥的技术探讨

危旧双曲拱桥改造的方法很多,如增大截面法、黏贴法、改变截面形式法等,这些方法主要针对主拱圈的加固与改造,效果也很明显.为充分发挥拱上建筑的"联合作用"的潜在能力,对双曲拱桥拱上建筑进行改造,可以达到加固双曲拱桥的目的.通过拱式拱上建筑改为梁式拱上建筑的方法加固上曲拱的探讨与实践,论述了拱上结构改造的原理、依据、方法及设计要点.该方案应用于旧桥改造中,对结构损伤小,加固效果显著,最低限度的交通影响,最低的改造费用,可取得较好的经济和社会效益.该法对广大的技术人员设计有一定的参考价值.