拱肋损伤肋拱桥动力响应试验研究

针对某服役40余年的钢筋混凝土旧拱桥制作了有机玻璃缩尺模型,结合实际工程结构中拱肋的损伤情况,利用切口在模型中拱肋截面的不同位置来模拟损伤,对拱肋截面不同位置发生不同程度损伤情况下的拱桥模型进行了动力模型试验研究,得到了各种损伤情况下结构频率、振型、拱肋上点的动应变;基于ANSYS有限元分析软件对各种损伤状态下结构的动力特性进行了数值模拟;探讨了动力损伤指纹（频率、振型、动应变）对拱肋损伤的灵敏性和变化规律.研究结果表明,结构的一阶水平自振频率对拱肋截面损伤灵敏度较高,1/8～1/4跨度拱肋范围内拱肋截面的损伤对结构自振频率影响较其他位置略微显著;结构振型曲线对拱肋跨中截面的损伤灵敏度较高;竖直方向的振型曲线较水平方向振型曲线对损伤的敏感性高;拱肋动应变对拱肋截面的损伤较为敏感.     

某下承式钢管混凝土拱桥抗震分析

根据郑州黄河公路二桥的结构特点建立了桥梁空间有限元计算模型,计算了该桥考虑吊杆张力和拱肋初应力影响的动力特性和地震响应,并与不计吊杆张力和拱肋初应力影响的桥梁动力特性和地震响应进行了比较.计算结果表明,初应力对郑州黄河公路二桥的频率有一定的影响,但对各阶频率的影响程度不同,对第2阶频率影响最大,下降8.8%;水平地震作用下,初应力对主拱肋的轴力、剪力和弯矩影响不大;主拱肋的内力和变形都满足设计要求,说明该桥抗震性能良好.     

蝴蝶型拱桥稳定性参数分析

建立实桥有限元模型,研究蝴蝶拱桥稳定性能,对不同荷载作用、矢跨比、主拱倾角、拱肋连杆位置及构件刚度等参数进行分析.分析结果表明:选择合理主拱矢跨比与外倾角可使蝴蝶拱获得更优稳定性;跨中处肋间连杆对稳定性影响大;构件刚度对结构稳定的影响度依次为主拱肋、肋间连杆及副拱肋.     

拱肋局部特性改变对拱桥动力特性影响试验研究

针对一座服役40余年的钢筋混凝土旧拱桥进行了全面的现场检测(包括材料性能和拱桥静、动力特性).基于模型相似理论,以20∶1的几何比尺制作了单跨拱桥有机玻璃模型.为了不损坏结构的完整性,尝试利用对主拱圈局部增加质量块来模拟拱肋局部特性的变化.以大桥的动力特性作为大桥健康状况的指纹,对拱肋不同位置局部质量变化后的模型结构进行动力模型试验,得到了结构阻尼、固有频率和振型.研究表明,拱肋局部特性的变化对结构加速度放大倍数影响显著,而对模型自振频率和阻尼的影响并不明显.     

丹东月亮岛大桥稳定性分析

丹东月亮岛大桥是宽跨比为1／22．44的下承式钢管混凝土系杆拱桥，采用单片桁架式X形拱肋，利用桥面板内张拉钢铰线作为拱的系杆，以实际工程为背景，通过空间有限元法对其稳定性进行了研究，结果表明：拱肋的最优内倾角度与横撑的刚度、型式和布置位置等因素有关，最终与拱的整体横向刚度有关；在满足行车净空的要求下K撑应该尽量靠近拱脚位置，其对拱桥的横向稳定性起到比较重要的作用。     

局部腐蚀对钢管拱肋极限承载能力的影响研究

基于有限元数值分析方法,研究单圆管钢管拱肋在36种腐蚀工况下的极限承载能力,探讨腐蚀部位、面积和深度等对钢管拱肋极限承载能力的影响规律.研究结果表明:(1)当腐蚀面积和腐蚀深度相同时,拱脚腐蚀较其他位置(拱顶、拱顶与拱脚之间的位置、吊杆与拱肋之间的接头位置)对钢管拱肋极限承载能力的影响最大;(2)当腐蚀部位和腐蚀深度相同时,随着腐蚀面积的增大,钢管拱肋的极限承载能力呈下降趋势,下降幅度表现为先快后慢;(3)当腐蚀面积相同,腐蚀部位为拱脚、拱脚-拱顶之间(非吊杆连接处)时,随着腐蚀深度的增大,钢管拱肋的极限承载能力呈直线下降趋势;(4)当腐蚀面积相同,腐蚀部位为吊杆-拱肋连接处、拱顶时,钢管拱肋极限承载能力呈下降趋势,下降幅度先慢后快.     

脱粘对钢管混凝土拱温度应力及内力影响分析

选取钢管混凝土单圆管拱、哑铃型拱和桁拱3座桥例为工程背景,结合有限元法,分析脱粘对温度应力及内力的影响.研究结果表明:脱粘使得夏季的平均温度降低,冬季的平均温度升高,但总体上脱粘与无脱粘的平均温度相差很小;脱粘使得钢管的温度自应力增大,核心混凝土的温度自应力减小,且超过拱肋自重产生的应力,因此钢管混凝土拱桥温度应力的计算要考虑脱粘的影响.此外,脱粘对钢管混凝土单圆管拱、哑铃形拱的温度内力基本上没有影响,对桁肋拱的温度内力有较大的影响.     

习营钢管混凝土拱桥动力特性分析

基于有限元方法,以ANSYS为平台建立了南阳淅川段习营下承式钢管混凝土拱桥三维有限元模型,采用子空间迭代法求解桥梁的自振频率和振型,并结合桥面振动实测频率,验证了桥梁模型的准确性.计算结果显示,桥梁1阶竖向振动频率的实测值与理论值接近,模型精度较高.拱桥第1阶振型为拱肋横向弯曲,第2、3阶振型均为桥面系竖向弯曲.低阶振型主要以拱肋的横向振动或桥面系的竖向弯曲为主,说明该桥拱肋横向刚度明显小于竖向刚度,桥面系横向刚度远大于竖向刚度,体现了下承式钢管混凝土拱桥的动力性能特征.计算结果为结构性能评估与抗震设计提供了依据.     

斜放网格棱柱面密肋折板网壳的动力特性分析

为了解斜放网格混凝土拟柱面密肋折板网壳动力特性,采用有限元法计算39个算例,对比了周边支承和拱脚支承屋盖的自振频率与振型,通过有限元参数化分析考虑结构的矢跨比、支座约束、斜向密肋梁刚度、脊线梁刚度、主拱梁刚度、边梁刚度、屋面板厚度对结构自振频率影响。分析表明:与下部结构协同工作时,周边支承对屋盖整体刚度提升较大;矢跨比对屋盖振动基频的影响较小,较大矢跨比会减弱端隔面外刚度,建议矢跨比取1/6$1/4;支座约束对屋盖整体刚度的提升很大;提高斜向肋刚度有利于提高屋盖整体刚度,建议斜向肋截面高度取屋盖跨度的1/60$1/45;脊线梁截面刚度在屋盖的整体刚度中贡献较小,建议脊线的截面高度按构造确定;主拱刚度对屋盖整体刚度贡献较大,建议主拱截面高度取屋盖跨度的1/51$1/40;边梁刚度在整体结构中贡献不大,可取边梁跨度的1/20$1/15为边梁的截面高度;屋面板作为结构刚度储备在满足使用标准的情况下不应取值过大。     

祁家黄河大桥钢管拱肋制作工程的关键工艺及其质量控制

祁家黄河大桥钢管拱肋制造安装工程,大桥主跨为钢管混凝土架式拱肋,主桥钢管拱圈净跨180m,净矢高为36m,矢跨比为1/5,拱圈采用截面高度相等的悬链线,拱轴系数m=1.543,起拱线标高1740.495m。上弦管平面标高1779.995m,下弦管下平面标高1776.495m。拱圈截面由横哑铃形桁架式双肋组成,肋高3.5m,肋宽1.7m,每单肋由4根直径φ700×12空心钢管做弦管,由φ325×8空心钢管作为腹杆,连接上、下弦,拱肋成形为等截面的矩形体。拱脚段将腹杆改成缀板,拱肋在各立柱对应位置和两立柱中间位置设置平面横撑。每个横撑由三节φ600×10焊接钢管组成,两端节在工厂组装焊接,拱肋上中节在现场安装。拱圈及立柱均采用16Mnq低合金结构钢。本文以祁家黄河大桥为例,介绍了钢管拱肋制造工程的施工工艺,重点对施工关键环节及其质量控制措施进行了分析。     

空钢管桁肋式拱桥主拱部分极限承载力分析

运用大型有限元软件ANSYS,同时采用3种分析极限承载力的方法(线性屈曲法,几何非线性法与同时考虑几何非线性和材料非线性法),对设计中的空钢管桁肋式拱桥———湘江特大桥主跨的主拱进行极限承载力计算分析.分析结果表明,在计算空钢管桁肋式拱桥极限承载力时考虑双重非线性方法求解极限承载力得出的结果比线性方法更符合实际情况.     

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动响应分析

为研究部分填充混凝土钢管桁梁桥车激振动响应,以陕西某部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为工程背景,基于分离迭代法原理,采用APDL语言自编车桥耦合振动系统求解命令流实现其车激振动响应计算;对比分析了不同填充系数、桥面不平度等级、车速等因素对桁梁桥动力响应的影响。结果表明：部分填充混凝土能有效提高钢管组合桁梁桥的竖向动力刚度,降低桁梁桥的动力响应,提高桁梁桥在车辆荷载作用下的抗疲劳性能;随着填充系数增加,主桁跨中下弦杆相对刚度先减小后增大,轴力最大值呈现先减小后增大变化趋势;桥面不平度是部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动的主要影响因素,桥面不平度等级越低,桁梁桥动力响应增幅越大;部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥动力响应最大值并不随车速增加而单调递增,当车速为60 km/h或120 km/h时,桁梁桥动力响应值最大。部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥填充系数推荐取值范围为0.35 ~ 0.5。     

大跨度钢管混凝土窄拱桥稳定性可靠度分析

铜瓦门大桥是一座主跨238 m、桥面宽10 m、宽跨比1/23.8的中承式钢管混凝土提篮拱桥.该桥设计采用了只由两根钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的平面桁架拱肋.稳定安全性成为该桥结构设计的控制因素.首先根据钢管混凝土拱桥主要理论,在充分考虑材料性能、结构几何参数和计算模式的不定性基础上,建立了拱肋5个典型截面稳定性失效模式下的功能函数,获得了拱肋局部稳定性的可靠指标,各可靠指标均满足公路桥梁结构构件安全等级为一级的延性破坏目标可靠指标要求.然后采用与结构可靠度几何法相结合的响应面样本选取的新方法,进行了整体稳定性的可靠度研究,计算结果为平面桁架式拱肋的应用提供了理论基础,并进一步证明平面桁架式拱肋为大跨度钢管混凝土窄拱桥提供了一个有效的竞争方案.     

人字形密肋式折板拱壳的动力特性分析

针对人字形密肋式折板拱壳结构,采用有限元理论和子空间迭代法求得了结构的自振频率,分析了结构的振型特点,详细讨论了矢跨比、脊线刚度、边梁刚度和柱上肋梁的刚度对结构基频的影响,还讨论了建筑构造做法所产生的外加质量对结构自振特性的影响。分析表明,结构的低阶振型主要表现为竖向振型,横隔是结构整体刚度的薄弱环节,结构基频随矢跨比的降低而增加,这与传统认识不符。建议结构的矢跨比不宜小于1／6,脊线和边梁刚度对基频的影响很小,边梁的跨高比可取1／20—1／16,提高柱上肋的刚度有利于改善结构的整体刚度,结构动力特性分析时应计及建筑构造做法所产生的外加质量的影响。分析结论可为类似工程应用提供参考。     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.     

东莞水道特大桥面内受力双重非线性有限元分析

提出了飞鸟式钢管混凝土桁式拱桥双重非线性分析有限元计算方法,建立了主跨为278 m的东莞水道特大桥的有限元计算模型,对其面内受力全过程和极限承载力进行了分析.分析结果表明,在极限承载力分析中,应考虑双重非线性问题;飞鸟式拱的钢管混凝土主拱可简化为固定拱计算.     

钢管混凝土界面法向粘结强度试验研究

为研究钢管混凝土界面之间的脱粘问题,采用了对拉法和弯拉法进行了钢与混凝土法向粘结力测试,通过对试验方法和结果的分析得到了界面粘结强度值,在此基础上,进行了温度变化和核心混凝土收缩作用下的钢管混凝土截面的脱粘分析。分析表明,弯拉法是一种较好的钢与混凝土法向粘结力测试方法;混凝土强度对粘结强度没有明显的影响,钢板的表面状况对粘结强度有一定的影响,表面锈蚀的粘结强度大于表面光滑的;通过对弯拉法试验结果的分析得到钢与混凝土的法向粘结强度为0.86 MPa;在温度变化、收缩等作用下,钢管混凝土拱肋界面极易发生脱粘。首次进行了钢与混凝土法向粘结强度试验,试验的方法和结果可以为钢管混凝土拱脱粘问题的研究提供参考,促进钢管混凝土拱桥的工程应用。     

铭选大桥设计

铭选大桥为三跨拱桥，主孔为净跨９０ｍ的钢管砼中承式肋拱，两边跨为静跨４８ｍ钢筋砼上承式肋拱，不但造型美观，而且解决了恒载不平衡推力问题．根据地形地质条件，选用组合式桥台，钢筋砼空心板，柱基或刚性扩大基础，保证了下部结构与基础的受力和刚度要求，方便了施工，降低了造价