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.     

钢管混凝土拱桥弹塑性分析

建立分块分段的纤维模型,对具有哑铃型截面拱肋的拱桥进行弹塑性分析.建立U.L.列式三维虚功增量方程,采用荷载和位移加载控制,结合Newton-Raphson增量迭代法,求解杆系结构大位移问题.计算单圆管截面钢管混凝土拱肋弹塑性状态下的荷载-挠度全过程分析曲线,计算结果和文献[7]结果吻合较好,验证了模型的正确性.在工程分析中,有效地计算了深圳FR桥的哑铃型截面钢管混凝土拱肋的承载力系数.     

钢管混凝土拱计算合龙温度试验研究

对钢管混凝土拱肋成型过程混凝土水化热作用下的结构温度场和温度效应进行了连续的试验观测。试验采用单圆管截面的钢管混凝土拱肋进行测试,完成了从空钢管合龙至形成钢管混凝土拱肋的过程。在试验实测数据的基础上论述了钢管混凝土拱肋成型过程中的结构温度场和温度效应变化规律,并讨论了钢管混凝土拱桥计算合龙温度的确定方法。试验及分析结果表明,水化热对拱肋成型后钢管的残余温度应力影响很小,而对混凝土的残余温度应力有较大影响;在确定钢管混凝土拱的计算合龙温度时,可以将管内混凝土浇注后7 d的大气平均温度作为拱肋成型时的结构温度,取水化热结束后的结构残余温度内力作为对应的截面温度内力进行计算。     

大跨度钢管混凝土拱桥钢管初应力的释放转移

为了提高大跨度钢管混凝土拱桥主拱受力性能,提出了钢管初应力释放转移的新思路:在混凝土灌注前对钢管采取脱粘措施,混凝土灌注完成达到强度后,将钢管"切断",使钢管初应力转移至核心混凝土,然后将钢管重连,使钢管与混凝土共同承担后续荷载。采用有限元方法按以上思路对1座单圆管钢管混凝土拱桥和1座桁架式钢管混凝土拱桥进行了桥例分析。研究结果表明,如果不计钢管与混凝土之间的摩擦,钢管"切断"后,钢管初应力能够有效地释放转移至核心混凝土;钢管初应力释放转移后,与原设计相比,在成桥状态下拱肋钢管应力大幅降低,对于本桁架式桥例最大应力降低幅度为14.5%;管内混凝土应力大幅提升,但并未超过考虑套箍效应后的混凝土抗压强度。证明该方法能够显著提高大跨度钢管混凝土拱桥拱肋截面的组合效率,改善主拱的受力性能。     

钢管混凝土提篮拱损伤识别方法

为了对钢管混凝土提篮拱桥的损伤识别和诊断,建立了单圆管拱肋的空间有限元模型,并进行动力特性分析,利用空间曲线曲率模态差法对拱肋不同位置和不同程度的损伤工况进行识别和诊断。以一个钢管混凝土提篮拱桥作为算例,利用有限个测点和低阶振型对钢管混凝土拱肋不同位置和不同程度的损伤进行识别和诊断。研究结果表明:考虑空间效应的曲率模态差是提篮式拱桥拱肋损伤识别的有效方法,能准确识别多处损伤的情况;利用空间曲线曲率模态差法在桥梁现场布置若干测点测量的各振型位移模态能达到损伤诊断的目的;提出用空间曲线曲率模态差的变化方程对拱肋的损伤程度进行识别和诊断,适合用在钢管混凝土拱桥的健康监测系统中;空间曲线曲率模态差法通过位移自由度的退化,适合对平行拱和连续梁桥进行损伤识别和评估,具有通用性。     

钢管混凝土拱桥温度问题研究综述

对钢管混凝土拱桥温度问题的研究现状进行了综述.从钢管混凝土拱肋截面温度场分析、核心混凝土水化热计算模型、钢管混凝土拱桥温度应力的计算、温度变化与脱粘关系等方面,分析了现有研究已解决和尚未解决的问题.指出今后的研究应开展温度场的实桥测试分析,综合考虑桥梁所在区域、桥梁结构形式和拱肋截面形式等因素,提出温度场的简化计算方法,同时要研究温度变化与脱粘的关系.     

钢管混凝土拱空间受力性能分析

以钢管混凝土单肋模型拱和双肋模型拱为分析对象,以通用有限元程序为分析手段,对钢管混凝土拱空间受力进行了双重非线性分析.分析结果表明,采用该计算方法计算的结果能基本反映结构的受力性能,尤其是双肋拱.在空间荷载作用下,几何非线性影响在钢管混凝土拱空间受力行为中的影响上升;分枝点屈曲临界荷载几乎不随横向力的变化而变化,稳定极限承载力随横向力的增大而明显降低.     

钢管混凝土拱桥拱脚外包混凝土最小厚度研究

一些钢管混凝土拱桥运营后,拱脚处钢管外包混凝土出现了明显可见过宽的裂缝,影响结构的使用与耐久性,但相关规范未对外包混凝土设计提出要求.本文以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,运用Midas/Civil建立全桥模型并提取拱肋截断面最不利内力组合,再运用ANSYS建立拱脚局部模型,分析钢管与外包混凝土界面、拱肋截断面各内力分量对拱肋附近外包混凝土应力的影响,研究拱肋附近外包混凝土应力随外包混凝土厚度增大的变化规律.计算结果表明,拱脚裂缝主要由拱肋轴力引起,钢管受压膨胀挤压外包混凝土使其产生拉力,加大钢管外包混凝土厚度能有效减小拉应力.通过多工况的计算给出了满足抗裂限裂要求的最小外包混凝土厚度.     

钢管混凝土拱桥大型水化温度场试验及数值模拟分析

为了研究钢管混凝土拱肋大体积混凝土水化热问题,避免混凝土内部温度和温度应力剧烈变化导致钢管混凝土脱黏和混凝土开裂的发生。以川藏线重点工程,藏木特大桥为背景,在桥址进行了与实桥同管径的大尺寸试验拱段长期连续温度场监测试验,对核心混凝土水化放热规律、水化放热模型、水化热温度效应及核心混凝土水化放热影响因素进行研究。结果表明:核心混凝土水化放热呈现出显著规律且复合指数式水化放热模型能够较好地反映西藏地区管内混凝土温变状况。在降温时段,大管径钢管混凝土结构会在钢管和混凝土黏结处产生较大的拉应力,降低混凝土入仓温度、避免较低环境温度下进行拱肋混凝土灌注可以显著降低截面温差,并且在钢管外包裹保温层可改善水化热造成的不利影响。     

钢管混凝土系杆拱桥拱肋施工及截面检算

在钢管混凝土系杆拱桥施工过程中,拱肋施工是极其重要的一部分,拱肋的施工质量对桥梁后期整体受力稳定具有重要的影响。本文介绍了拱肋整个施工过程的方法和步骤,重点强调了在施工过程中应注意的问题。在拱肋截面检算过程中如何降低哑铃型截面的计算难度是本文的一个难题,运用等效单圆管法巧妙的解决了这个问题,并对拱肋截面进行偏心受压和轴心受压理论计算,同时,利用Midas/Civil建立全桥有限元模型,将计算结果与有限元模型计算结果进行对比,验证了拱肋的安全性。该类工程应用广泛、认可度高,可为同类工程提供参考。     

钢管拱肋安装及空间定位控制

随着近年来钢管拱桥在我国桥梁建设上的不断应用,钢管拱肋的安装技术以及空间定位控制技术也进一步得到完善.然而,在钢管拱肋的安装阶段时常会出现钢管拱在一定程度上没能按照加工预拼线形控制的现象,或者出现钢管拱的长度变短现象,最后导致钢拱肋在合拢阶段需要对接头进行特别的技术处理,也因此使得拱肋轴线也在一定程度上出现了较大的误差.所以说,钢管拱肋安装及空间定位技术是钢管拱桥建设的过程中需要解决的首要问题.因此,本文将进一步从理论上对钢管拱肋安装技术以及空间定位的控制问题进行必要阐述.     

焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋力学性能的影响

超大跨拱桥钢管拱肋本身对温度比较敏感,且误差累积效应明显,因此拱肋在焊接施工过程中的焊接缺陷对结构性能产生的不利影响将十分突出,甚至威胁结构安全性。为研究焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋整体力学性能影响,采用ANSYS有限元软件分析了拱肋钢管焊接残余变形大小与分布,并引入结构整体分析当中,得到了焊接残余变形对整体结构的影响规律,并从拱肋焊接制造方面提出了减小焊接变形的具体措施。结果表明：钢管-钢管对接焊接沿轴向焊接残余变形最大,为1.26mm;焊接缺陷使拱肋最大节点变形与最大杆件内力分别增大34.6%和22.9%;提出的施工措施对类似500m级拱桥工程减小焊接变形具有一定的指导性作用。     

钢管混凝土拱桥吊装过程拱肋线形影响因素分析

用缆索吊装斜拉扣挂法施工的钢管混凝土拱桥是一种预制拼装自架设结构。在拱肋吊装阶段最为关键的就是拱肋吊装时的线形控制。通过分析拱肋在吊装阶段由于实际吊装温度与设计温度不一致导致的系统温差、扣塔偏位、拱上临时荷载对拱肋控制线形的影响,并且提出系统温差在吊装过程中的修正方法。研究表明控制和减小扣塔偏位和拱上临时荷载,可减小吊装节段对拱肋控制线形的影响,提高拱肋吊装的吊装精度。     

钢管混凝土单圆管肋拱桥设计计算探讨

对钢管混凝土单圆管断面的肋拱桥设计计算,通过实例计算和理论分析,探讨了应用公路桥梁规范和建筑行业钢管混凝土结构有关规程与规定的计算方法,可供此类桥梁设计计算和今后理论研究参考．     

钢管混凝土拱桥温度效应研究

总结分析当前钢管混凝土拱桥温度效应的研究意义及主要研究成果,对于钢管混凝土拱桥温度效应进一步的研究,建议应注意基准温度的简单定量、复杂条件下的拱肋截面温度场、各种截面形式的拱肋温度和体系非线性温差等几个方面的问题.     

茅草街大桥主桥整体稳定性优化计算

茅草街大桥主桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥，主跨368m，桥面净宽仅16m，宽跨比很小．为了保证茅草街大桥主桥的稳定安全性，同时又使设计经济、合理、美观，本文建立茅草街大桥主桥的空间稳定分析模型，研究横向联系构造及主拱圈构造的不同形式对钢管混凝土拱桥稳定性的影响，得到了拱桥构造与拱桥整体稳定性之间的影响曲线，提出了茅草街大桥主桥整体稳定性优化的措施。     

基于热传导理论的钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

针对钢管混凝土拱肋的界面脱空损伤对拱桥承载力的影响,以及现有检测方法的不足,提出了一种新的钢管混凝土界面脱空的无损检测方法。该方法以外壁分布式测温为基础,利用钢管、混凝土、空气三种材料的温度特性的不同确定脱空是否存在及脱空的位置．通过数值模拟与试验结果的互相对比,验证该方法的有效性与可行性．     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

钢管-钢管混凝土复合拱桥静力性能研究

应用经实桥测试验证的有限元模型,以管内混凝土填充长度系数为参数,对钢管-钢管混凝土复合拱的结构内力、截面应力、拱肋挠度、极限承载力和弹性一类稳定系数进行了分析.分析结果表明:复合拱的主要优势在于稳定性方面,管内混凝土填充至L/4处较合适,但应注意变刚度截面应力的控制.