谈钢管混凝土拱肋的截面设计

本文对钢管混凝土拱桥各种拱肋断面形式及其特点进行了讨论。结果表明：对中小跨径钢管混凝土拱桥,拱肋采用单管式截面为好;对大中跨径钢管混凝土拱桥,拱肋采用双管式“哑铃‘型截面最合理;对大跨径钢管混凝土拱桥,拱肋采用多管式截面为好。     

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式,根据国内已建成的钢管混凝土拱桥,构造了两座400m跨度,宽27．5m,拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋,另一座为六管拱肋）,运用ANSYS软件建立了两个全桥模型,分析了它们的静力和动力特性,并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现,六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下,对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑,用钢量相当时,采用含钢率大的拱肋形式．     

钢管混凝土哑铃形截面拱桥应用与分析

为对钢管混凝土哑铃形截面拱桥的工程应用与研究提供参考,文中根据收集到的大量已建钢管混凝土哑铃形截面拱桥基础资料,介绍了哑铃形截面拱桥的发展概况、桥跨结构类型、拱肋截面受力特点和各类哑铃形拱桥常用施工方法,并对其结构与构造的主要参数,如拱轴线形、矢跨比、宽跨比、拱肋跨高比、拱肋截面高宽比、拱肋材料特性、横撑和吊杆布置等进行统计分析,提出了钢管混凝土哑铃形截面拱桥主要设计参数的取值范围。分析表明:大多数哑铃形拱桥的矢跨比f/L在0.2~0.25范围;矢跨比为0.2的桥梁最多,约占桥例总数50%;拱肋跨高比L/h主要分布在30~50范围,跨高比一般随跨径增大而增大;拱肋截面高宽比h/d与跨径关系很小,不同跨径区间哑铃形拱桥的高宽比都集中2.5左右,其中高宽比在2~3范围的桥梁占总数90%以上。     

哑铃形钢管混凝土拱桥设计参数取值分析

为了对哑铃形钢管混凝土拱桥的工程应用与研究提供参考,本文收集了大量国内已建的哑铃形钢管混凝土拱桥为基本资料,并通过对其设计参数,如跨高比L/H、矢跨比f/L、拱轴系数m、拱肋含钢率ρ%等随跨径变化的规律进行分析与总结,提出了哑铃形钢管混凝土拱桥设计参数的取值范围,为此类桥梁的发展奠定了理论基础。     

脱空钢管混凝土拱桥极限承载力数值分析

钢管混凝土拱桥在我国的应用越来越多,但拱肋中混凝土由于浇筑和收缩徐变导致的脱空问题在钢管混凝土拱桥中也越来越突出.这些脱空问题对既有拱桥的极限承载力是有害的,但结构承载能力是否降低及降低多少则少有研究.文章对该问题进行了深入的研究,得出了对既有钢管混凝土拱桥的评价和加固有益的指导性结论.     

钢管混凝土哑铃形拱肋设计刚度取值问题研究

各国规范中对钢管混凝土构件刚度的定义存在着差异,因此钢管混凝土截面设计刚度取值的不同将对钢管混凝土哑铃形拱内力、变形和稳定等的计算结果产生影响.本文以一座钢管混凝土哑铃形拱桥的实测资料为基础,通过对目前钢管混凝土截面刚度计算方法的比较分析,对钢管混凝土哑铃形拱桥拱肋设计刚度取值提出了一些建议,可供工程实践参考.     

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.     

基于加速度传感器钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

论述了拱肋混凝土和钢管的脱空会导致钢管混凝土拱桥承载力降低,同时界面脱空的位置和程度是无法通过外观检查确定,因而存在很大的隐患．现役几百座钢管混凝土拱桥尚无有效界面脱空监测技术．通过以界面脱空处的钢管局部振动为对象,采用振动测试方法,以分布式加速度传感器列阵采集信号,对界面脱空进行定性识别．     

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.     

新型哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法

新型哑铃形钢管混凝土构件能有效地解决传统哑铃形钢管混凝土构件在施工过程中出现的爆管问题,这一截面形式已逐渐应用于实际的拱桥之中,然而对实际的新型哑铃形拱肋极限承载力的验算尚未见报道.基于某一新型哑铃形拱桥的设计数据,利用3种不同的验算方法对该新型哑铃形拱肋进行极限承载力验算比较,最终提出了适用于新型哑铃形截面钢管混凝土...     

钢管混凝土拱桥拱轴线施工误差影响分析

选取单圆管、哑铃型、桁式截面的钢管混凝土拱桥各一座,建立有限元模型,分析了面内外、正反对称拱轴线施工误差对成桥状态下使用受力性能和极限承载力的影响.研究结果表明:目前桥梁施工规范中对钢管混凝土拱桥拱轴线施工误差的限定是较为合理的,其对钢管混凝土拱桥正常使用状态下的受力性能以及极限承载力均影响较小.     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

在结构动力特性计算的理论基础上,建立某三孔不等跨径中承式钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,分析计算其自振特性并参考其它文献的计算结果总结出大跨度钢管混凝土拱桥自振特性的一般性规律。分析了主要结构参数拱肋刚度及矢跨比的改变对钢管混凝土拱桥自振频率的影响,比较计算结果表明拱肋刚度及矢跨比的改变均对钢管混凝土拱桥自振频率产生影响。     

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．     

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。     

浅谈简支系杆拱桥系杆张拉力的控制

柳州市龙屯立交主桥为上跨铁路站场线的钢管混凝土简支系杆拱桥,其总跨度为92.5m,拱肋共2片,其截面为哑铃形,由上下钢管与连接两钢管的钢腹板构成,截面总高度3.0m,钢管直径900mm,厚20mm,两拱肋间对称设两道K形横撑,在跨中拱顶设米字横撑,增加横向稳定.桥面结构由预应力混凝土中横梁、混凝土桥面板组成.每边拱肋设17根吊杆,吊起中横梁.     

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.     

工序变化对钢管混凝土拱桥应力的影响

为了研究钢管混凝土拱桥拱肋的上下弦管浇注混凝土顺序不同及一次性落架对拱肋应力与位移的影响，运用ANSYS有限元程序及其死活单元性质，将拱肋中的混凝土采用实体单元，钢管采用壳单元的方法，把施工步骤分为23步，模仿拱肋灌注混凝土施工过程，进行三维有限元仿真模拟分析。结果表明：一次性落架比先浇下弦管钢管轴向应力在拱脚处小102％，先浇注下弦管比先浇注上弦管钢管轴向应力在拱脚处小9．8％，施工中应尽量采用一次性落架，如有困难，应尽量采用先浇注下弦管、后浇注上弦管的施工方法，钢管可获得较高的安全储备。     

钢管混凝土拱桥的徐变计算方法探讨

考虑钢管核心混凝土徐变模式与普通混凝土徐变模式的差异,分别采用分离式(截面)模型、换算式(截面)模型和组合式(截面)模型,计算了一座钢管混凝土提篮拱桥的徐变变形.分析表明,分离式模型的计算结果和组合式模型的计算结果十分接近,将其用于施工监控中能保证足够的精度;三门口跨海大桥北门桥横向徐变变形很小,不用考虑拱肋的横向预拱,采用平面杆系程序和分离式截面模型计算就能获得令人满意的结果.图8,参9.     

上承式钢管混凝土拱桥桁式拱肋混凝土灌注阶段应力分析

利用大型有限元软件Midas/Civil建立了上承式钢管混凝土拱桥的桁式主拱在混凝土灌注各阶段的空间有限元模型,通过赋予空间梁单元不同的截面特性,并定义不同工况下的截面特性调整系数,实现空钢管截面向钢管混凝土组合截面的转化,从而模拟混凝土的灌注过程。利用有限元模型分析了拱肋在混凝土灌注阶段的应力变化,并且统计分析了拱肋在混凝土灌注阶段的应力变化规律,为同类工程的施工监控与工程设计提供参考。     

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。