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。     

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.     

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.     

脱空后钢管混凝土拱桥的受力性能分析

针对钢管混凝土拱肋普遍存在的核心混凝土脱空问题,以一座哑铃型钢管混凝土拱桥为研究背景,利用Midas Civil施工联合截面功能,建立全桥的有限元模型,分析了拱肋脱空比、截面脱空率、含钢率等因素对拱桥的受力性能的影响.结果表明:脱空比和脱空率对拱肋的应力和挠度影响较小,含钢率对脱空后的拱桥的影响较大,施工中应严格控制核心混凝土的密实度,防止脱空现象的发生.     

L形拱肋加固拱桥受力机理研究

为了研究L形拱肋加固拱桥的机理,依托实际工程,采用大型有限元程序对L形拱肋加固法进行建模分析。结果表明:L形拱肋加固拱桥既能分担原主拱承受的外荷载,使原主拱最大压应力减小;又能改善原主拱的受力模式,使其实际拱轴线与合理拱轴线吻合更好更趋近于"轴心受压"L形拱肋截面设计时,应以L形拱肋与原主拱合理的抗压刚度比控制为主,抗弯刚度比控制为辅。L形拱肋加固拱桥,宜采用满堂支架及兼顾换填桥面铺装的施工方法,以利于L形拱肋恒载轴力的形成,优化其受力状态避免出现拉应力或混凝土开裂现象。     

钢拱桥拱肋施工最不利荷载处理与力学分析

以合肥市广德路南淝河桥为工程背景,采用有限元法分析三拱肋钢箱拱桥通过桥面上履带吊车进行吊装的施工过程,得到拱肋拼装过程中桥梁结构的内力及变形结果,确定了拱肋拼装阶段各工况下结构的最不利状态。分析结果发现在相同拼装方案下,拱肋拼装施工过程中最不利移动荷载及最不利静力荷载对桥梁结构的作用具有高度的相似性。针对此现象,对拱肋拼装阶段桥面最不利荷载的简化可行性进行了分析,认为该桥在拱肋拼装方案初选时可用静力荷载代替最不利荷载进行力学分析,能够简明结构分析力学模型并提高计算效率。文章提出的策略可为大型桥梁拱肋拼装阶段力学分析提供借鉴。     

L型拱肋加固拱桥受力机理研究

为了研究L型拱肋加固拱桥的机理,依托实际工程,采用大型有限元程序对L型拱肋加固法进行建模分析,结果表明：L型拱肋加固拱桥既能分担原主拱承受的外荷载,使原主拱最大压应力减小,又能改善原主拱的受力模式,使其实际拱轴线与合理拱轴线吻合更好,更趋近于“轴心受压”; L型拱肋截面设计时,应以L型拱肋与原主拱合理的抗压刚度比控制为主,抗弯刚度比控制为辅;L型拱肋加固拱桥,宜采用满堂支架及兼顾换填桥面铺装的施工方法,以利于L型拱肋恒载轴力的形成,优化其受力状态,避免出现拉应力或混凝土开裂现象。     

考虑施工过程任意截面偏压构件收缩徐变分析

将施工过程引入任意截面偏心受压构件收缩徐变的计算分析,考虑偏心受压构件轴力变化、混凝土弹性模量变化、环境的变化及配筋率对截面内力重分布的影响,利用混凝土徐变中值系数和混凝土弹性模量中值系数,推导出了任意截面偏心受压构件收缩徐变的计算公式,最后对一实际工程进行了施工过程混凝土收缩徐变跟踪测试．结果表明,考虑施工过程与不考虑施工过程的计算结果有较大的差别,所提出的计算公式与实测结果较相符,符合实际受力模型,可供工程设计参考．     

基于监测数据的铁路系杆拱桥力学性能研究

为了对铁路系杆拱桥在施工过程中的力学性能进行研究,文章以新建合安铁路跨机场特大桥1-112 m系杆拱桥为背景,首先利用有限元方法对该系杆拱桥的施工过程进行模拟,并计算各主要施工阶段中,拱肋和系梁关键截面的应力值以及吊杆索力的张拉值。然后,结合拱桥在实际施工过程中的应力及吊杆索力监测数据,对尼尔森体系系杆拱桥在施工过程中的力学性能进行研究,并对比分析拱桥主要承重构件,包括拱肋、系梁及吊杆,在不同施工阶段的受力状态变化值,为同类型桥梁的安全施工及应力监测提供依据和参考。     

峡下湟水河特大桥钢管混凝土拱桥设计

简要介绍兰青铁路二线湟水河特大桥桥式方案的选择,48m钢管混凝土系杆拱设计采用三维空间有限元计算模型,通过拱桥结构的动力分析、地震分析、屈曲分析、拱座处局部应力分析、施工过程中拱肋刚度变化及变形计算,相应采用适当的工程处理措施,为铁路钢管混凝土拱桥的建造提供了技术借鉴。     

钢管混凝土柔性系杆拱桥施工阶段的静力计算分析

以某大桥为工程背景,采用空间有限元分析方法,对下承式钢管混凝土简支柔性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算;介绍了该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,并分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律.计算结果表明,该施工阶段静力计算方法较为符合简支拱桥各个施工阶段的受力特点,是可行的,其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考.     

应力波在吊索-梁结头处的传播规律

为分析吊索与拱肋连接处的受力特点,通过引入应力波理论的方法研究吊索-梁结头处应力波传播规律.利用刚性结头处的位移协调性和内力连续性建立控制方程,假设入射波、反射波和透射波的质点位移函数,从而求出反射系数及透射系数的影响矩阵;最后,对拱肋截面特性进行参数分析,并与有限元计算结果进行对比.结果表明:在梁截面无限大和无限小的两种特殊情况下,理论计算均可以回归到经典理论,而且随着梁截面尺寸的不断增大,索上端的轴力也是不断增大,可见拱肋的截面特性和材料特性对吊索上端受力的影响非常明显.     

钢筋混凝土箱形肋拱桥设计计算中几个问题的探讨

本文针对大跨径钢筋混凝土箱形肋拱桥设计、计算中几个问题进行探讨。内容包括：1．箱肋拱的总体认识与截面尺寸的拟定;2．拱轴线型与截面形式;3．活载横向分配系数;4．拱圈内力计算：5．箱肋拱横向稳定性。     

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.     

拱肋内倾角对钢管混凝土拱桥静动力学的影响

利用有限元程序,对不同拱肋内倾角的钢管混凝土拱桥在恒载作用下的静力、稳定性以及结构的自振特性进行了计算,分析了结构位移、内力、稳定安全系数和自振频率值与拱肋内倾角的关系.结果表明:拱肋内倾角增大,有效地提高了拱桥结构的面外稳定性和横向刚度,拱肋控制截面的弯矩和拱脚的水平推力也均有大幅度的减小,当拱肋内倾角为8°时,拱脚处弯矩和水平推力均达到最小值;但拱肋内倾角在3°以下、8°以上时,对拱肋横向刚度的影响较小;结构面内稳定、面内刚度、扭转刚度及拱肋控制截面的竖向位移受拱肋内倾角的影响较小.综合静、动力学分析结果来看,拱肋内倾角以8°为宜.     

宽幅系杆拱桥施工阶段分析

采用空间有限元分析方法,对宽幅钢筋混凝土简支刚性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算,介绍该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律。其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考。     

湛河提篮式拱桥空间静力分析

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,采用Ansys有限元软件建立了该提篮拱桥的空间有限元计算模型,分析了拱肋、系杆梁及吊杆等主要构件的受力与变形性能.计算结果表明:该提篮拱桥各构件的受力与变形基本关于跨中对称;全桥除端部2根吊杆张力较小外,其余吊杆张力分布较均匀,具有较大的安全储备;拱肋、系杆梁总体处于受压状态,在吊杆位置处弯矩发生变化,剪力产生突变;全桥以竖向位移为主,最大竖向位移发生在拱顶,拱肋横向位移偏向桥梁轴线方向,系杆梁竖向位移较小,基本维持在水平状态,该提篮拱桥各方向位移数值均小于规范规定的要求,桥梁线形控制较好.计算结果可为同类桥型设计提供参考.     

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。     

基于ANSYS的大跨度拱桥拱肋吊装过程稳定性分析

大跨度拱桥拱肋在吊装施工过程中的稳定性主要影响因素有:拱段接头刚度、安装偏差、风荷载等.从接头抗弯刚度入手,针对3种拱段接头模型,可以分析稳定因素对不同接头模型稳定性的影响,计算拱肋在拱段吊装成拱过程中的稳定系数.计算结果表明,拱肋在拱段吊装成拱过程中稳定系数的最小值略小于规范规定的限值,需要采取稳定性控制措施.     

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内稳定性能

钢管混凝土抛物线空腹拱是在钢管混凝土桁架拱上取消斜腹杆的拱结构。本文采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性。其次,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,并基于ABAQUS的分析结果,采用考虑矢跨比的轴压稳定系数公式,发现该公式能预测有限元计算结果。再次,对跨中加载和半跨加载分别进行一阶线弹性分析,研究钢管混凝土抛物线空腹拱中压力和弯矩的变化规律,并分析不均匀轴力和不均匀弯矩对压弯设计公式的影响。最后,推导出空腹拱的全截面塑性弯矩公式,根据二分法原理利用python语言求出全截面塑性弯矩的数值,并根据有限元的计算结果,提出压弯共同作用下钢管混凝土抛物线空腹拱的设计公式,使其能用于指导工程实践。