钢管混凝土拱桥温度应力数值分析

以钢管混凝土拱桥的温度应力为分析对象,编制了钢管混凝土构件截面热传导差分计算程序．在此基础上,编制求解钢管混凝土拱肋温度应力的有限元程序,定性分析了钢管混凝土拱桥的温度特性．     

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。     

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.     

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-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.     

钢管混凝土单圆管肋拱非线性有限元分析

提出考虑材料与几何双重非线性的钢管混凝土肋拱面内受力的计算方法并编制了有限元程序。有限元建模时采用空间梁单元。材料非线性应用合成法钢管混凝土本构关系。双重非线性采用采用混合法。应用该方法对钢管混凝土模型肋拱的受力全过程进行了分析。计算结果与试验结果比较表明，该程序能够反映钢管混凝土肋拱受力全过程的基本特性，但在受力的后期有一定的误差，表明钢管混凝土肋拱中的材料本构关系有其自身的特点，有待进一步的研究。     

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。     

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。     

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。     

脱粘圆形钢管混凝土拱肋的极限荷载试验研究

为了研究钢管混凝土拱桥脱粘后的承载能力情况,将一根圆截面钢管混凝土拱肋成型后置于实验室发生自然脱粘,对自然脱粘后的拱肋进行了四分点处单点非对称加载至破坏的模型试验,采用数值方法和《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB 50923-2013)等现行规范的方法分别分析了模型拱肋无脱粘时的极限荷载。试验获得了加载过程脱粘钢管混凝土拱肋模型的应力、变形曲线及面内极限荷载。结果显示:钢管混凝土模型拱肋在自然脱粘情况下,荷载—挠度曲线及荷载—应变曲线仍表现出较大的延性,脱粘后其极限荷载实测值相比无脱粘时的有限元理论计算值略低10%,较按现行几本规范方法的计算值均高40%左右。分析表明,自然脱粘后的钢管混凝土拱肋在外荷载作用变形后仍受到约束,具有良好的弹塑性力学性能及承载能力。研究成果可为钢管混凝土拱桥的进一步研究提供试验数据,并为同类桥梁的发展提供参考。     

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.     

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。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚局部应力分析

拱脚是钢管混凝土拱肋向混凝土的过渡段,局部构造复杂,是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要。运用ANSYS软件建立拱脚三维空间有限元模型,计算分析了拱脚在拱肋张拉吊杆前后两种工况下应力的空间分布。根据分析结果可以得到,拱脚受力以纵向压力为主,应力分布较为均匀;局部出现小范围拉应力,且拉应力值不大。因此,在整个拱桥结构中,拱脚受力合理,满足实际工程需要。     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

高速铁路钢箱梁-钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁-钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响.通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴.     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例，采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型，研究了该桥的动力特性；探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究，得到了一些规律性的结论，为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

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.