不同抗风索措施对大跨度三主桁钢桁拱桥最大单悬臂施工状态抖振响应的影响

为保证施工人员以及桥梁结构的安全,将施工期大跨度钢桁拱桥的抖振位移降低至工程可以接受的范围内,以一座处于沿海强风区的施工期大跨度三主桁钢桁拱拱桥为工程背景,依据大桥施工期面临的不利条件选取最大单悬臂施工状态作为抗风研究工况,通过谐波合成法生成三维脉动风场,基于ANSYS建立最大单悬臂施工状态的桥梁结构有限元模型。开展三维抖振分析,并考查几种不同方式布置的抗风索对施工期桥梁抖振的影响。研究结果表明：大桥的竖向振动位移的均方根值和峰值显著高于横向振动位移的均方根值和峰值；在大桥双侧拱肋悬臂端之间上下交错布设6根抗风索时,大桥的竖向抖振位移显著降低,其中大桥拱肋悬臂端的竖向位移均方根值相比未采用抗风索措施时降低了65.35%,抖振控制效果十分明显,可作为推荐方案。可见本研究可为类似钢桁拱桥施工过程中的抗风措施选取提供一定的参考依据。     

桁式钢管混凝土系杆拱桥拱轴线及吊杆索力优化

目前，针对桁式拱系杆拱桥拱轴线形和吊杆索力优化研究相对单一，为得到下承桁式钢管混凝土系杆拱桥的最佳成桥状态,对拱轴线形和吊杆索力进行一体优化。通过基于影响矩阵的最小结构体系应变能原理对吊杆索力进行优化,并利用Matlab中无约束优化算法进行求解；采用桁式拱肋主管偏心距最小法对拱轴线进行优化。经过迭代计算,得到一组满足偏心距阈值的无约束优化吊杆索力和拱轴线形。结果表明：优化后的吊杆索力较优化前更加均匀且均有不同程度的减小,短吊杆索力减小近30%,其抗疲劳性能得到大幅提高；成桥状态下主拱受力良好,上、下弦杆的跨中弯矩小且均匀,轴力值有所降低；优化后主梁端部截面弯矩值有所增大,轴力值基本不变,优化效果不明显；主拱上、下弦杆钢管和混凝土截面分配应力均小于材料承载力,均符合规范要求。     

穿越溶洞型基桩竖向极限承载力计算方法研究

在岩溶地区，若基桩下伏溶洞的顶板厚度不符合稳定性要求，需考虑基桩穿越溶洞并嵌入溶洞底板以提高基桩承载力。但是，目前尚无计算穿越溶洞型基桩竖向极限承载力的成熟方法。本文首先通过室内试验研究了穿越单层溶洞基桩在桩顶逐级加载条件下“地层-基桩-溶洞”系统的渐进破坏过程及破坏模式；然后，基于塌落拱理论建立了溶洞顶板张拉破坏高度的计算方法，揭示了桩身侧摩阻力的“拱效应”现象；其次，基于小应变理论和单向受压微元体平衡方程，建立了桩身压屈的临界条件，提出了桩身轴向受压极限荷载的计算方法；最后，提出了穿越溶洞型基桩竖向极限承载力的计算流程，并采用该方法计算了某实际穿越溶洞型基桩的竖向承载力。     

公路隧道装配式仰拱结构形式优化设计

为研究公路隧道装配式仰拱结构形式及其受力变形特征,基于收集的国内外不同装配式隧道结构应用案例,对钻爆法公路隧道预制仰拱结构形式进行优化设计,并分析了其受力特征；针对钻爆法公路隧道断面特点,以甘肃省某高速公路隧道工程为例,从施工难度、施工速度、防排水能力、造价成本等方面对弧形、箱型预制仰拱结构形式进行综合比选,并分析了仰拱分块数量、仰拱厚度以及幅宽对箱型预制仰拱结构的最大位移、混凝土损伤破坏、钢筋应力的影响。结果表明:箱型预制仰拱为较为合适的仰拱形式,7分块、上部厚度20.cm、下部厚度40.cm、幅宽1.2 m的箱型预制仰拱结构形式最为合适；装配式仰拱和二衬结构调整,改善了隧道受力,对保证整体支护结构稳定作用明显。     

横撑对斜拉拱桥稳定性的影响

采用有限元法分析了横撑对斜拉钢管混凝土拱桥整体稳定性的影响.以湘潭市湘江四大桥为例,采用线弹性特征值稳定的分析方法,探讨了横撑布置位置、布置形式以及横撑刚度对斜拉拱桥稳定性的影响.结果表明,横撑对斜拉拱桥稳定性的影响体现了和一般钢管混凝土拱桥相同的性质,对结构稳定性影响最大的是桥面上3/8处的K字撑.增加横撑的数量比增加横向刚度更能提高稳定性,在同等数量的横撑下,增加横撑刚度才能起比较大的作用.横撑刚度增大,稳定性提高;刚度减小,稳定性降低,因此,采取增大横撑弦管尺寸或者改变材料特性来提高横撑刚度的方法提高稳定性,效果不明显.     

明代石拱桥永昌桥的动力特性及其抗震性能分析

为研究明代三孔石拱桥的抗震性能，建立永昌桥的三维有限元模型，并分析其动力特性、振型分解反应谱和地震时程，得出固有频率、模态振型、地震作用效应、地震位移，以及地震应力响应.结果表明：三孔石拱桥的第3阶扭转振型频率与前两阶平动振型频率相差不大；在抗震设防烈度为7度、E1和E2地震作用下，三孔石拱桥受力最危险的是雁翅桥台与次孔拱券交接处、分水尖与次孔拱券交接处，其他拱脚、拱券和拱顶桥面也易发生拉裂破坏.     

建筑物荷载对地铁隧道安全性影响的有限元分析

针对多种外力因素对临近地铁产生隧道变形的问题，分析建筑物荷载对临近地铁隧道的影响。以沈阳新建沈北万达广场工程为研究背景，通过Midas GTS NX有限元仿真软件，采用修正-莫尔库伦本构关系模拟土层，建立三维地层结构模型。对建筑物荷载施加前后区间隧道结构应力状态、水平和竖向位移的变化规律及特征面进行仿真分析。结果表明：建筑物荷载施加对隧道结构受力和变形均产生了影响，模拟计算了建筑物荷载施加前后应力状态参数和变形参数的增值和增幅，还得到了隧道最大沉降截面处的变形规律；构建了最大拉应力“W”型、最大压应力“M”型和最大沉降“O”型变化趋势模型，以期为建筑物荷载施加对地铁隧道的安全分析提供理论参考。     

基于汽车吊和车载移动支撑的吊杆拱桥快速移运拆除

针对既有高速公路改扩建中跨线桥拆除时存在的效率低、安全性差和交通影响大等问题,以沈海高速开阳段K3254+987高架桥 [为43m 中承式钢筋混凝土吊杆拱桥] 为背景,提出汽车吊拆除拱肋和车载移动支撑快速移除梁体相结合的方法,完成设备的研制与应用。研制的设备主要由移动运输设备、钢管立柱支架和整体式连接纵梁组成。首先,在路外场地将整体式连接纵梁和钢管立柱支架拼装在移动运输设备上,形成车载移动支撑,同步将跨线主梁与拱肋横梁-桥台间主梁切割分离；其次,封闭交通,遥控移动运输设备行至待拆主梁下方,顶紧跨线主梁,将其自重转移至该设备；然后在汽车吊配合下,切割吊杆和拱肋；最后移运跨线主梁和部分拱肋至路外场地,实现快速拆除。实践表明,在桥下既有高速短暂封闭(≤5h)条件下,该方法可实现吊杆拱桥的安全快速拆除,缩短工期,降低污染,经济效益显著。     

地下等截面交叉洞室扩建衬砌拆除及支护方法

为确保存在应力集中交叉口区域、衬砌老旧失效且为素砼结构的地下深埋废弃洞室改造扩建数据中心之后继续稳定服役，依托贵阳市地下某等截面交叉洞室改扩建数据中心工程，通过有限元数值模拟、现场监测的方法研究不同衬砌拆除方案、不同支护体系施工的围岩位移、应力以及主钢拱架变形受力特征。结果表明:首先开挖三角交叉区域衬砌，再以三角区为界，左右对称拆除衬砌的素砼衬砌拆除方案对围岩影响最小；Y型主拱架的整体竖向位移以及内力均为最小，但拱架整体有向右侧偏移的趋势；结合上述结论，提出了一种“三角交叉区开挖，Y型主拱架先行，左右对称拆除，随拆随支接搭拱架”的衬砌拆除+支护一体化施工控制方法；数值模拟与现场监测变形趋势一致，斜长拱架拱脚钢拱架应变、围岩压力、混凝土应变最大，但皆满足工程支护要求。可见该方法满足数据中心的服役要求。     

斜交板拱空间受力特性参数敏感性分析

为研究不同结构参数下斜交板拱的受力特性,建立不同斜交角度、矢跨比的空间斜交板拱有限元模型,对其结构响应进行对比分析.结果表明:随着斜交角度的增大,拱脚反力极不均匀,板拱的扭转和翘曲效应越来越明显;矢跨比变化时,斜度对斜板拱的受力特性影响规律相同,但结构空间受力特性的强度明显不同.