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。     

大跨径钢管混凝土拱桥非线性静风稳定性

针对大跨径钢管混凝土拱桥的特点，对其空气静力失稳问题作了理论和数值计算分析。基于虚功原理对钢管混凝土拱桥几何非线性问题的有限元分析方法进行了描述，推导出切线和割线刚度阵；在综合考虑静风荷载与结构非线性影响的基础上，利用增量法和内外两重循环相结合的方法寻找各级风速下结构变形平衡位置，并精确求解大跨径钢管混凝土拱桥静风稳定性；通过数值全过程分析得到了结构失稳行为的全过程变形曲线和失稳临界风速，并编制了相应的计算程序。实桥数值分析计算结果表明，其静风失稳为桥面弯扭耦合的失稳形态。     

钢管混凝土拱桥混凝土灌注技术研究

以实际钢管混凝土拱桥为背景,对钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注方案进行了比较,结合实际桥梁跨度大、拱肋高的特点,选择了灌注顶升方案.结合泵送顶升的基本原理,探讨混凝土顶升前的准备工作,合理选择泵送参数,详细地介绍了泵送混凝土施工过程中的注意事项,按试验配合比拌和混凝土应用于工程中,成桥后探测表明,混凝土密实度良好,成桥线形与设计吻合良好,达到了预期的效果,为以后同类桥型的施工提供了参考.     

钢管混凝土拱桥随时间变化对吊杆索力的影响分析

以益阳市康富南路跨线桥为实例,对钢管混凝土拱桥中吊杆索力随时间变化进行了分析.对比施工成桥时测得的吊杆索力、成桥3 a后钢管混凝土拱桥随时间变化时测得的吊杆索力与成桥6 a后测得的吊杆索力,分析得出:吊杆内力变化与系梁和钢管中混凝土发生收缩徐变有较大关系.     

钢管混凝土拱桥初应力度调查与分析

在收集已建钢管混凝土拱桥资料的基础上,探讨初应力取值问题,分析此类型桥梁的初应力度范围. 同时,研究钢管混凝土拱桥的初应力度与跨径、截面形式、矢跨比、钢材类型、混凝土延米重等的相关关系. 调查表明,跨径和截面形式是影响钢管混凝土拱桥初应力度的主要因素,跨径增加、初应力增大,且以桁式拱桥的初应力最大、单圆管截面的最小. 不过,相同跨径下单圆管截面的初应力最大、桁式截面的最小. 最后,给出以跨径和截面形式为参数的初应力度简便计算方法,为钢管混凝土拱桥初应力问题的研究提供参考.     

拱桥技术的回顾与展望

对石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥简要回顾了其发展,介绍了应用现状,分析了应用前景.对混凝土拱桥,介绍了国外在大跨径混凝土拱桥的研究现状,对材料、结构构造以及施工架设方法等方面的发展方向进行了展望,并重点介绍了波形钢腹板-混凝土拱桥新桥型的试设计研究.对钢管混凝土拱桥,介绍了应用与理论研究进展,对结构与构造、设计计算理论的发展提出了看法.     

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。     

钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈外包混凝土的调载技术

劲性骨架混凝土拱桥为跨越山区峡谷的一种重要桥型,随着对更大跨径混凝土拱桥的需求日益迫切,首先就要解决将大体积量混凝土外包在劲性骨架上。在调查大量此类桥型基础上,总结出在浇筑外包混凝土时的几种调载方法,并列举出实际桥例证明其调载效果,得出不同调载方法的优劣及使用范围,及对大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑的展望。     

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.     

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。     

钢管初始应力对大跨径钢管混凝土拱桥稳定承载力的影响

在钢管混凝土拱桥施工过程中,采用不同施工方法合拢成拱,然后再向管内灌注混凝土,钢管中就产生了较大的初始应力．利用初始应力钢管混凝土的本构关系,分析钢管混凝土拱桥稳定承载力影响程度．计算结果表明,钢管初始应力的存在降低了钢管混凝土拱桥稳定承载能力,且不同的荷载工况影响程度不同．分析大跨度钢管混凝土拱桥稳定承载力时,应考虑钢管初始应力问题．     

钢管混凝土拱桥徐变系数模型对比分析

ACI 209R-92和CEB-FIP MC90是钢管混凝土拱桥徐变效应计算时常用的两种徐变系数模型.通过对比ACI 209R-92和CEB-FIP MC90两种徐变模型的差异与共同点,运用有限元软件计算钢管混凝土拱桥实桥在这两种徐变模型下的徐变效应.对11座钢管混凝土拱桥从空钢管合龙至成桥10年后的计算分析表明,两种模型计算结果的差异基本小于5%.CEB-FIP MC90模型为工程人员所熟悉,推荐国家规范《钢管混凝土拱桥技术规范》采用.     

钢管混凝土拱桥非线性有限元分析

针对钢管混凝土拱桥在建立有限元模型方面存在的缺陷,提出了更为精细的计算模型,即对钢管、核心混凝土和钢筋分别建立单元,计算了钢管混凝土拱桥在不同加载情况下的挠度.在计算分析过程中考虑了几何和材料的双重非线性,获得了拱桥的荷载-挠度全过程曲线,与试验结果吻合较好.说明采用此方法与单一的梁单元方法比较,不仅具有更好的适应性,而且还具有更好的计算精度.     

某钢管混凝土拱桥的稳定性计算与分析

钢管混凝土拱桥具有施工阶段体系不断变化,结构受力非线性,施工过程与成桥状态高度耦合等特点,因此对其进行整体稳定性分析具有重要的实用价值。本文以某大桥为例,给出了主桥结构稳定性计算与分析的成果,得出钢管混凝土拱桥稳定性影响的主要因素。     

钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈施工方法进展

20世纪,劲性骨架拱桥逐渐由钢筋混凝土拱桥发展而来.劲性骨架由半刚性骨架向钢管-型钢劲性骨架、钢管混凝土劲性骨架发展.与传统的钢筋混凝土拱桥相比,钢管混凝土劲性骨架拱桥主要以钢管混凝土劲性骨架作为支架成拱.拱圈的施工阶段包括钢骨架的架设、管内混凝土的灌注、外包混凝土的浇注.总结了中国钢管混凝土劲性骨架拱桥,讨论了各施工阶段的具体施工方法.在跨径方面,钢管混凝土劲性骨架拱桥将实现明显的增长;拱圈施工控制的重要性日益突出,应进一步研究的工作包括分肋吊装的线形控制理论、外包混凝土分环、分工作面的最优设计准则及斜拉扣索调载理论.     

基于荷载试验的在役钢管混凝土拱桥安全评估

在现行规范理论与荷载试验基础上,建立在役钢管混凝土拱桥结构状态安全性评估模型,通过对评估模型进行理论加载分析,确定评估模型中各计算公式的技术参数值.阐述安全评估性指标的试验方法,对某在役钢管混凝土拱桥开展静力动力荷载试验,实测各种加载工况下在役桥梁的技术状况参数和吊杆索力数值,通过与理论数值进行对比分析,确定桥梁在役静...     

钢管混凝土拱桥弹塑性极限承载力分析的截面内力塑性系数法

结合钢管混凝土的本构关系模型,基于修正的拉格朗日列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立了钢管混凝土空间拱单元弹塑性刚度矩阵,按当前刚度参数法对材料非线性与几何非线性进行分析,研究了钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定极限承载力非线性分析方法;采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间弹塑性稳定极限承载力,探讨了仅考虑几何非线性稳定安全系数与弹塑性稳定安全系数之间的区别.研究结果表明:几组钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件弹塑性稳定极限承载力与试验结果较接近,验证了本文方法与程序正确、可靠;对于钢管混凝土拱桥,弹塑性稳定极限承载力比仅考虑几何非线性的弹性失稳临界力要小,必须考虑弹塑性对稳定安全系数的影响.     

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。     

解放大桥钢管混凝土系杆拱桥的非线性稳定

考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响,采用杆系结构大位移分析的有限元方法,建立了拱桥非线性稳定的计算方法,并编制了相应的计算程序．文中计算了解放大桥钢管混凝土拱桥在施工阶段及成桥后运营期间的弹性侧倾稳定．结果表明：考虑拱肋初始挠度和结构大位移影响后,拱桥的非线性侧倾稳定安全系数比按线性稳定计算值低．