超大跨径钢管混凝土拱桥误差控制方法研究

通过对钢管混凝土拱桥误差形成机理的研究,基于无应力状态法对拱肋施工过程的分析,提出了钢管混凝土拱桥施工误差控制的可调域法。这种控制方法将施工阶段划分为若干控制区间,严格控制拱肋的无应力长度和曲率,只在关键施工阶段对斜拉扣挂系统误差进行调整。研究了该方法控制区间划分原则和可调域的计算方法,同时基于可调域法的控制特点,分析了拱肋结构状态调整的计算方法。将可调域法应用于波司登大桥的误差控制中,实践表明这种控制方法可以有效提高施工精度,同时加快施工进度。     

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。     

钢管混凝土拱极限承载能力分析的弹性调整法

钢管混凝土拱由于外包钢管与核心混凝土共同作用,其承载能力分析比较复杂,根据钢管混凝土拱肋轴力和弯矩共同作用下的极限强度,引入拱肋强度系数,建立结构塑性极限荷载的弹性模量调整计算格式,提出弹性模量调整及迭代收敛策略,利用弹性分析钢管混凝土拱的极限状态,求得极限承载能力,编制了计算程序分析钢管混凝土拱塑性极限状态,与模型试验、相关规范计算结果和模型试验结果比较分析可知,本文方法迭代次数少,具有很快的收敛速度和较高的计算精度,可为钢管混凝土结构拱桥的极限承载能力分析提供科学和高效的计算方法。     

考虑施工过程的铁路特大钢管混凝土拱桥结构分析

详细分析了某铁路特大钢管混凝土拱桥的施工过程,重点计算了受力最为不利的两阶段结构的内力、应力以及位移,并介绍了运用BSAS有限元模型模拟、分析钢管混凝土拱桥施工过程的方法。本结构为外部静定的多次超静定结构,在整个施工过程中要经过多次体系转换,而且,每一次对吊杆索力的调整都会影响到结构的内力分布以及梁体、拱肋的线性,可谓＂牵一发而动全身＂。利用影响矩阵法对施工过程中的索力调整进行了优化,使得成桥后结构的内力分布更为合理。     

特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装期间非线性影响分析

特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋在吊装过程通常中有铰结和固结两种边界条件,为了分析非线性对特大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装期间线形影响,对拱肋吊装不同阶段的受力特性进行了研究;推导了在不同结构体系下拱肋线形计算公式。研究发现:拱肋在固结状态时,非线性因素对拱肋线形影响较小;在拱脚铰结状态时,非线性因素对拱肋线形影响较大。产生这种现象的原因是由于几何非线性影响,导致扣索作用在拱肋上力的角度不同;而拱肋处于不同结构体系时,对这种变化敏感度差异较大。最后通过对波司登大桥的计算与工程实践,对这种现象以及产生原因进行了验证。     

桁架式钢管混凝土无铰拱桥拱肋吊装技术

本文结合某钢管混凝土拱桥的施工,阐述桁架式钢管混凝土无铰拱桥拱肋吊装的方法步骤和技术要点。此方法可为类似的桥梁施工提供参考。     

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。     

钢管混凝土拱桥可靠度分析

为了研究由于施工产生的误差对结构可靠度的影响,针对铜管混凝土拱桥的特点,采用应力叠加法(也即极限状态设计法)模拟了钢管混凝土拱桥成桥过程,运用响应面法结合FORM计算了结构体系可靠度.分别计算了拱桥拱轴线设计高度及拱轴线下降0.3 m两种荷载工况下的结构体系可靠度.计算结果表明按1/2跨截面影响线布载时桥粱的可靠指标最...     

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。     

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。     

铁路大桥钢管拱肋安装扣挂系统施工研究

钢管混凝土拱桥拱肋节段吊装是大桥施工过程中非常复杂的过程,对最终成桥线形和大桥受力状态满足设计要求意义重大。文章结合黄河特大桥钢管拱肋安装施工,介绍了拱肋安装扣挂系统施工过程,其中一些关键技术进一步完善了大跨度拱桥斜拉扣挂施工方法,其经验对今后同类型桥梁的施工具有参考价值。     

钢管混凝土主拱肋承载力计算方法的评定

目前国内钢管混凝土拱桥设计、钢管混凝土拱肋承载力的评定,大多采用容许应力法进行强度验算。该文对应用此方法和其它钢管混凝土理论作了对比分析、讨论,通过对轴心受压、偏心受压承载力的计算,对三种计算方法的结果进行了讨论。     

考虑徐变的钢管混凝土拱桥结构分析

钢管混凝土拱桥的建造过程可以分为相互联系的三个阶段：拱肋施工阶段、桥面系统施工阶段和使用老化阶段。计算中要考虑它们共同对结构的影响。在使用老化阶段,拱桥在徐变会影响其变形和内部受力状态。通过使用ACI209密闭混凝土的徐变公式和逐步计算法,根据拱桥在徐变过程中的特点,利用有限元工具计算出拱桥的徐变结果。从计算结果可以看出,钢管混凝土拱桥的徐变与普通有干燥的混凝土是不同的,表现在对数时间坐标上,其徐变变形即使在几十年后也不会趋于水平。     

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.     

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．     

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．     

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.