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。     

基于位移与内应力监测的钢桥拱肋受力变形

以公路桥梁施工监控技术指南为依据,通过实时监测拱肋各施工阶段下的位移与内应力,研究钢桥拱肋的受力变形规律.结果表明:在不同工况下,钢桥拱肋L/4,3L/4处的竖向位移变化区间为0.30～13.50 mm,L/2处竖向位移变化区间为0.25～11.40 mm,位移方向为竖向向下;在各工况下钢桥拱肋两端拱脚内应力变化范围为6.79～26.53 MPa,L/4,3L/4处内应力变化范围为1.60～27.93 MPa,L/2处内应力变化范围为0.21～11.49 MPa,内应力变化为压应力;全跨拱肋对称位置的受力变形变化趋势保持一致,且在工况2时,吊杆张拉后拱肋整体产生最大位移变化与内应力变化,因此该施工阶段应作为受力变形重点监控工况.研究得出了钢桥拱肋在各工况下不同位置的受力变形规律,其研究成果可为钢桥拱肋的施工与监控提供科学的理论支撑与技术指导.     

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。     

日圆大桥拱肋安全性分析

对日圆大桥拱肋在施工及运营阶段的安全性进行了分析。首先计算了拱肋的稳定承载力,由分析知该桥拱稳定承载力较大,具有一定抵御各种不利荷载作用的能力;接着预测了因混凝土收缩徐变及不合理的施工方法等因素的影响下,可能引起拱脚在施工及运营阶段出现较大拉应力的现象;计算分析发现在拱肋支架拆除过程中,拱肋会出现短暂的、类似连续梁结构受力状态的现象。针对以上问题提出了一套独特的施工方法,从而消除了上述不利的受力状态,保证了拱肋在施工及运营阶段的安全性。     

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。     

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。     

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。     

高速铁路大跨度钢管混凝土系杆拱桥温度效应分析

以徐州至盐城新建高速铁路项目为依托,研究了高速铁路大跨度钢管混凝土系杆拱桥温度效应问题.采用有限元模型分析软件Midas Civil建立全桥有限元模型,在整体升温、梯度升温、拱肋纵/横向温差等温度效应工况下,温度效应对桥梁内力及变形的影响进行分析.结果表明:温度效应对弯矩影响较大,拱肋与梁体连接处为内力薄弱点,是最容易发生破坏的部位;对温度效应下桥梁关键部位应力进行分析,整体温度变化对主梁及拱肋应力影响较大,应力最大值均出现在拱脚;温度效应作用下,主梁和拱肋变形只在整体温度变化工况下有明显变化,主要表现在纵向和竖向变形;对温度效应下吊杆内力进行分析,整体升温和梯度升温对吊杆内力影响较大,较大紧绷出现在5号和10号吊杆;通过参数及敏感性分析,研究温度效应对桥梁结构的影响规律,在设计和施工中减少温度效应对结构的影响;通过对大跨度钢管混凝土系杆拱桥在温度效应下的力学特性分析,分析结果为同类型桥梁的温度效应分析提供依据和参考.     

Autodesk Simulation在隧道计算的应用研究

随着计算机的发展,有限元软件的应用越来越广泛。在限元软件Autodesk Simulation中,建立隧道与周围岩体的二维模型,设定初始条件,进行仿真分析。得到以下结论:隧道整体结构的变形位移在底板处产生最大值,最大值为0.214689m;拱顶位移相对较小,其值为0.0135542m,两侧直墙部分位移方向均指向隧道内部,位移大小为0.0032619m,拱脚和两侧直墙与底板连接部位易产生应力集中现象,拱脚部分应力较大,最大值为441496N。     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明:新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式,根据国内已建成的钢管混凝土拱桥,构造了两座400m跨度,宽27．5m,拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋,另一座为六管拱肋）,运用ANSYS软件建立了两个全桥模型,分析了它们的静力和动力特性,并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现,六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下,对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑,用钢量相当时,采用含钢率大的拱肋形式．     

系杆拱桥拱安装线形控制

在系杆拱桥施工中，拱的线形控制是其关键技术之一。根据控制测量原理及技术要求，运用三维坐标法及合理修正方式可以保证拱的安装线形符合设计要求。工程实践表明，这种控制方法合理可行，实施方便，数据精度满足要求，达到了监测监控线形的目的。     

改造拱上结构加固双曲拱桥的技术探讨

危旧双曲拱桥改造的方法很多,如增大截面法、黏贴法、改变截面形式法等,这些方法主要针对主拱圈的加固与改造,效果也很明显.为充分发挥拱上建筑的"联合作用"的潜在能力,对双曲拱桥拱上建筑进行改造,可以达到加固双曲拱桥的目的.通过拱式拱上建筑改为梁式拱上建筑的方法加固上曲拱的探讨与实践,论述了拱上结构改造的原理、依据、方法及设计要点.该方案应用于旧桥改造中,对结构损伤小,加固效果显著,最低限度的交通影响,最低的改造费用,可取得较好的经济和社会效益.该法对广大的技术人员设计有一定的参考价值.     

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。     

一种能够适应多种拱圈形状参数的拱架

本研究希望采用2或3种规格的下弦杆和1种标准规格的三角架来实现跨度为120~150m,矢跨比为1/5、1/6、1/7,拱轴系数为1.5~3.0的悬链线拱架的拼装,使拱架上弦节点与理论轴线节点间的误差不大于±5cm.本方法已经申请国家专利,其效果和益处是:拱架拼装完成后能很好地拟合主拱圈的设计线形,省去拱架上钢管支架,施工方便、缩短工期;拱架受力合理;拱架构造简单,连接处均采用传统的销接连接,连接方便、传力可靠;节省用钢量.     

斜拉索拱考虑拱受外激励作用下1:1内共振分析

研究在拱受外激励作用下斜拉索拱结构中索拱之间1∶1内共振问题.当拱的某阶频率接近索的某阶频率时,可导致索拱之间出现1∶1内共振,利用已建立的斜拉索拱非线性动力学耦合面内运动微分方程,采用Galerkin方法把斜拉索拱的面内运动方程进行离散,然后利用多尺度法对离散的运动方程进行摄动得到拱主共振情况下的平均方程,研究在拱受到外激励作用下拱振动对索振动产生的影响,同时对斜拉索拱内共振时的稳定、分叉及混沌情况进行了分析.结果表明:拱受到外激励产生共振后,通过索拱之间的内共振容易激发对柔性索的振动,导致索出现较大的幅值.能量在索拱之间相互传递,原本静止的索也可能出现共振,共振频域区间内索拱振动将出现跳跃、分叉及混沌等复杂的非线性动力学行为.     

反拱水垫塘拱端结构稳定的研究

利用冲击射流理论和重力相似准则及同时满足紊流阻力相似的条件,建立了高水头、大流量作用下反拱水垫塘精细模型。在拱圈底板块止水设施破坏和底板块锚固失效的条件下,研究了拱端轴力的变化规律。试验和分析表明,沿水流方向,拱端力在冲击点上下游各0.1 m附近达到最大,沿流程衰减;拱端力大小随拱圈振动底板块数目的增多而增大;通过转换得到拱端最大受压强度,在试验范围条件下的底板块尺寸,最大径向相对位移小于底板块厚度的70%时,满足抗压强度要求。     

复合主拱圈加固石拱桥极限承载力参数研究

 研究了复合主拱圈加固石拱桥时极限承载力的受力特点。以一座在加固的等截面圆弧拱桥为例,考虑了加固结构二次受力的特点和新旧结构不同材料的力学性能,分析了其主要结构参数,如加固层高度、加固层宽度、加固层纵筋率和加固层箍筋率对加固后主拱圈承载力的影响。经过结构参数计算分析发现,当加固层高度为原拱圈0.25～0.50倍时,承载力增大值较明显;当加固层宽度超过原拱圈宽度的67%,承载力增大缓慢;加固层纵筋率超过1.162%,承载力增大值较小;增加加固层箍筋率对加固后拱桥的承载力影响较小。分析结果为复合主拱圈加固石拱桥设计提供了结构参数选取的建议,可为此类桥梁的设计提供有利的参考。     

In-Plane Elastic Buckling of Arch

IntroductionAn arch resists its applied load by a combination ofbending and axial compression effects,and failselastically by excessive bending or by buckling inthe plane of loading.An arch with a symmetric in-plane load may suddenly deflect from symmetri…     

拱坝的开裂计算

在试验研究的基础上,建立了岩石与混凝土结合面三维裂缝扩展的强度准则;运用上述强度准则及有限元分离裂缝模型提出了拱坝开裂的计算方法,并给出了应用实例。