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上承式钢管混凝土拱桥桥道系病害分析和加固

黑龙江交通科技 2024年第2期47卷 90-93页

作者：曾洋李蒙中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430050

为了研究在役上承式钢管混凝土拱桥桥道系结构病害产生的原因,梳理桥梁历年养护情况,建立全桥有限元模型和上部结构单梁模型,进行影响因素分析。分析表明:T梁承载能力下降导致大量U型裂缝产生,主拱圈温度作用下的变形、桥道系自身整体... 详细信息

为了研究在役上承式钢管混凝土拱桥桥道系结构病害产生的原因,梳理桥梁历年养护情况,建立全桥有限元模型和上部结构单梁模型,进行影响因素分析。分析表明:T梁承载能力下降导致大量U型裂缝产生,主拱圈温度作用下的变形、桥道系自身整体性不足导致桥面铺装开裂。提出一种改进的体外预应力布置方式以提升T梁承载能力,并利用有限元分析验证其加固效果,采用超高性能混凝土重做现浇层和T梁横隔板包钢增强桥面铺装韧性和桥道系整体性。

关键词：桥梁工程上承式钢管混凝土拱桥温变特性体外预应力超高性能混凝土桥道系加固

大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序优化

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山东交通学院学报 2024年第2期32卷 67-73页

作者：王发正张馨招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067 重庆市城市建设高级技工学校重庆402247

对大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序进行优化,采用有限元软件Midas/Civil对拱桥建模并进行数值模拟分析,计算施工方案1(从拱脚向拱顶架设拱上立柱,再从拱脚向拱顶架设T梁)、施工方案2(从拱顶向拱脚架设拱上立柱,再从拱顶向... 详细信息

对大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上建筑施工顺序进行优化,采用有限元软件Midas/Civil对拱桥建模并进行数值模拟分析,计算施工方案1(从拱脚向拱顶架设拱上立柱,再从拱脚向拱顶架设T梁)、施工方案2(从拱顶向拱脚架设拱上立柱,再从拱顶向拱脚架设T梁)、施工方案3(从拱脚向拱顶方向同时架设拱上立柱和T梁)、施工方案4(从拱顶向拱脚方向同时架设拱上立柱和T梁)等4种方案下主拱圈控制截面的位移、应力和稳定性。在保障工程施工安全的前提下,遵循对称加载的原则,优化调整拱上建筑施工顺序。结果表明:成桥后施工方案3的位移和应力最小,且施工拱上建筑中,位移和应力变化幅度最小,施工方案3为最优施工方案。施工方案3对应的施工顺序满足结构施工安全的要求,且拱上立柱和桥面T梁可同步施工,有效缩短施工周期。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥数值分析施工顺序优化

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超大跨径上承式钢管混凝土拱桥的设计与创新

公路 2023年第10期68卷 35-40页

作者：许春荣郭慧乾谭中法林昱中交公路规划设计院有限公司北京市100010

德余乌江特大桥主桥长504 m,计算跨径为475 m,是世界上最大跨径上承式钢管混凝土拱桥。主拱圈为空间桁架结构,优化了拱肋高度使结构受力更合理并满足大节段水运条件;采用装配化建造工艺提高了施工质量和精度,减少了现场组拼场地。拱肋... 详细信息

德余乌江特大桥主桥长504 m,计算跨径为475 m,是世界上最大跨径上承式钢管混凝土拱桥。主拱圈为空间桁架结构,优化了拱肋高度使结构受力更合理并满足大节段水运条件;采用装配化建造工艺提高了施工质量和精度,减少了现场组拼场地。拱肋基础采用连槽浇筑式拱座,减少了基坑开挖,保护环境。拱上结构采用拱、柱、梁全固结受力体系,立柱为双柱式钢箱结构,桥面系为跨径33.6 m钢箱-UHPC组合梁连续梁,提高了耐久性。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥全固结体系整体式桥梁栓接水运大节段运输连槽浇筑 UHPC

基于损伤评估的上承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

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基于损伤评估的上承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

作者：杨非凡沈阳建筑大学

学位级别：硕士

随着我国西部地区公路桥梁建设迅速发展,高墩大跨桥梁的抗震设计变得尤为重要。钢管混凝土拱桥因为其结构稳定和造型优美等特点,是应用较为广泛的一种大跨度桥梁。然而其构造复杂、构件众多,导致其地震响应也极为复杂,不能直接以常规桥... 详细信息

随着我国西部地区公路桥梁建设迅速发展,高墩大跨桥梁的抗震设计变得尤为重要。钢管混凝土拱桥因为其结构稳定和造型优美等特点,是应用较为广泛的一种大跨度桥梁。然而其构造复杂、构件众多,导致其地震响应也极为复杂,不能直接以常规桥梁的抗震设计方法直接对其进行分析。因此本文以一座典型的高墩大跨上承式钢管混凝土拱桥为研究对象,针对钢管混凝土拱桥各构件的材料和结构特性选取合适的损伤评价指标,通过基于损伤评估的抗震性能分析方法,研究钢管混凝土拱桥在多维地震动下构件层面和全桥层面的抗震性能,主要内容如下:（1）通过Midas civil软件建立钢管混凝土拱桥的全桥有限元模型,并通过特征值分析,确定其结构自振周期、振型形状以及振型参与质量等参数,总结拱桥的动力性能特点。（2）将地震动分别沿横向、纵向、双向（横向+纵向）和三向（横向+纵向+竖向）输入桥梁结构模型,通过非线性时程分析获得拱桥各构件的地震响应,分析多维地震作用对拱桥地震响应的影响规律。研究发现:拱桥各构件的内力和位移响应均受横向地震作用影响最大,竖向次之,纵向最小;根据地震响应最大的位置,确定了拱桥跨中、1/4跨、拱脚和交界墩处作为构件抗震性能分析的关键位置。（3）选取三条地震波,通过增量动力分析方法将地震波峰值从0.1g逐级调幅至1.0g,对拱桥进行纵向、横向、双向、三向加载,研究拱桥在多维地震作用下的损伤演化过程,获得结构随地震波强度变化的损伤规律,并从构件和全桥层次进行探讨。研究发现:从构件层面来看,交界墩损伤最为严重,主梁和拱肋弦杆次之,拱肋腹杆和立柱损伤较轻,拱肋横向联系损伤程度最轻,即拱上建筑相对主拱圈来说抗震性能相对较差。（4）将基于损伤评估的抗震性能分析方法与本实际工程应用的传统抗震性能分析方法进行对比,结论较为一致,桥梁结构抗震性能满足Ⅶ度设防要求。本研究表明:拱桥地震响应受横向地震动影响最大,且竖向地震动对拱桥地震响应影响较大,在抗震分析时不可忽略。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥损伤评价地震响应分析地震损伤演化模拟非线性时程分析

上承式钢管混凝土拱桥养护技术与管理对策研究

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上承式钢管混凝土拱桥养护技术与管理对策研究

作者：罗凌峰重庆交通大学

学位级别：硕士

钢管混凝土拱桥具有承载力高、外形美观、施工快捷、适应性强等优点。自1995年四川省旺苍东河大桥建成以来,我国已陆续建造了360多座钢管混凝土拱桥。然而,钢管混凝土拱桥管理养护水平仍滞后于工程实践,已建成的钢管混凝土拱桥普遍出现... 详细信息

钢管混凝土拱桥具有承载力高、外形美观、施工快捷、适应性强等优点。自1995年四川省旺苍东河大桥建成以来,我国已陆续建造了360多座钢管混凝土拱桥。然而,钢管混凝土拱桥管理养护水平仍滞后于工程实践,已建成的钢管混凝土拱桥普遍出现了钢管锈蚀、系杆与吊杆断裂、拱座开裂、桥面系破坏等病害,危及到大桥及车辆安全。本文依托贵州省交通运输厅科技项目《香火岩特大桥主拱构造、砼灌注与养护对策研究》(项目编号:2015-122-052),围绕上承式钢管混凝土拱桥的养护技术与管理对策展开研究,主要研究内容如下:1、针对国内钢管混凝土拱桥出现的各种病害,从设计、施工、运营维护全寿命周期的各个阶段分析病害成因。2、围绕香火岩大桥所处地理环境、气候条件以及周边社会因素,针对上承式钢管混凝土拱桥的构造特点,从钢管锈蚀、焊缝与混凝土开裂、钢筋锈蚀等方面提出香火岩大桥使用期间可能出现的病害,在此基础上提出拱上高立柱最大偏移量等有针对性的巡检指标。3、构建基于BIM技术的钢管混凝土拱桥建养一体化的云协同平台框架,实时记录病害信息,实现协同交互、集成管理,有助于提高后期养护效率。4、基于Bentley协同平台,通过Microstation V8i和Navigator V8i拟建了记录香火岩大桥实时病害信息的动态BIM模型,以关系型中心数据库为公共网络数据库,建立香火岩大桥的病害关系模式,搭建了针对香火岩大桥的建养一体化云平台框架。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥病害成因养护对策建养一体化管理动态BIM模型

上承式钢管混凝土拱桥桥位选址与结构分析研究

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上承式钢管混凝土拱桥桥位选址与结构分析研究

作者：马欢长安大学

学位级别：硕士

我国山区面积占全国国土总面积的2/3,且地形、地质、水文等条件复杂多样。随着我国经济的发展,西部地区公路建设已经全面展开,该地区山川、沟壑、峡谷和高原分布较多,沿线桥梁工程建设也较多,而上承式钢管混凝土拱桥多建于山川、峡谷地... 详细信息

我国山区面积占全国国土总面积的2/3,且地形、地质、水文等条件复杂多样。随着我国经济的发展,西部地区公路建设已经全面展开,该地区山川、沟壑、峡谷和高原分布较多,沿线桥梁工程建设也较多,而上承式钢管混凝土拱桥多建于山川、峡谷地带,正好适合该地区桥型选择方案,因此对该类桥型进行桥位选址和结构受力分析研究是非常有意义的。本文以循隆线苏龙珠黄河特大桥为研究对象,主要工作内容包括以下几个方面:（1）本文对上承式钢管混凝土拱桥的应用与研究现状以及桥位选址研究现状做了系统的回顾与总结。（2）本文主要对桥位选址的原则、影响桥位选址的因素及桥位选址方法进行了系统的总结分析,在此基础之上研究了上承式钢管混凝土拱桥桥位选址的影响因素及桥位选址方法,并对依托工程—循隆线苏龙珠黄河特大桥进行桥位选址研究。（3）总结了钢管混凝土结构的计算原理,钢管混凝土单圆管受压构件、组合受压构件、节点、整体受力构件的计算方法以及钢管混凝土有限元模拟方法和要点。（4）对循隆线苏龙珠黄河特大桥进行成桥静力、动力及稳定分析研究,同时模拟了该桥的施工过程,并进行施工过程中的结构受力分析研究。（5）本文最后利用通用有限元软件ABAQUS对苏龙珠大桥钢管拱肋2#立柱下的节段进行了力学性能分析,同时对下弦K型节点静力性能及疲劳性能也进行了研究与结构优化。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥桥位选址结构分析有限元疲劳

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上承式钢管混凝土拱桥结构选型及计算分析

上承式钢管混凝土拱桥结构选型及计算分析

作者：王卿湖南大学

学位级别：硕士

钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、施工架设技术成熟、造型美观等优点,近年来在我国发展迅速。本文以张花高速猛洞河特大桥作为工程依托,较为详细的进行了以下几个方面的研究：(1)总结了钢管混凝土拱桥的基本计算理论和设计方法,重点研究... 详细信息

钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、施工架设技术成熟、造型美观等优点,近年来在我国发展迅速。本文以张花高速猛洞河特大桥作为工程依托,较为详细的进行了以下几个方面的研究：(1)总结了钢管混凝土拱桥的基本计算理论和设计方法,重点研究了钢管混凝土构件的极限承载力验算方法。(2)提出了钢管混凝土拱桥结构选型理论;总结了上承式、中承式和下承式拱桥的结构特点;从拱肋截面形式、拱轴线、桁架高度、腹杆布置等方面总结了钢管混凝土拱桥的设计经验。(3)分析了上承式拱桥的结构受力特点;针对上承式拱桥的受压立柱过高容易产生失稳的问题,提出采用格构式立柱结构,显著提高了其稳定性;针对拱肋应力尖角过大的问题,提出了在集中力位置采用双竖腹杆加倒V型斜腹杆的腹杆布置形式,有效地削减了拱肋节点应力峰值。(4)对猛洞河大桥桁式钢管混凝土主拱圈、格构式拱上立柱和钢盖梁等结构进行了计算分析。计算结果表明,猛洞河大桥结构受力性能满足要求。(5)根据悬链线无铰拱截面内力影响线理论分析和施工全过程有限元仿真分析,得到拱上结构应遵循的“逐次均衡、对称施工”加载原则和“从拱顶到拱脚”分条对称施工方案。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥结构选型极限承载力格构式立柱架设方案

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上承式钢管混凝土拱桥耐久性影响因素研究

上承式钢管混凝土拱桥耐久性影响因素研究

作者：徐天倚重庆交通大学

学位级别：硕士

钢管混凝土拱桥虽然发展时间较短,但在跨度200m-500m桥梁中有着巨大的竞争力。过去20多年中,钢管混凝土拱桥已经暴露出钢管锈蚀、吊杆断裂等病害。相对于设计理念与施工工艺的日趋成熟,钢管混凝土耐久性问题研究相对滞后,耐久性影响因... 详细信息

钢管混凝土拱桥虽然发展时间较短,但在跨度200m-500m桥梁中有着巨大的竞争力。过去20多年中,钢管混凝土拱桥已经暴露出钢管锈蚀、吊杆断裂等病害。相对于设计理念与施工工艺的日趋成熟,钢管混凝土耐久性问题研究相对滞后,耐久性影响因素不够明确,无法为后期养护管理提供有效指导。本文以贵州省交通运输厅科技项目《香火岩特大桥主拱构造、砼灌注与养护对策研究》（项目编号:2015-122-052）中的子课题“上承式钢管混凝土拱桥耐久性影响因素研究”为题,开展了以下研究工作:1、从上承式钢管混凝土拱桥各主要结构的材料和受力角度出发,分析了上承式钢管混凝土拱桥主要耐久性影响因素,并对各影响因素形成机理及危害进行了分析。结合香火岩大桥中周围自然环境与运营环境,提出钢管锈蚀、高强螺栓失效、焊缝开裂、混凝土裂缝和钢筋锈蚀是香火岩大桥主要耐久性影响。2、针对钢管均匀锈蚀问题,利用重叠单元与生死单元技术计算分析了均匀锈蚀对拱圈应力、挠度和极限承载力的影响。基于锈蚀后钢管混凝土套箍系数、钢管与管内混凝土应力和桥梁极限承载力分析结果,提出香火岩大桥最大锈蚀度容许值。3、针对香火岩大桥预应力混凝土连续桥道梁结构,分析了温度变化与管内混凝土收缩徐变对主梁内力的影响。以现有钢筋锈蚀速率时变模型为基础,考虑混凝土碳化及钢筋锈蚀产物对混凝土孔隙率的影响,推导了适用于实际工程的钢筋锈蚀速率时变模型,并讨论了钢筋锈蚀对桥道梁截面承载力的影响。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥耐久性均匀锈蚀锈蚀模型

主跨290m上承式钢管混凝土拱桥设计与分析

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黑龙江交通科技 2023年第9期46卷 123-125页

作者：赵安华创辉达设计股份有限公司湖南长沙410000

阿鲁拉卡机场公路上的迪麻洛河特大桥主桥采用跨度290 m上承式钢管混凝土拱桥,主拱圈由四肢钢管组成的等宽度变高度空间桁架结构,两片拱肋间由12道“米”字横撑连接,拱座采用钢筋混凝土扩大基础形式,拱上立柱与立柱盖梁采用空心钢箱结构... 详细信息

阿鲁拉卡机场公路上的迪麻洛河特大桥主桥采用跨度290 m上承式钢管混凝土拱桥,主拱圈由四肢钢管组成的等宽度变高度空间桁架结构,两片拱肋间由12道“米”字横撑连接,拱座采用钢筋混凝土扩大基础形式,拱上立柱与立柱盖梁采用空心钢箱结构,桥面系采用跨径23.6 m的钢混组合梁。为研究该桥结构受力特点,验证桥梁结构的合理性与安全性,通过有限元对全桥结构施工、运营阶段进行静力分析。计算结果表明,施工和运营阶段大桥各杆件的强度、刚度以及稳定性均满足规范要求;钢管混凝土的收缩徐变增大了钢管的压应力,减小了混凝土的压应力;大桥结构的稳定系数大于4,但边立柱容易发生局部失稳,设计时需重点考虑。

关键词：上承式钢管混凝土拱桥空间桁架结构钢混组合梁静力计算收缩徐变