开敞下承式系杆拱桥稳定性分析

开敞下承式系杆拱桥稳定性分析
开敞下承式系杆拱桥稳定性分析

下承式系杆拱桥工程施工组织设计方案

50米下承式钢管拱桥施工方案 一、编制依据 1.第一公路勘察设计研究院2005年7月发出的至国家重点公路境泌阳至高速公路第二 标段两阶段施工图变更设计。 2.《公路工程技术标准》………………………………………J T G B01-2003 3.《公路桥涵施工技术规》…………………………………J T J041-2000 4.《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》…………………………G B/T175-2000 5.《公路工程施工安全技术规程》……………………………J T J O76-95 6.《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》………………………………GB13013-2000 7.《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》……………………………G B1499-2000 8.《公路工程金属试验规程》…………………………………J T L055-83 9.《钢筋焊接及验收规程》……………………………………J T J18-96 10.《公路工程水泥混凝土试验规程》…………………………J T J053-94 11.《预应力混凝土用钢绞线》…………………………………G B/T5224 12.《预应力筋用锚具、夹具和连接器》………………………G B/T14370 13.《公路工程质量检验评定标准》……………………J T G-F80/1-2004 14.《公路工程技术标准》……………………………(J T G B01-2003) 15.《公路桥涵设计通用规》……………………………(J T G D60-2004) 16.《钢结构设计规》……………………………(G B50017) 17.《钢结构工程施工及验收规》……………………………(GB50205-2001) 18.《铁路钢桥制造规》……………………………(T B10212-98) 19.《合金结构钢技术条件》……………………………(G B3077-82) 20.《焊接用钢丝》……………………………(G B1300-77)

浅谈经典系杆拱桥的设计与应用

浅谈经典系杆拱桥的设计与应用 摘要:本文结合经典系杆拱桥发展的现状,通过简要介绍,总结出经典系杆拱桥的结构受力特点、分类方法和计算思路,并且对新的应用技术进行展望,希望对今后的系杆拱桥设计和分析具有参考价值。 关键词:经典系杆拱桥;静动力计算;设计分析 引言 随着科研水平的持续进步和土建材料的不断发展,混凝土和钢结构逐步应用到拱桥结构中。优化材料的应用使拱桥的结构形式变得更为多元[1]。最突出的特点是拱桥突破了上承式结构的限制,将拱圈形式分离成拱肋式,桥面发展为板梁式的结构。伴随着人们对桥梁认识的逐步加深和实践经验的日益积累,拱桥的多种优化形式相继出现,梁拱组合体系就是其中的一种优化形式。梁拱组合体系,是梁与拱的有机结合,车辆荷载直接作用于主梁,梁结构主要承受弯矩,拱结构的刚度较大,主要承受轴向压力,因此材料特性得以充分利用[2]。 1 概述 经典系杆拱桥是指由系杆、桥面系梁(板)、拱结构和吊杆等所组成的组合结构体系。体系中设置系杆来平衡拱脚处对地基产生的水平推力。结构通过系杆承受的拉力来平衡拱脚处的推力,以形成无推力结构。因此在地质条件不好的地区,这种桥型极具竞争力[3]。 经典系杆拱桥的布置形式多样,与桥位所处的环境相搭配时,可设计出既满足承载需要又具有美学价值的样式[4]。 2 经典系杆拱桥受力特点 经典系杆拱桥具有如下特点[5-7]: (1) 经典系杆拱桥作为一种无推力结构,能够有效地降低结构对地基和基础的承载要求。经典系杆拱桥可以修建于地质条件不佳的地区,如软土及深水地基,基础的构造可以设计得相应的简单,从而降低修筑基础的成本。 (2) 经典系杆拱桥的桥面系主要承受弯矩,并将作用在桥面上的荷载通过吊杆传递到拱助上。吊杆材料一般使用合金钢、钢绞线或平行钢丝束。吊杆不仅传递荷载,还具有非保向力作用,有效地提高拱结构的横向稳定性。基于这种特点,吊杆可取代横撑用于敞开式和单拱面拱桥。 (3) 经典系杆拱桥的横向稳定性,通常是由拱助间的横向联结系来提供。横撑的设计形式有多种,其中较为常见的有一字撑、K形撑和X形撑。结构的横向稳定性与横撑的布设形式和数量均有关,合理的横向联结系对经典系杆拱桥的

斜靠式拱桥稳定性分析

斜靠式拱桥稳定性分析 摘要:本文以一座跨径100米的斜靠式拱桥作为工程实例,采用通用程序ANSYS建立空间有限元模型,分别应用线弹性分析方法和考虑几何非线性的方法对该桥进行了成桥阶段的稳定分析。 关键词:斜靠式拱桥、稳定性、线弹性、几何非线性 斜靠式拱桥是由两片竖直拱肋与两片斜靠拱肋两两形成组合拱肋,并与吊杆、桥面系形成的空间结构体系。中间两片竖直拱肋为桥梁的主要承重结构,桥面开阔、畅通,每侧斜靠拱肋与相邻竖直拱肋构成人行桥的空间。这种桥外形独特新颖,富有曲线美和力度感,在桥面宽度大于35m、跨径在40~150m之间的城市景观桥中,是一种颇有竞争力的结构形式。[1] 由于两竖直主拱之间不设横向支撑,桥梁的横向刚度减弱会影响结构的整体稳定性,稳定性问题就成为斜靠式拱桥设计中的关键性问题。 本文的计算模型为一座跨径100m的斜靠式拱桥。该桥在横桥向两主拱肋之间布置21.4m机动车道,主斜拱之间布置非机动车道和人行道,另外还设有弧形的观景平台,桥面宽度从主墩处50.4m变化至跨中处56.4m;桥梁全长111.16m,主拱肋截面为哑铃型,高度为2.7m,斜拱肋截面为圆形,直径1.2m,拱轴线均采用二次抛物线,矢跨比为1/4.5,斜拱倾角为25度,拱肋钢管采用厚14mm的A3钢板,钢管内灌注C40混凝土,主拱与斜拱之间各设11道一字型横撑,横撑顺桥向间隔6m,采用壁厚20mm矩形钢箱截面,主拱和斜拱吊索的纵桥向间距均为3m;梁体为混凝土结构,由系梁、横梁、纵梁、挑梁和桥面板组成。 1有限元模型 该桥有限元模型的主拱肋、斜拱肋、横撑、系梁、横梁、纵梁均采用三维空间梁单元Beam188单元模拟,吊杆和桥面板分别采用linkl0单元和shell63单元来模拟。[2]主拱支座由一个固定支座、一个双向滑动支座和两个单向滑动支座组成,斜拱拱脚处均设双向滑动支座。[3]全桥共有节点1225个,单元2394个。 在考虑材料的非线性效应时,同时计入了主拱肋、斜拱肋和横撑的材料非线性。钢管混凝土材料的本构关系按统一理论取用,钢材采用理想弹塑性应力-应变关系。[4,5] 为方便加载,汽车荷载和人群荷载均用3.5kN/m2的均布荷载来模拟,计算横桥向静风作用时由于缺乏资料,偏与安全风压取900Pa。结构自重由程序自动计入。 本文共分析3种工况,每种工况下分别进行特征值屈曲分析和几何非线性分

下承式系杆拱桥

浅谈下承式系杆拱桥的设计 摘要下承式系杆拱是一种无推力的拱式组合体系,是外部静定结构,兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点,当桥面高程受到限制而桥下又要求保证较大的净空(桥下净跨和净高)时,无推力的拱式组合体系桥梁是较优越的桥型。从设计方案选择、结构设计与施工等方面对沧黄高速跨线大桥进行了介绍。 1 概况 沧黄高速跨线桥位于沧宁公路沧县段捷地乡大贾庄村北,中心桩号K1 + 414. 049,上跨沧黄高速公路。交叉处沧黄高速公路平面位于半径R = 7000m 的左偏平曲线上, 中心桩号CHK12 + 420。交角90°,设计标高16. 189m,该桥上部结构为1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁;下部结构采用柱式桥墩、肋板式桥台,墩台下接承台,基础均为钻孔灌注桩群桩基础; 桥梁净宽11. 5m;汽车荷载等级为公路- Ⅱ级标准。该桥桥型布置如图1所示。 2 方案比选 在桥梁建设中,桥梁方案的确定是非常重要的,尤其大跨径桥梁更是如此。在初步设计阶段我们拟定了两个方案: 方案一: 1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁,桥梁总长90m,概算总造价为644. 8 万元(含引道) ,其中跨线桥造价303. 9万元。本方案的的优点是: ①一跨上跨沧黄高速,桥下净空大,视野开阔,为将来沧黄高速改建留有较大余地; ②建筑高度小,填土高度低,总造价低; ③桥型美观,与周围环境相协调,建成后将成为沧黄高速的一个亮点。但本方案施工工艺较复杂, 对施工技术要求较高。

方案二:采用4 - 25m预应力连续箱梁,桥梁总长100m,概算总造价为658. 6万元(含引道) ,其中跨线桥造价为310. 9万元。本方案的优点是:结构简单,设计施工技术成熟,施工质量较易控制。缺点主要是:建筑高度较高,填土高度高,总造价高。经综合考虑,我们推荐方案一。即按1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁进行施工图设计。 3 结构设计要点 3. 1上部结构 下承式系杆拱部分为梁拱组合刚性系杆刚性拱结构,系杆和拱肋共同承担轴力和弯矩,内力计算比较接近真实状况。系杆和拱肋端部是刚性连接的,体系为外部静定而内部超静定结构,超静定次数为3 + n ( n为吊杆根数) 。主跨计算跨径48m,矢跨比1 /5。拱肋为工字形普通钢筋混凝土结构,系杆、中横梁为预应力混凝土结构,端横梁为普通钢筋混凝土结构,横梁与系杆固结,吊杆采用预应力高强钢丝模拟成单向受拉杆,两拱肋间设三道预应力混凝土横撑。两边跨箱梁部分为单箱室小箱梁预应力混凝土简支结构。根据各施工阶段和使用阶段的受力体系按平面杆系对构件进行有限元分析,采用容许应力法进行计算。内力计算采用平面杆系有限元计算程序———交通部公路科学研究所《公路桥梁结构设计系统GQJS》及中交公路规划设计院《桥梁设计综合计算程序BriCAS》进行计算。 3. 2 下部结构 从桥位地质勘察报告所揭示的地层看,土层主要为第四系全新统陆相冲积(Q4a l ) 、陆相冲积与沼泽相沉积(Q4h + al )及更新统陆相冲积(Q3 al )形成的粉土、粉质粘土及粘土层,场地地层分布稳定,无不良地质现象,属均匀地基。由于路线上跨沧黄高速公路,桥台填土较高,故下部结构采用肋板式桥台、柱式桥墩,墩台下接承台,基础均为钻孔灌注桩群桩基础,桩柱入土深度及配筋采用m法计算。 3. 3 桥面标高 本桥纵断面位于半径R = 6500m的竖曲线上,纵坡坡度2. 8342%。横桥向设置1. 5%双向横坡。主跨系杆拱部分桥面横坡及纵坡均在结构(系杆、横梁)中调整,梁底水平,桥面板及桥面铺装等厚;箱梁部分桥面横坡及纵坡由箱梁结构和盖梁顶面调整,竖曲线在防水混凝土铺装层调整,沥青混凝土

下承式拱桥设计计算书

下承式拱桥设计计算书 一、设计资料 1设计标准 设计荷载:汽车-20级,挂车-100,人群荷载3.0kN/M2。桥面净宽:净-9m+和附2?1.0m人行道拱肋为等截面悬链线矩形拱,矩形截面高为2.2m,宽为1.0m 。净跨径:l=110m 净矢高:f=22m 净矢跨比: f l= 1/5 2主要构件材料及其数据 桥面铺装:10cm厚C50混凝土,γ1 =25kN/m3; 2cm沥青砼桥面铺装,材料容重 γ =23kN/m3; 2 桥面板:0.5m厚空心简支板,C30级钢筋砼γ3 =25kN/m3; γ =25 kN/m3; 主拱圈、拱座:C40级钢筋砼矩形截面, 4 γ=18kN/m3拉杆:HDPE护套高强度钢丝束,上端为冷铸锚头,下端为穿销铰。 5 3 计算依据 1)中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计通用规范》人民交通出版社,1985年。 2)中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计手册—拱桥》上、下册,人民交通出版社,1978年。 3)中华人民共和国交通部标准,《公路桥涵地基与基础设计规范》,人民交通出版社,JTJ024-85 二、主拱圈截面几何要素的计算 (一)主拱圈横截面尺寸如图1所示

图1 拱圈横断面构造(尺寸单位:cm ) (二)主拱圈截面几何性质 截面积: 1.8 2.0 3.6A =?= 绕肋底边缘的静面矩: 2.0 1.8 1.0 3.6S =??= 主拱圈截面重心轴 y 下=S A =1.0m y 上= y 下=1.0m 主拱圈截面绕重心轴的惯性矩 3 211 1.8 1.201212 2.0x bh I =?=??= 主拱圈截面绕重心轴的回转半径 w 0.577r = = = (三)计算跨径和计算矢高 计算跨径: j ?=45.039、j d =2.2m 、d d =1.8m L =0L sin 90 2.2sin 45.039J j d ?+=+= 计算矢高: 0 cos 2 2 j j j f d d f ?= +-= 三、 主拱圈的计算 (一)拱轴系数的确定 吊杆及拱圈构造如图2

下承式钢管砼系杆拱桥施工技术

下承式钢管砼系杆拱桥施工技术 马卫明 (如皋市水利建筑安装工程有限公司,江苏南通,226500) 1 工程概况 如皋市蒲黄线通扬运河大桥位于蒲黄线K10+729处,上跨通扬运河。主桥采用80m钢管砼系杆拱结构,主桥纵向由拱肋、系杆并缀以吊杆,构成主要受力体系,为刚性系杆刚性拱结构。横向通过风撑、横梁和系杆将两片拱肋连城整体,并通过搁置在横梁上的桥面板及现浇层构成桥面行车系。 拱肋为本桥的主要受力构件,拱轴线为二次抛物线,计算跨径L=80m,计算矢高16m,矢跨比1/5。拱肋断面为哑铃型钢管混凝土,截面宽度0.75m,高度1.8m,宽度和高度沿拱轴线始终不变,拱肋上下弦管(Q345qC)直径均为750mm,壁厚16mm。通过两块缀板连接,坚缀板厚度为16mm,拱肋全断面填充C40微膨胀混凝土。 系杆作为纵向连接拱肋的主要受拉构件,为预应力混凝土箱型截面。系杆截面宽度1.2m,高度1.8m,系杆为矩形空箱断面,在系杆端头变为加高实心截面,系杆预应力钢束张拉须结合施工分批进行。 吊杆将桥面系重量传递给拱肋,本桥采用拉索结构。拉索外圆钢管Φ309×16mm,钢管上端焊接于拱肋下弦管下缘,钢管下端焊接于系杆顶面预埋钢板上,可以承受一定的压力。拉索内穿集束钢丝,承受拉力。吊杆下端为固定端,锚固于系杆内,上端为张拉端。 风撑连接两片拱肋,使其协同受力,并保持拱肋稳定。每道风撑由两根Φ500×10m钢管及多根Φ273×10mm腹杆组成,风撑所有钢管均不灌注混凝土。全桥共设5道风撑。 全桥横梁分为中横梁和端横梁。中横梁为工字型实心截面,端横梁为空心截面(与系杆交接处变为实心截面)。所有横梁顶面在行车道部分设双向2%横坡,以利用其上桥面板及铺装直接形成双向横坡,横梁底面水平。横梁均为预应力构件,横梁长度为17m,中横梁于系杆平面相交,每根中横梁由两根吊杆支承。中横梁采用预制安装、端横梁采用现浇施工,横梁预应力张拉应分批进行。 桥面板为22㎝厚的实心板,纵向搁置在横梁上,桥面板之间横向铰接,纵向主筋采用焊接,辅以22㎝厚现浇混凝土接头及10㎝混凝土桥面现浇层,构成桥面整体连续体系。桥面铺装为10㎝沥青混凝土。 2 施工难点 通扬运河为本市境内重要的水运通道,水上运输繁忙,来往船只多,给水上作业带来一定的困难。 钢管砼系杆拱桥工序多,交叉作业多。 系杆采用预制吊装技术,吊装长度16m,吊装重量达70t;拱肋采用分三段吊装,最大吊装长度29m,吊装重量达21t。 施工现场场地狭小,桥梁施工区外侧有民用码头,吊装条件差。 3 施工流程 下承式钢管砼系杆拱桥采用先梁后拱的少支架施工工艺,具体施工流程如下: (1)主墩基桩定位放样,搭设基础施工平台,安装钻机,进行桩基础施工,并对基桩进行无破损

钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨

钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨 摘要:对钢管混凝土系杆拱桥的特点进行了描述,对钢管混凝土系杆拱桥的设计和施工过程中不可忽略的因素——稳定性进行了归纳和总结,并且进一步对稳定性的影响因素进行了探讨。 关键词:钢管混凝土,系杆拱桥,稳定性 1 引言 钢管混凝土拱桥具有跨越能力强的特点,我国已建成的钢管混凝土拱桥有四川旺苍东河大桥、广东高明大桥、广州丫髻沙大桥等。其中跨径110m的四川旺苍东河大桥是我国第一座钢管混凝土拱桥,其结构形式为的下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥[1];跨径112.8m、全宽26m的佛陈大桥是我国同类结构中在跨度和宽度上均具有代表性的一座下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥。 2 钢管混凝土系杆拱桥特点 钢管混凝土系杆拱桥兼有钢管混凝土结构和系杆拱桥的特点:作为钢管混凝土结构,因钢管内填充了混凝土,增加了钢管壁受压时的稳定性,而且钢管壁对混凝土起套箍作用,使管内混凝土处于三向受压状态,充分发挥了混凝土的抗压强度、提高了混凝土的延性;作为系杆拱桥,系杆拱组合体系将拱肋的推力传给系杆,使体系成为外部静定、内部超静定的结构,系杆和拱肋均有一定的刚度,荷载引起的弯矩在系杆与拱肋之间按刚度分配,它们共同承担体系的轴力和弯矩。 系杆拱桥主要分为有推力和无推力组合体系,无推力系杆拱桥能够较好地适应不良地层和具有较小的建筑高度,主要由拱助、吊杆、系杆(梁)三部份组成。根据上下部分结构的联接方式,系杆拱又可分为两种,一种是上下部之间刚接,一种是简支,如图1所示[2]。 (a )简支形式 (b) 刚接形式 图1 系杆拱形式 3 稳定分析 由结构力学知识可知,拱桥以承受压力为主,拱肋的受力情况为承受一定的弯矩、扭矩和剪力。在对拱桥进行施工和运营时,若拱结构本身的刚度不足会发

下承式系杆拱桥施工方案

下承式系杆拱桥施工方案

50米下承式钢管拱桥施工方案 一、编制依据 1.中交第一公路勘察设计研究院2005年7月发出的上海至武威国家重点公路河南境 泌阳至南阳高速公路第二标段两阶段施工图变更设计。 2.《公路工程技术标准》………………………………………JTG B01-2003 3.《公路桥涵施工技术规范》…………………………………J TJ041-2000 4.《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》…………………………GB/T175-2000 5.《公路工程施工安全技术规程》……………………………J TJ O76-95 6.《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》………………………………GB13013-2000 7.《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》……………………………G B1499-2000 8.《公路工程金属试验规程》…………………………………J T L055-83 9.《钢筋焊接及验收规程》……………………………………J T J18-96 10.《公路工程水泥混凝土试验规程》…………………………J TJ053-94 11.《预应力混凝土用钢绞线》…………………………………G B/T5224 12.《预应力筋用锚具、夹具和连接器》………………………G B/T14370 13.《公路工程质量检验评定标准》……………………JTG-F80/1-2004 14.《公路工程技术标准》……………………………(J T G B01-2003) 15.《公路桥涵设计通用规范》……………………………(JTG D60-2004) 16.《钢结构设计规范》……………………………(G B50017) 17.《钢结构工程施工及验收规范》……………………………(GB50205-2001) 18.《铁路钢桥制造规范》……………………………(T B10212-98) 19.《合金结构钢技术条件》……………………………(G B3077-82) 20.《焊接用钢丝》……………………………(G B1300-77)

下承式钢管拱桥施工方案

下承式钢管拱桥施工方案 K162+703钢管拱桥全长53m,单跨长度48m,拱桥桥台采用砼重力式U型台,上部结构采用钢管系杆结构,拱肋、系梁、风撑、拉杆采用D140×10、D299×8、D500×18三种规格无缝钢管总长520.84m,横梁采用240×240×12×12工字钢总长145.467m,200mm砼桥面宽度5.5m。 1.1桥台施工 ⑴定位放线 在施工前完成桥台的定位测量,并分别放出桥台中心线及法线,按规定埋设护桩,复核跨度,确认无误后供施工使用。 ⑵钢筋绑扎 钢筋采用现场加工,现场绑扎,并严格按照设计和规范进行。绑扎前先调整好基础的预留的插筋间距,确保钢筋的保护层厚度及间距符合设计、规范要求。 ⑶模板与支撑 模板采用钢模板,现场拼装。采用钢管架支撑,并在根部外侧施做一条水泥砂浆带,确保在混凝土浇筑过程中不漏浆。 ⑷混凝土浇筑 桥台混凝土采用搅拌站集中拌制混凝土,砼运输车运输,泵送分层浇筑,插入式振捣器振捣。 桥台混凝土浇注过程中,设专人护模,如果发现跑模、胀模以及漏浆等情况要及时处理;混凝土浇筑前要对振捣工进行技术交底,做到不过振、不漏振,以保证混凝土施工质量。 ⑸养护 在混凝土终凝后开始洒水养护,混凝土达到设计强度后,开始拆模,模板拆除后继续养护,养护时间一般不小于28天。 1.2钢管拱系安装 ⑴钢管拱系安装流程 拱肋→风撑→系梁→拉杆→横梁 ⑵拱系的制作 1、主要工艺流程

原材料检验→放样→下料→加工→装配与焊接→火工微弯→节段组装与腹板焊接→吊杆相关部(附)件组装→焊接过程检测→拱肋预拼装→涂装防锈。 2、加工方案要点 节段划分:为便于吊装,拱肋钢管分段制作。本桥结合现场吊装能力,每片拱肋划分为2个拱脚预埋段和3个中间吊装段,K型风撑每个为一段。 制作方法:采用卷板机将钢板卷制成圆管;装配焊接成6m和17m左右拱肋管及设计基本长度的风撑管;上下拱肋管采用火工微弯方法形成设计轴线,其后在设定专用胎架上完成定位、焊接和节段组装;各风撑管节段在另外平面胎架上完成组装。 大接头余量加放:为保证各步施工方案和工艺都能满足设计要求,达到规定的偏差精度,上下拱肋管大接头加放80mm余量,该余量节段组装时保留,只在分段计算长度处作出正作线。焊接补偿量加放:考虑节段组装时,腹板焊接将使各拱肋节段上下管的距离受到影响,可沿径向线方向加放5mm作为焊接补偿,以保证设计几何尺寸。 标记线:标明拱肋管0℃和180℃径向线,作为火工、节段组装、检验的标记线。 安装标示:为便于工地安装,在拱肋预拼装前,通过径向线与站号线测定,标明各接头在工地安装时的控制点,做出标记,涂装时采取一定的保护措施。 1.3施工控制要点 (1)依据设计文件提供的相关验收规范、工艺要求,编制出各工序的具体验收项目与标准。 (2)放样保证所有配套表、套料卡、下料草图的正确性与完整性,标明后续工序的样板、样棒的角度、尺寸、名称、数据等。 (3)所有零部件的下料前进行报检,超差零件不得流入下道工序;火焰切割零件须清渣、打磨处理,产生热变形的均须矫正后方可使用。 (4)坡口边缘直线度及角度符合公差要求。 (5)工装胎架应具有足够刚度,以控制结构变形,对胎架中心线、定位基准线、辅助线等作必要标记。 (6)所有装配不得强制进行,避免母材损伤,严格对线安装并控制好间隙,焊接完成后及时矫正。

钢管混凝土拱桥稳定性的计算理论简述

论文关键词:钢管混凝土拱桥稳定性非线性 论文摘要:钢管混凝土拱桥作为一种承受压力的空间曲杆体系,不可避免的涉及到稳定问题。随着钢管混凝土跨径不断的增大,对于其稳定性计算必须考虑非线性的影响,本文主要是介绍当拱桥稳定性计算理论及非线性分析理论。 随着钢管混凝土组合材料研究不断深入,施工工艺的大幅度改进,钢管混凝土拱桥在全世界范围内,特别是在我国得到了广泛的应用。据不完全统计,自从1990年我国第一座钢管混凝土拱桥建成以来到目前为止,我国已建或在建钢管混凝土拱桥有200多座。钢管混凝土拱桥之所以发展如此迅速,主要具有如下特点:(1)施工方便,节省费用;(2)有较成熟的施工技术作支撑;(3)跨越能力大,适应能力强;(4)造型优美,体现了民族特色;(5)大直径钢管卷制工业化,有力地促进了我国钢管混凝土拱桥的发展。 随着钢管混凝土拱桥的跨径的增大,刚度越来越柔,作为以受压为主的结构,稳定成为制约其发展的关键因素之一。不少学者根据不同的拱桥形式在不同的参数下,提出了不同的假设,推导出了很多简化的稳定公式。这些稳定公式将为有限元发展提供了理论基础。本文主要是对拱桥稳定计算理论进行简单的阐述。 1 稳定计算理论 1.1 概述 稳定问题是桥梁工程常常遇到的问题,与强度问题同等重要。但是,结构的稳定问题不问于强度问题,结构的失稳与材料的强度没有密切的关系。结构失稳是指结构在外力增加到某一量值时,稳定性平衡状态开始伤失,稍有挠动,结构变形迅速增大,从而使结构失去正常工作能力的现象。在桥梁工程中,总是要求其保持稳定平衡,也即沿各个方向都是稳定的。 在工程结构中,构件、部件及整个结构体系都不允许发生失稳。屈曲不仅使工程结构发生过大的变形,而且往往导致结构的破坏。现代工程结构中,不断利用高强轻质材料,在大跨度和高层结构中,稳定向题显得尤为突出。 根据上程结构失稳时平衡状态的变化特征,存在若干类稳定问题。土建工程结构中,主要是下列两类: (1)第一类稳定问题(分枝点失稳):以小位移理论为基础。 (2)第二类稳定问题(极值点失稳):以大位移非线性理论的基础。 实际工程中的稳定问题一般都表现为第二类问题,但是,由于第一类稳定问题是特征值问题,求解方便,在许多情况下两类问题的临界值又相差不大,因此研究第一类稳定问题仍有着重要的工程意义。 研究压杆屈曲稳定问题常用的方法有静力平衡法((eular方法)、能量法(timosheko方法)、缺陷法和振动法。 静力平衡法:是从平衡状态来研究压杆屈曲特征的,即研究荷载达到多大时,弹性系统可以发生失稳的平衡状态,其实质是求弹性系统的平衡路径(曲线)的分支点所对应的荷载值(临界荷载)。 能量法:表示当弹性系统的势能为正定时,平衡是稳定的;当势能为不正定时,平衡是不稳定的;当势能为0时,平衡是中性的,即临界状态。 缺陷法:认为完善而无缺陷的力学中心受压直杆是不存在的。由于缺陷的影响,杆件开始受力时即产生弯曲变形,其值要视其缺陷程度而定。在一般条件下,缺陷总是很小的,弯曲变形不显著,只是当荷载接近完善系统的临界值时,变形才迅速增大,由此确定其失稳条件。 振动法从动力学的观点来研究压杆稳定问题,当压杆在给定的压力下,受到一定的初始扰动后,必将产生自由振动,如果振动随时间的增加是收敛的,则压杆是稳定的。 以上四种方法对于欧拉压杆而言,得到的临界荷载是相同的。如果仔细研究一下可以发

钢管混凝土拱桥稳定性分析例说

钢管混凝土拱桥;稳定性;有限元 钢管混凝土结构是指将混凝土填充入圆钢管内形成应力比较大的区域出现塑性变形,结构的变形很快增大。的混凝土结构,其本质上属于套箍混凝土。随着跨径的当荷载达到一定数值时,即使荷载不再增加,甚至在减少不断增大,对于以承受压力为主的拱桥结构其稳定安全性荷载的情况下结构变形也自行迅速增大而致使结构破坏。和极限承载力问题显得日益突出。桥梁结构的稳定性是关这个荷载值实际上是结构的极限荷载,也称临界荷载或压系到其安全与经济的主要问题之一,它与强度问题有同等溃荷载。拱在不同的结构形式和不同的荷载情况下,丧失重要的意义。本文以某钢管混凝土拱桥为研究对象,采用第一类稳定和丧失第二类稳定都有发生的可能,在有些情MIDAS有限元分析程序,建立了该桥的空间有限元计算模况下,丧失两类稳定性的区别只有理论上的意义。实际上型,计算了该桥的稳定安全系数,对其失稳特征进行了分的结构稳定问题都属于第二类,但是,因为第一类稳定问析,根据分析结果,提出了提高其稳定性的措施。题的力学情况比较单纯明确,在数学上作为求本征值问题 也比较容易处理,而它的临界荷载又近似的代表相应第 1 拱桥稳定性的理论分析二类稳定问题的上限,所以在拱桥分析中,第一类稳定拱桥结构的稳定性问题一直是国内外研究的一个热问题仍具有重要的工程意义。与中心压杆的临界荷载相点。结构失稳是指结构在外力增加到某一量值时,稳定类似,拱的第一类稳定问题在数学上是一个齐次方程的性平衡状态开始丧失,稍有挠动,结构变形迅速增大,特征值问题。第二类稳定的临界荷载是一个非线性塑性使结构失去正常工作能力的现象。桥梁结构的失稳现象问题,是几何非线性和材料非线性共同作用的结果。在表现为结构的整体失稳或局部失稳。局部失稳是指部分实际工程中,拱桥一般都是在施工阶段发生失稳,并且结构的失稳或个别构件的失稳。局部失稳常常导致整个多数为第一类失稳。 结构体系的失稳。钢筋混凝土拱桥和圬工拱桥,一般情况下由于跨度较 拱桥的失稳可分为平衡分支失稳(第一类)和极值点失小,拱肋截面相对较大,稳定问题并不突出,材料的强度稳(第二类)两类。对于比较柔细的拱,当其所受到的荷载和架设方法是控制因素,通常把拱肋等效为一压杆进行稳达到一定临界值时,拱就有可能丧失平衡状态,拱轴在其定性检算。对于大跨度钢管混凝土拱桥,这种方法显然只竖向平面内偏离初始受压的对称变形状态,向其反对称的能作为初步设计阶段的简单估算,只有采用有限元方法进平面挠屈,这时拱不但承受压力还承受一定的弯矩,这就行空间分析才能真实反映结构的稳定性能。 是拱的平面内屈曲;另一种就是拱轴线侧倾出竖平面,转1.1 第一类稳定问题的有限元分析向空间弯扭的变形状态,这就是拱的侧倾。它们具有共同1. 线弹性有限元分析的特点,都是由于拱的平衡状态出现了分支,使原来的平大跨度空间拱桥一般可简化为三维杆系结构,拱肋衡形式成为不稳定形式,而且开始出现新的平衡形式,通等构件模拟为空间梁单元。在T.L列式下,结构的整体平称为拱的第一类稳定问题。

中承式拱桥施工组织设计

1.工程概况 1.1工程概况 巫山县巫峡长江大桥位于建始与巫山之间,长江巫峡入口处,桥型为净跨为460m钢管拱混凝土中承式悬链线拱桥,桥面净宽:净-15.0m+1.5m(人行道)+2×0.5m(栏杆)全桥跨径组合为6×12m(引桥)+294m(主跨)+3×12m(引桥),两拱肋中距为19.7m,中设“K”、“米”型横撑及肋间横梁,全桥共设有20道。 该桥主跨拱肋拱顶截面高为7m,拱脚截面高14m,肋宽为14.14m,每肋上下各两根φ1220×22(25)mm,内灌60号砼的钢管弦杆,弦杆通过横联钢管φ711×16和竖向钢管φ610×12mm连接而构成钢管砼桁架,钢管拱主体结构采用Q345-C钢材。 1.2工程内容 a.生产准备(工艺技术准备、材料采购复验、设备、场地、人员配置) b.主拱筒节制造 c.主拱单元件组装 d.节段制造 e.节段预拼 f.节段(简易)涂装 g.节段运输 h.工地拼装焊接 1.3主要工程量 主要量工程有主拱钢管、主拱节段、“米”字横撑、“K”型横撑、立柱等制造安装,投料量达3160t,具体见下表

说明:本表所列数量为主拱肋的一半。 2.施工组织机构及人员配置 2.1工程管理领导小组 组长:XXX 副组长:XXX 组员:XXX 2.1.1组建工程施工组织机构 施工组织机构由项目经理统一指挥调度职能部室指定的专业负责人,针对工程项目特点,对专业负责人的主要工作职责作出规定,具体见附件1(施工组织机构图) 2.1.2确定建造工序负责人 建造工序负责人是由各职能部门根据需要指派,施工车间主任为本车间当然的工序负责人,各工序的总协调由项目经理负责,已确保整个工程施工有序进行,具体见附件2(建造工序负责人结构图) 2.2施工进度计划及工序计划负荷 2.2.1施工进度计划编制说明

下承式钢筋混凝土系杆拱桥安装技术方案

下承式钢筋混凝土系杆拱桥安装技术方案 摘要:本文根据下承式钢筋混凝土系杆拱桥施工的实际情况,对该桥的安装方案进行了详细的说明,对同类型桥梁的安装具有重要的参考价值。 关键词:系杆拱桥安装方案 一、工程概况 某桥位于我市县级道路上,是我市滞洪区内的重要撤退桥梁。原桥年久失修,已成危桥,本次对其进行拆除重建(老桥暂不拆除,待新桥安装完毕通车后再拆除)。 该桥主桥上部结构为下承式钢筋混凝土系杆拱,拱肋为混凝土结构,跨度为75米,水面至拱顶高度24米,水面至桥面高度为8米,拱肋净距为9米,主桥上部系杆2根、端横梁2根、中横梁12根、风撑5道、吊杆单侧12道、拱肋2道。下部结构采用方形实体桥墩,肋板式桥台,钻孔灌注桩基础。 二、系杆、拱肋施工工艺 本工程系杆共计2根,采用箱形截面,单根长75m,宽1.2m,高1.8m(拱脚处加高至2.65m),空心矩形壁厚为22cm,在吊杆位置1.0m范围及根部6.15m范围内加强为实心矩形。拱肋为等截面的工字形截面钢筋混凝土构件,高1.6m,宽1.2m,拱脚处为实心矩形截面。 原系杆施工图按支架现浇法设计,根据现场的施工条件及通航的要求,现更改采用现场分段预制法。系杆两端18.35m、中部26m采用现场预制法,待系杆预制混凝土达到强度后采用浮吊进行安装。分段预制长度方案得到设计认可,并把预制系杆主筋配筋进行了加大,以确保该段系杆吊装过程安全而不出现裂缝。 拱肋整体放样分段预制,共10片。湿接头长度为60cm,湿接头钢筋焊接采用绑焊,混凝土浇制采用同强度微膨胀混凝土浇制。 三、吊装工艺 吊装采用浮吊(起吊重量为150T)进行安装,安装前先协调航道有关部门,实施断航。系杆先吊装北侧预制段,再吊装南侧预制段。拱肋采用钢管桩基础,搭设贝雷梁支架,用浮吊分段安装的工艺,先上游后下游,先两端后中间合龙。

下承式平行系杆拱桥施工监控方案及结构分析_secret

附件6、(共10页) 下承式系杆拱桥 施工监控方案及结构分析 编制: 审核: 复核:

目录 一、工程概况 (2) 二、施工监测阶段划分及各阶段施工简况 (2) 三、施工过程控制的内容 (5) 四、施工控制测点布置方案及设备统计 (6) 五、施工控制方法 (9) 六、计算成果 (10)

一、工程概况 红庙公路桥位于梁山县馆驿镇西红庙村西南,柳长河输水线路桩号7+952处。本工程线路全长735.2m,其中桥梁长520.32m,宽9.5m,引道长214.88m,宽9.5m。桥梁上部结构为27*16m先张法预应力混凝土空心板+85m下承式系杆拱桥;主桥下部构造为圆头矩形混凝土墩,其余为柱式桥墩,桥台为柱式台;基础均为柱基础。 二、施工监测阶段划分及各阶段施工简况 2.1、施工线形监控意义 桥梁施工控制不仅是桥梁施工技术的重要组成部分,也是确保桥梁施工宏观质量的关键及桥梁建设的安全保证,它在施工过程中起着安全预警、施工指导以及及时为设计提供依据。任何体系的桥梁在每一个施工阶段的内力和变形是可以预计的,因此当施工中发现测试的实际值和预计值相差过大时,随即进行检查和分析,找出原因并排除问题后方可继续施工,避免出现事故,造成不必要的损失。 通过本次施工控制,主要达到以下目的: 2.1.1通过对施工方案的有限元计算,确保施工方案的可行性,并保证桥梁施工各阶段的主体结构、附属结构的强度和稳定系数满足相关规范的要求,确保整个施工过程的安全顺利。 2.1.2 通过现浇系梁的预应力张拉效果测试,掌握系梁施工质量和应力状态,为下一阶段拱肋的节段安装提供必要的支撑条件。 2.1.3 拱肋安装、接头混凝土灌注过程的拱肋应力、线形测试与分析,掌握拱肋成型的状态。 2.1.4 通过吊杆张拉的方案优化计算,确定拟定的张拉顺序中各吊杆张拉力的大小,确保吊杆张拉力满足设计要求并力争避免繁琐的吊杆内力调整施工。通过吊杆张拉过程中拱肋和系梁的应力状态测试,了解吊杆张拉的施工质量。 2.1.5 通过二期恒载施工过程拱肋、系梁、吊杆等应力(或内力)的测试,了解成桥质量,为桥梁验收提供技术资料。 2.2、监控划分阶段 根据指导性施工组织设计施工顺序,结合本桥结构力学特性及施工方法,施工控制的主要阶段及各阶段的施工简要内容如下:

单拱肋结合梁组合拱桥稳定分析

第25卷第6期2009年12月 结构工程师 StructuralEngineers V01.25.No.6 Dec.2009单拱肋结合梁组合拱桥稳定分析 潘湘文+马坤全张欣欣 (同济大学桥梁工程系,上海200092) 摘要以某单拱肋钢一混凝土结合板组合桥面系杆拱桥为工程背景,基于拱桥稳定性分析理论,采用有限元法,定量分析了桥梁施工全过程的稳定性,并系统分析了布载方式、矢跨比、钢主梁抗弯刚度、拱肋抗弯刚度、吊杆刚度等设计参数对该拱桥稳定安全系数的影响。研究结果表明:在结构体系转换过程中,稳定安全系数有明显的降低;布载方式对该桥稳定性影响不大;系杆拱桥的面内稳定性随着钢主梁的面内抗弯刚度的增加而增加;拱肋抗弯刚度的增加,可有效地增加单索面系杆拱桥的稳定性;面外稳定安全系数随着吊杆刚度的增加而降低,而面内的稳定性则有所增加;混凝土桥面板对该类桥型稳定的贡献较小。 关键词系杆拱桥,单拱肋,结合板,稳定性 StabilityAnalysisofaSteel-ConcreteComposite Tied-ArchBridgewithCombinedSlab PANXiangwen+MAKunquanZHANGXinxin (DepartmentofBridgeEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China) AbstractBasedonthe stabilitytheoryofarchbridge,thefiniteelementmethodWasusedtostudytheinfluencingparametersonthein??planeandout?-planestabilityofasteel--concretecompositetied-?archbridgewithcombinedslab,includingtheload—arrangementmethod,therise/spanratio,thebendingrigidityofsteelgirder,therigidityofrib,therigidityofsuspender.Meanwhile,stabilityofthebridgeinconstructionwasanalysed.Theresultsindicatethatthestabilityisobviouslyreducedintheconstructionstage;increasingofbendingrigidityofarchribcaneffectivelyenhancethestabilitycoefficientsofin—planeandout—plane;thevariationofbendingrigidityofgirderandsuspendercanalsoenhance,thoughnotobviously,thestability. Keywordstied—archbridge,singlearchrib,combinedslab,stability 1引言 钢一混凝土混合结构与常规的钢结构和混凝土结构相比,具有整体受力合理、发挥两种材料各自力学特点以及便于施工等突出优点…。可以预见,在21世纪,混合结构以其极富创新空间的一种结构形式将会得到更大的发展。 拱桥作为压弯结构,其稳定问题一直是设计者最为关心的问题之一。拱桥成桥后,吊杆与系杆的安装,有助于加强拱肋的整体稳定性,而在施工阶段,未灌注混凝土的拱肋以及悬挂的纵梁对于单拱肋拱桥的稳定极为不利。 收稿日期:2009—06-01 ‘联系作者-Email:panxiangwen@鲥1.tom 目前,钢筋混凝土拱桥的面内外弹性稳定分析已经取得了一些成果心叫]。但是,单拱肋的结合板组合桥面的系杆拱桥,由于主梁采用钢梁与混凝土板的组合,有其自身的特点。为此,本文采用稳定分析理论¨。7J,计算分析了桥梁施工全过程的稳定性;并系统分析了不同布载方式、矢跨比、钢主梁、拱肋刚度、吊杆刚度等主要参数对该桥稳定性的影响。 2工程概况 江苏省某钢与混凝土结合板组合桥面下承式系杆拱桥,为单跨100m的单肋下承式简支系杆拱 万方数据

下承式钢管拱桥施工工艺

下承式钢管拱桥施工工艺 一、概况 轻纺大桥位于闻名全国的中国轻纺城中心,横跨杭甬运河。该桥为轻纺城联运河两岸的主要交通干道。在桥位处水面宽为150米,水深约4米,河床地质上层深约20米为淤泥质粘土。20米至54米为粘土,54米至56米为卵石,56米以下为凝灰岩,主桥采用跨径为90米钢管拱,钢管拱为下承式系杆拱,系杆为柔性拉杆,引桥上部为20米跨径的预应力空心板,主桥下部为φ1.50米钻孔桩,桩长为54米和53米,桩尖进入风化层,桩尖标高为-55.00(-54.0)米。引桥采用直径φ1.20米钻孔灌注桩。 跨径:3×20+92÷2×20米,桥梁全长197.04米。 桥面宽:3+22.4+3=28.4米。 设计荷载:汽-20,挂车-100,人群3.5KN/m2。 桥面纵坡:≤2.7%。 桥面横坡:1%。 竖曲线半径:R=1500米。 航道等级为八级。 编制依据:

1.交通部《公路桥涵施工技术规范》JTJO41-89。 2.国家建材局《钢管混凝土结构与施工规程》JGJO1-89。 3.建设部《市政桥梁工程质量检验评定标准》GJJ2-90。 二、工艺流程: 在4#与5#墩之间安装并张拉临时予拉束。 观察4#墩水平位移后拆除。 钢管拱工地组拼、整体半浮运、定位(合拢)。 灌注拱脚锚固端块混凝土。 安装水平系杆钢束。 张拉竖直粗钢管,水平系杆钢束(分批进行,详见表1)。 钢管拱肋混凝土灌住。 安装横梁。

现浇纵梁混凝土,安装预制纵梁(人行道板)。 安装预制纵梁(人行车道板)。 安装管线、栏杆、桥面铺装。 汽-20荷载动载试验。 锚固端块灌注封端混凝土。 三、钢管拱安装前的准备工作 为保证钢管拱安装顺利,安装临时钢绞线束,检验4#墩的水平位移。 1.在4#墩附近古纤道上,桥轴线向西侧(向杭州方向)约60米处,塔建一座临时性的观测站,供上部结构安装期间,对4#墩进行水平位移观测。 2.观测方法: 在4#墩侧面粘贴一条水平放置长约30厘米的钢卷尺,将经纬

高速铁路下承式系杆拱桥先梁后拱法施工技术

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c52418262.html, 高速铁路下承式系杆拱桥先梁后拱法施工技术 作者:杨慧鹏 来源:《城市建设理论研究》2012年第29期 摘要:下承式系杆拱桥由于自身有跨越能力大,建筑高度小等特点,近年来在铁路建设中得到了广泛应用。本文以向莆铁路闽江特大桥跨越福银高速公路1-72m系杆拱桥为例,对先梁后拱法施工方法进行了概述,然后从系梁施工、钢管拱施工、吊杆安装和调索张拉三个方面进行了分析。 关键词:高速铁路;下承式系杆拱桥;先梁后拱法 Abstract: Bowstring Arch Bridge because of its own large spanning capacity building height, railway construction in recent years has been widely used. This article the Minjiang Bridge across the railway to the Po Fu-yin Highway 1-72m tied arch bridge, for example, an overview of the first beam after arch method construction method, then tie beam construction, the steel arch construction boom installation and tune the cable tensioning three aspects.Keywords: high-speed rail; under-supporting Tied Arch Bridge; first beam after arch method 中图分类号:U238 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012) 1概述 下承式系杆拱桥型与其他的桥型比较,具有跨越能力大,建筑高度小,美观经济等优点,在已建高速铁路国家都得到了应用。我公司承建的向莆铁路闽江特大桥在0#--1#墩上跨越福银高速公路,采用1-72m钢管混凝土系杆拱桥,采用先梁后拱施工方法,系梁采用满布支架施工,拱肋钢管在系梁上搭设支架安装。利用汽车吊机搭设拱肋拼装支架,拱肋安装完毕拆除拱肋支架,拱肋无收缩混凝土采用顶升法对称泵送灌注,之后安装并张拉吊杆,然后张拉系梁剩余预应力筋,拆除系梁支架,进行桥面施工。 2系梁(含拼脚)施工 2.1系粱支架施工 系梁采用满布支架现浇施工,支架为钢管桩+分配梁+贝雷梁构成。系梁施工支架根据现场地形条件共设置9个支墩。钢管桩采用φ800×8mm和φ600×6mm钢管桩,每个支墩沿横桥向 设置6~8根,桩间连接系均采用[20进行焊接而成,桩顶托盘上分配梁采用2Ⅰ45a或3Ⅰ45a 作为横梁,钢管桩顶安装连接托盘,连接托盘采用钢结构进行焊接连接。支架上部结构采用贝雷梁桁架拼装成连续梁结构形式,贝雷梁桁架间距依据计算布置,贝雷梁桁架立面采用竖向支

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