钢管混凝土压弯构件的稳定性及在桥墩中的应用
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浅谈钢管混凝土拱桥的稳定性一、前言进入二十世纪以来,我国经济水平飞速发展,带动着建筑、文化、科技等诸多方面一同朝着更高的方向迈进。
在建筑领域,道路、桥梁等设施构成了经济发展的大动脉。
高原铁路、公路,大型、特大型桥梁的建成,不仅方便了普通老百姓的出行,更是为国民经济的发展的有力保障。
桥梁,起着承前启后,联通两地的作用。
尤其是在山间河谷、崇山峻岭之间,桥梁的作用更是毋庸置疑,不仅作为沟通的纽带,更具有颇高的美学价值,也是沿途一道亮丽的风景线。
而这其中又数拱桥的美学价值最高。
拱桥在我国具有非常悠久的历史,不管是在数量、形式,还是技术水平上,我国都有着很高的成就。
聪明智慧的祖先们已经将拱桥的技术应用的炉火纯青。
现存世界上最古老的拱桥就是我国的赵州桥,距今已经有1400多年的历史,采用了“敝肩式”结构,即在大拱的两肩上再辟小拱,这在当时是石拱桥结构中最先进的一种。
拱桥的分类有很多,单从所采用的原材料来说,包括:石拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥[1]。
而在目前,值得每一个中国桥梁人骄傲的是,这四种拱桥的世界跨径纪录都在中国境内。
最长跨径为550米的上海卢浦钢拱桥。
在目前的设计施工中,混凝土拱桥应用最广。
我国的桥梁人也在设计施工过程中积累了丰富的经验,为后续混凝土拱桥的设计、施工奠定了扎实的基础。
二、钢管混凝土拱桥技术特点随着近年来各种新技术、新装备的不断出现,钢管混凝土拱桥技术以其独特的优点,逐渐获得了桥梁设计师和普通民众的青睐,该技术也发展迅速。
如图1所示,为苏州寒山(马运)大桥的实景照片。
钢管混凝土拱桥的特点包括:图1. 重庆巫山钢管混凝土拱桥1. 桥身曲线造型优美,线条流畅,张弛有度。
高贵优雅与气势宏伟合二为一。
2. 采用钢管和混凝土两种材料,共同施工。
拱肋的形状、样式设计灵活,因地制宜,在满足功用的前提下可以进行一些合理的改进设计,保证桥梁的功用和美学价值合二为一。
3. 由于特殊的桥体形状,对拱桥支脚处产生两个方向的力,一是竖直压力,二是水平推力。
钢管混凝土拱桥稳定性的计算理论简述摘要:本文针对钢管混凝土拱桥的稳定性问题,从理论计算的角度对其进行了探讨。
首先简述了钢管混凝土拱桥的构造特点和受力情况,然后介绍了钢管混凝土拱桥的设计原则和设计计算方法。
接着阐述了钢管混凝土圆形拱桥的静力分析方法,并针对桥墩的稳定性进行了数值模拟计算。
最后对钢管混凝土拱桥的稳定性进行了评估,并提出了相应的加固措施。
关键字:钢管混凝土拱桥,稳定性,设计原则,设计计算方法,数值分析,加固措施。
1. 引言钢管混凝土拱桥是一种新型的桥梁结构,具有承载力大、刚度好、耐久性强、施工方便等优点,特别是在跨度较大的工程中表现出了明显的优越性。
然而在钢管混凝土拱桥的设计和施工中,其稳定性问题一直是困扰工程师们的难题。
本文旨在探讨钢管混凝土拱桥的稳定性问题和相应的解决方法,为相关工程实践提供参考。
2. 钢管混凝土拱桥的构造特点和受力情况钢管混凝土拱桥是一种以钢管为骨架、混凝土为填充物的桥梁结构。
其构造特点主要包括以下几方面:(1)柱与拱采用钢管混凝土结构,两者通过锚固套筒连接起来,形成整体结构;(2)拱段分布顺应曲线,通过节点连接完成整个结构;(3)横向变位通过悬臂梁与拱顶连接传递;(4)桥面铺装采用钢筋混凝土铺装层覆盖沥青路面。
钢管混凝土拱桥所受的荷载作用主要分为水平荷载和垂直荷载两种。
水平荷载包括风荷载和地震荷载,作用于桥梁的平面上。
垂直荷载包括自重和交通荷载,作用于桥梁的竖直方向上。
在桥梁的使用过程中,还可能出现冰雪荷载、水流荷载等非常规荷载。
3. 钢管混凝土拱桥的设计原则和设计计算方法(1)设计原则钢管混凝土拱桥的设计应符合以下原则:① 桥面宽度应符合交通规定,并满足行车安全和通行舒适性要求;② 拱形应满足静力平衡和刚度要求;③ 桥墩应满足稳定性和承载能力要求;④ 施工应符合安全、经济、高效的要求。
(2)设计计算方法钢管混凝土拱桥的设计计算方法应分为静力分析和动力分析两部分。
钢管混凝土拱桥施工关键技术及稳定性分析Chapter 1 Introduction钢管混凝土拱桥是现代桥梁结构中的一种重要形式,近年来在各种道路和铁路工程中得到了广泛的应用。
钢管混凝土拱桥的优越性能在于它具备了钢管和混凝土桥梁的优点,能够在大跨径和高荷载条件下承载结构,同时有较高的抗震能力和耐久性。
钢管混凝土拱桥的施工过程是一个具有挑战性的任务,它需要高度的技术知识和经验。
本文将介绍钢管混凝土拱桥的施工关键技术及稳定性分析。
首先,将介绍钢管混凝土拱桥的基本结构和设计要求。
其次,将讨论钢管混凝土拱桥的施工序列和关键技术。
最后,将对钢管混凝土拱桥的稳定性进行分析,以确保钢管混凝土拱桥的安全和可靠性。
Chapter 2 钢管混凝土拱桥的基本结构和设计要求钢管混凝土拱桥是由钢管和混凝土构成的,它具有轻质、高强、高刚性和良好的抗震性。
在设计中需要满足一些特殊要求,以确保桥梁的可靠性和安全性。
2.1 结构形式钢管混凝土拱桥是由一组弧形钢管和连接的混凝土组成的拱桥。
桥面直接支撑在钢管上,钢管和桥面一起受力。
为了保证桥梁结构的平衡和稳定,弓形钢管在跨度方向上把力传递到钢柱和混凝土砌块上。
钢管混凝土拱桥桥面上一般铺设混凝土板或钢板。
2.2 设计要求设计钢管混凝土拱桥需要满足以下要求:(1)满足各种相应的载荷要求,如荷载、地震、温度和疲劳等要求。
(2)搭建时拱出形状应满足理论形状,应校核拱形。
(3)设计应满足桥梁的稳定性,避免拱桥的侧扭和侧向振荡等现象。
(4)充分考虑钢管的保护性能,防止钢管的腐蚀和老化,确保整个结构的耐久性。
Chapter 3 钢管混凝土拱桥的施工序列和关键技术钢管混凝土拱桥的施工编排顺序应遵循钢管——加固空间网壳结构——混凝土固化。
钢管的高强度和铺装混凝土能极大地保护钢管不受机械损坏,从而延长桥梁的使用寿命。
3.1 钢管安装在施工中,首先需要进行钢管的加固与安装。
钢管的加固和安装关系到桥面的质量和稳定性,是整个结构的基础。
钢管混凝土高墩连续刚构桥施工期稳定可靠度分析摘要:本文以某高速公路的某某特大桥为工程背景,根据施工期钢管混凝土高墩连续刚构桥悬臂施工特点,建立了最大悬臂施工整体稳定性可靠度分析模型。
同时对钢管混凝土主墩进行参数敏感性分析,识别主墩各参数对可靠指标的敏感程度。
通过分析表明,外包混凝土等级以及主墩钢管壁厚的变化对结构可靠性的影响比较敏感。
关键词:钢管混凝土;悬臂施工;连续刚构;可靠度;0 引言近年来,高墩大跨梁桥以其独特的优势被广泛应用,近年来得到了较快的发展[1]。
钢管混凝土作为一种轻质、高强的组合材料,在桥梁工程中的应用已越来越多。
而与一般钢筋混凝土墩柱相比,钢管混凝土墩柱的优越性主要表现在[2-3]:能够充分发挥钢管混凝土结构抗压强度大的优势;施工便捷,速度快;经济效益显著;延性好,耗能性能好,有利于抗震等。
悬臂浇注的高墩大跨刚构桥是结构随浇注梁段的增加而逐步“生长”的过程,随着悬臂长度加长,其施工恒载、施工活载、风载也都是逐步增大的。
当达到最大悬臂施工阶段时,施工荷载以及悬臂梁段自重产生的效应对整个T构的稳定可靠性最为不利。
本文结合某特大桥最大悬臂施工阶段T型刚构的稳定可靠度分析,对钢管混凝土主墩各设计变量参数作较全面分析,研究其对可靠指标的影响程度。
1 施工期抗力效应概率模型高墩大跨刚构桥其突出特点是顺桥向墩的抗推刚度小,因此它的侧向失稳变形破坏不容忽视。
在进行设计时,必须进行稳定性分析。
本文建立最大悬臂施工阶段抗力概率模型时,不考虑两幅桥梁间的横向联系,即以单薄壁高墩为分析对象。
在进行单薄壁高墩的稳定性分析时,最大悬臂施工阶段计算模型见图6.1所示,图中、表示作用在墩顶上所有竖向力之和及不平衡弯矩之和;、表示梁的惯矩及自重();、表悬臂端不平衡竖向力及弯矩。
图1 单薄壁墩侧向失稳变形侧向弯曲失稳的位移函数为。
则用能量守恒原理计算墩顶临界力可得[4]:(1.1)式中:混凝土弹性模量;墩身抗弯刚度,取墩身较小截面顺桥向抗弯刚度,一般取轴和轴的惯性矩中小的抗弯刚度;墩身自由长度;桥墩自重集度,公路桥梁的单薄壁桥墩一般都采用空心薄壁墩,本文研究对象为变截面主墩,从上而下慢慢变大,这里的自重集度是平均集度()。
第一章前言钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。
钢管借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性﹑抗蚀性和耐久性。
混凝土则借助钢管壁的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和延性,将钢材和混凝土有机地结合起来。
在施工方面,钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。
由于在材料和施工方法上的优越性,将这种结构应用于以受压为主的拱桥是十分合理的。
由于钢管混凝土具有上述优点,钢管混凝土拱桥近年来发展较快,广泛应用于公路桥梁中,其中最大跨度已达420m。
本设计旨在充分借鉴公路混凝土拱桥的经验和传统的,探讨公路钢管混凝土拱桥在截面设计、构造细节处理和施工方法上的特点,同时研究在温度、徐变影响下内力的计算方法,以及在大偏心受压下钢管混凝土的承载能力计算问题。
本设计研究方案是跨度80.0m公路路钢管混凝土系杆拱桥,并编译了结合MIDAS、桥梁博士和清华大学结构力学求解器等程序计算并验算了桥梁结构各截面,具体设计步骤和有关示意图见后续文章。
后章的内力等值线直观图的识图说明:等值线图是将分析结果按等值线图表现。
等值线图的颜色与右侧图例数值相对应,所需截面的内力数值按照相应颜色在右侧图例查找读识。
第二章基本设计资料及技术指标2.1设计依据(1)本溪市建设局关于本溪市郊区跨河大桥的设计函(2)《本溪市沈本路道路岩土工程勘察报告》2.2工程地质条件与评价2.2.1 地形地貌桥址范围为河漫滩,地形较为平坦、开阔,地貌类型属于河流冲积地貌。
2.2.2 地基土的构成及工程特性经钻孔揭露,场地内地层较简单,根据土层的结构、构造、特征及力学性质分为5层,各岩土体主要物理力学性质指标及承载力取值详见《岩土工程勘察报告》。
2.2.3水文地质条件桥址范围内地下水流量中等,地下水类型以第四系松散层孔隙潜水为主,少量风化裂隙水。
主要含水层为圆砾层、圆砾层、圆砾层,含水量中等。
地下水主要受河道水位影响,地表水主要受大气降水、人工排泄的影响。
桥梁施工中的桥墩基础施工技术与稳定性控制引言桥梁是连接两地的重要交通枢纽,而桥墩作为桥梁的支撑点,承担着桥梁的重量以及行车荷载的作用。
因此,桥墩的基础施工技术与稳定性控制显得尤为重要。
本文将从桥墩基础施工技术和桥墩稳定性控制两个方面进行探讨。
一、桥墩基础施工技术桥墩基础的施工是桥墩稳定性的关键,下面将介绍几种常见的桥墩基础施工技术。
1. 桩基施工技术桩基施工技术是一种常见的桥墩基础施工技术。
它通过在地下钻孔并注入混凝土形成桩基,来增加桥墩基础的承载力和稳定性。
桩基施工技术有多种形式,如打桩预应力工艺和灌注桩工艺等。
这些技术能够适应不同地质条件和施工环境,提高桥墩基础的稳定性。
2. 沉箱基础施工技术沉箱基础施工技术是一种适用于水中桥墩基础的施工技术。
它通过将预制的沉箱沉入水中,再将其填充水泥浆混凝土来加固桥墩基础。
沉箱基础施工技术需要进行精确的计算和测量,确保沉箱的准确下沉和稳定性。
3. 地下连续墙施工技术地下连续墙施工技术是一种适用于土质较软的桥墩基础施工技术。
它通过在地下挖掘槽口,并在槽口中浇筑钢筋混凝土,形成连续墙来增加桥墩基础的稳定性。
地下连续墙施工技术需要对土质进行细致的分析和评估,以确保基础的稳定性和安全性。
二、桥墩稳定性控制除了基础施工技术,桥墩稳定性的控制也是十分重要的。
下面将介绍几种常见的桥墩稳定性控制方法。
1. 地质勘察与分析在桥梁建设之前,进行地质勘察和分析是必不可少的。
通过对地质条件的详细了解,能够预测到可能存在的地质问题,并制定相应的施工方案和措施。
地质勘察与分析能够有效地控制桥墩基础的稳定性。
2. 施工工艺与材料选择适当的施工工艺和材料也能够有效控制桥墩的稳定性。
例如,在软土地区施工时,可以采用超前注浆法来提高桩基的稳定性;在高风区施工时,可以采用增加桥墩抗风性能的施工工艺和材料。
3. 监测与预警系统桥墩施工过程中的监测与预警系统有助于及时发现并解决桥墩稳定性问题。
通过使用传感器和监测设备,能够实现对桥墩变位、应力、位移等参数的实时监测,及时采取措施保证桥梁的安全稳定。
浅议FRP-钢复合管混凝土桥墩在路桥施工中的应用摘要:本文对FRP、FRP管、FRP-钢复合管混凝土的构造原理进行了分析以后,对于路桥施工中运用FRP-钢复合管混凝土桥墩所要注意的要点进行了归纳和分析。
关键词:FRP-钢复合管混凝土桥墩路桥施工应用要点Abstract: This analysis of the FRP, FRP pipe, FRP-steel composite tube structure principle for road and bridge construction in the use of FRP-steel composite tube pier should be noted that the points were summarized and analyzed.Keywords: FRP-steel composite tube pier road, bridge construction ,applications points1.FRP管及FRP-钢复合管的特性FRP是指纤维增强复合塑料(Fiber Reinforced Plastics,简称FRP ) ,它由纤维和基体按照有序结构相嵌组合而成。
FRP管则是在对玻璃纤维材料经过偶联技术处理后形成的一种学名叫玻纤增强聚丙烯管的新型管材。
从技术和使用指标来看,FRP管耐高温、耐高压且抗腐蚀功能表现良好。
在工程实践中,这种管材因其具有优良的强度特性、优良的抗冲击性能且方便维修,因而应用前景十分可观,特别是在电解、化纤、医药、化工和污水处理等领域和行业。
FRP-钢复合管则是将FRP管与常用的钢管材料在性能和材质等方面进行技术结合以后所得的互补性材料。
目前,利用这种材料的技术在混凝土领域的运用处于起步阶段,技术尚不成熟,但前景受到工程界期待。
2. FRP-钢复合管混凝土构造原理及计算方法2.1 FRP-钢复合管混凝土构造原理当前所使用的混凝土多为约束混凝土,而这种混凝土又包括单一材料型和组合材料型。
矩形钢管混凝土压弯构件稳定计算的探讨矩形钢管混凝土压弯构件是一种常用的结构构件,在工程实践中得到广泛应用。
其具有承载能力强、刚度高、施工简便等诸多优点。
本文将对矩形钢管混凝土压弯构件的稳定计算进行探讨,包括稳定计算的基本原理、计算方法和实例分析。
首先,矩形钢管混凝土压弯构件的稳定计算是指在外力作用下构件不发生屈曲失稳的能力。
根据构件受力特点,可以将其分为两类:无侧扭约束的压弯构件和有侧扭约束的压弯构件。
无侧扭约束的压弯构件主要是由钢管和混凝土组成,其计算方法可参考常规矩形截面的压弯构件的计算方法;有侧扭约束的压弯构件则需要考虑钢管和混凝土之间的相互作用以及侧扭和弯曲耦合效应的影响。
基于有侧扭约束的矩形钢管混凝土压弯构件的计算,可以采用弯矩放大系数法。
这种方法通过引入弯矩放大系数来修正截面抗弯承载力。
弯矩放大系数是指考虑侧扭和弯曲耦合效应后的实际截面承载力与简化计算结果之间的比值。
弯矩放大系数可以通过理论推导或有限元分析得到,也可以通过试验确定。
在实际设计中,一般采用试验得到的弯矩放大系数。
接下来,本文将通过一个实例分析来说明矩形钢管混凝土压弯构件的稳定计算方法。
假设有一根矩形钢管混凝土压弯构件,其截面尺寸为h×b,钢管厚度为t,混凝土保护层厚度为c。
构件受到一个作用在中心位置的弯矩M,需要计算其稳定性。
首先,根据构件几何特性,计算出截面惯性矩I和截面面积A。
然后,根据构件受力特点,选择适当的计算方法。
对于无侧扭约束的压弯构件,可以直接采用常规的截面抗弯承载力计算方法。
对于有侧扭约束的压弯构件,需要首先计算出弯矩放大系数。
然后,根据弯矩放大系数修正截面抗弯承载力。
最后,根据构件的几何特性和受力特点确定截面抗弯承载力。
如果发现构件的稳定性不满足设计要求,需要进行加强措施,如增加钢管的尺寸、提高混凝土的强度等。
综上所述,矩形钢管混凝土压弯构件的稳定计算是一个复杂的问题,需要考虑诸多因素的综合影响。
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。
桥梁高墩施工阶段稳定性及其施工控制发布时间:2021-12-24T04:59:21.919Z 来源:《建筑科技》2021年11月中32期作者:彭志明[导读] 社会经济的快速发展,促进了桥梁工程建设的发展速度。
桥梁高墩施工阶段是桥梁施工中较为特殊的阶段,其墩身结构、施工环境都较为复杂,对于整个桥梁施工的质量有着较大影响,因此必须要保证桥梁高墩施工阶段的稳定性与质量。
本文对于桥梁高墩施工阶段影响稳定性的因素、结构要求、判别标准、主要施工技术进行分析,并对桥梁高墩施工阶段稳定性施工控制措施加以研究,以期桥梁工程更好的发展。
佛山市建盈发展有限公司彭志明 528100摘要:社会经济的快速发展,促进了桥梁工程建设的发展速度。
桥梁高墩施工阶段是桥梁施工中较为特殊的阶段,其墩身结构、施工环境都较为复杂,对于整个桥梁施工的质量有着较大影响,因此必须要保证桥梁高墩施工阶段的稳定性与质量。
本文对于桥梁高墩施工阶段影响稳定性的因素、结构要求、判别标准、主要施工技术进行分析,并对桥梁高墩施工阶段稳定性施工控制措施加以研究,以期桥梁工程更好的发展。
关键词:桥梁高墩;施工阶段;稳定性;施工控制在交通工程建设中,桥梁工程建设占有十分重要的地位。
随着山区公路、深水地区等工程项目的增加,高墩桥梁工程项目也在随之增加。
桥梁高墩通常需要跨越特殊地形,支撑桥梁结构,其稳定性与质量是桥梁安全性的重要保障。
因此,必须要重视桥梁高墩施工阶段的稳定性,采取有效的施工控制措施。
一、桥梁高墩施工阶段稳定性的重要性一些地形复杂较为艰险的山区、江河水位较深的区域想要修建公路发展交通,通常都需要修建高墩桥梁。
桥梁高墩在施工阶段若存在质量问题,对于整个工程都有着极大的影响,甚至可能对人员的生命财产安全造成威胁。
桥梁高墩与普通桥墩相比,墩柱高度一般都高于三十米,超过一百米也比比皆是(国内部分高墩桥梁如表所示),在施工过程中属于高空作业,具有较高风险性,具有更高的技术难度,需要较高的资金投入。