节段预制波形钢腹板组合箱梁桥节段 存放及吊装方案的优化设计

为了优化节段预制波形钢腹板组合箱梁桥节段划分、存放及吊装方案,以南京长江五桥引桥——立新路跨线桥为研究背景,采用数值模拟方法对波形钢腹板组合箱梁桥节段进行合理划分长度,分析标准节段梁存放及吊装期的应力变化及变形特征,并提出合理的控制措施.结果表明:节段长度为240~400 cm时,对梁体抗弯承载力影响较小,波形钢腹板组合箱梁桥节段长度的合理划分取决于吊装及运输条件;节段梁存放层数不宜超过2层,如采用双层存放,需在波形钢腹板节段梁混凝土顶板与底板之间设置临时刚性支撑;节段梁吊装宜采用四吊点方案,即在靠近腹板处设置4个吊点,且起吊时在顶板与底板之间设置临时刚性支撑,以避免顶板变形过大,增加现场拼装控制的难度.

大跨公铁两用钢桁拱桥边跨施工关键技术

常泰长江大桥天星洲专用航道桥为(168+388+168)m大跨重载公铁两用钢桁拱桥。主梁采用2片主桁双层板桁组合结构,边跨钢梁施工采用架梁吊机悬臂散件拼装。为确保边跨钢梁架设轴线和竖曲线线形,按照最快形成稳定桁片结构原则拼装,上墩前悬臂拼装并形成三角桁片稳定结构后再实施抄垫;在钢梁架设过程中对钢梁标高进行调整,精确控制钢梁上墩标高;为确保边跨钢梁架设结构受力满足要求,通过有限元理论分析比选,确定临时墩最优脱空时机;采用“基于空间六点调位法”对边跨钢梁进行整体精确定位;主墩支座采用重力法灌浆;基于多点变形协调,通过优化杆件安装工艺,解决了超静定结构杆件带力安装难题。

高原特殊地质情况下无支架盖梁施工计算

本文结合工程实际,通过对野堆3号特大桥河道3#~12#墩、43#~47#墩双柱式整体盖梁荷载、弯矩、最不利工况下模板支撑体系的设计和计算,以为桥梁的顺利实施提供可靠的安全保障,并为后续同类工程的施工提供一定的参考价值。

装配式桥梁板玻璃纤维混凝土-U形钢筋湿接缝受力与变形分析

为解决装配式桥梁板体系湿接缝处力学性能不稳定、易变形的问题,提出采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案优化湿接缝性能,以雄安新区荣乌高速荣乌主线桥为背景进行研究。选取主线桥2个试验段(试验段A湿接缝采用普通混凝土-U形钢筋方案,钢筋点焊;试验段B湿接缝采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案,钢筋满焊)进行梁板体系湿接缝性能试验,监测湿接缝处搭接钢筋力学响应及混凝土接触面变形特征,同时对长期运载及强降雨影响下的钢筋受力与混凝土变形进行监测。结果表明:长期运载下,试验段B横筋受力约为试验段A的一半,其中部纵筋承受外力远大于试验段A,边缘纵筋承受外力较少,试验段B稳定性更优;试验段B较试验段A在湿接缝部位变形量小,其稳定性及耐久性更优;强降雨阶段,试验段B较试验段A变形及力学响应波动程度更低,其抗渗能力、耐久性更优。由此可知基于玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案的湿接缝构造在外力传导、抵抗变形方面具有较强稳定性,不易受恶劣环境影响。

长阳天池口清江特大桥主拱圈悬臂浇筑斜拉扣挂系统设计

长阳天池口清江特大桥主桥为净跨径242 m的非对称上承式钢筋混凝土拱桥,主拱圈采用单箱单室截面,宽9.5 m、高4.0 m。资丘岸和五峰岸半跨主拱圈各分为24个和21个节段,第1个节段采用支架现浇,其余节段采用斜拉扣挂悬臂浇筑法施工。扣索采用星式和扇形组合方式布置,位于墩顶和扣塔的扣索为星式布置,位于交界墩墩身的扣索为扇形布置,并将墩身上的扣锚索设计成连续索以避免在墩身上搭设张拉平台;扣塔由8根∅800 mm×16 mm钢管组成,两岸扣塔分别高52.68 m和60.12 m;根据锚索最大索力,设计了能承受800 kN张拉力的岩锚索。建立主拱圈悬臂浇筑施工阶段MIDAS Civil有限元模型,对斜拉扣挂系统扣锚索索力进行计算,通过拆除部分扣索和调整扣锚索索力,施工期间主拱圈截面最大拉应力、扣塔最大偏位、主拱圈成拱后线形均满足要求。

上跨铁路2×85 m预应力混凝土连续板-桁组合双层转体桥设计

莞番高速与环莞快速路共线段上跨广深铁路主桥为2×85 m双层桥面板-桁组合桥,该桥为国内首座预应力混凝土连续板-桁组合双层桥,采用转体法施工。下层桥面宽41.7 m,采用密横梁体系的肋板式混凝土梁,满足上跨铁路时对结构养护维修工作量小的要求;上层桥面宽37.9 m,采用“钢弦杆+正交异性钢桥面板”,降低转体质量;钢弦杆与混凝土肋板间以钢桁腹杆连接,避免混凝土腹板出现裂缝等问题。建立空间有限元模型对结构静力特性、抗震性能及转体施工阶段进行计算分析,结果表明:本桥钢主桁及下层混凝土梁应力、结构刚度均满足规范要求;下层采用混凝土结构,符合转体施工过程中的受力状态,最大悬臂阶段上缘仍有约4 MPa的应力储备,充分发挥了混凝土抗压性能好的优势,节省了钢材。研究结果可为双层桥上跨营运铁路的桥梁设计提供新思路。

斜拉扣挂悬臂浇筑拱桥扣索力与锚索力确定方法研究

为解决钢筋混凝土拱桥拱圈悬臂浇筑施工过程中,由悬浇节段自重和挂篮重引起的部分拱圈截面拉应力与塔架偏位过大的问题,提出扣索力与锚索力确定方法。该方法基于应力叠加原理和影响矩阵确定扣索力,给出当拱圈截面拉应力不满足要求时的扣索拆除判定方法;提出通过锚索力修正系数主动调控扣索力与锚索力,使塔架产生与拱圈悬浇阶段数值接近、方向相反的偏位,给出能同时满足拱圈应力、塔架偏位和成拱线形要求的扣索力与锚索力的计算流程。以净跨径180 m的混凝土拱桥——毕节白甫河管桥为背景,开展扣索力、锚索力以及锚索力修正系数的计算,对扣索力、锚索力、拱圈应力、成拱线形和两岸塔架偏位的计算值和实测值进行对比验证。结果表明:利用所提方法得到的扣索力、锚索力与实际张拉力最大相差6.02%,该桥施工时,依次拆除5组扣索,使拱圈截面拉应力均满足设计要求;塔架偏位实测最大值为3.3 cm,满足小于最大容许偏位4.0 cm的要求;拱圈截面实测最大拉应力为1.74 MPa,满足小于1.8 MPa的拉应力设计要求,成拱线形与裸拱线形最大偏差为0.5 cm,拱圈线形良好,验证了所提方法的可行性。

滑道不平顺对大跨度桥梁转体动力性能影响研究

滑道是转体桥梁的关键部件,滑道不平顺将直接影响转体过程中桥梁的安全与稳定。为研究滑道不平顺对大跨度转体桥梁的动力性能影响规律及其合理取值问题,基于某大跨度跨线桥梁转体施工现场实时监测并结合数值模拟分析方法,开展不同程度条件下滑道不平顺对转体桥梁关键部位受力、变形、振动等动力响应影响研究。研究结果表明:实测转体桥梁滑道不平顺差异性较大,其数值介于0~15 mm之间,滑道不平顺的存在会导致转体桥梁单侧发生较小程度的倾斜;转体过程中,滑道不平顺差异变化速率与转体箱梁梁端振动响应成正比关系,其变化速率越大,梁端振动越剧烈,且环形滑道不平顺的数值差异也引起转体桥梁端振动响应不一致;0,5,10,15,20 mm和22 mm六种滑道不平顺条件下,转体桥梁主梁线形、撑脚应力、梁端竖向加速度和梁端动挠度整体表现为随着滑道不平顺数值增加而逐渐增大的趋势;滑道不平顺数值超过15 mm后,撑脚应力和桥梁振动响应明显增大,桥梁安全与稳定性降低,建议将转体桥梁滑道不平顺安全控制值确定为≤15 mm,以供类似转体桥梁结构参考使用。

多跨连续刚构桥合龙顶推方案优化

为了能更好地减少多跨连续刚构桥成桥后期各个桥墩墩顶的纵桥向水平位移和结构附加内力,提出由中到边合龙依次顶推的优化方案,作出了相应的计算图示且推导了相关的理论计算公式,同时根据顶推力理论计算公式的需要,推导了变截面的主梁和桥墩的抗弯惯性矩的理论计算公式,以某六跨连续刚构桥为例,建立有限元模型,通过理论计算公式和有限元模型分别计算了优化方案的顶推力数值并进行了对比分析,验证合龙优化方案顶推力理论计算公式的有效性,然后将由边到中的原合龙顶推方案和先中后边的优化合龙顶推方案作对比,验证合龙优化方案的合理性。结果表明:相较于原方案,使用优化方案虽然增加了顶推次数,但是其每次顶推力的数值较原方案中一次顶推力的数值都有大幅减少,从而能够有效地减少顶推处的局部应力水平;优化方案能更好地调控各个墩的变形,尤其是距离主梁中点较远的桥墩,因此优化方案对墩顶的纵向水平位移和墩底的弯矩改善效果更加明显;优化方案理论计算公式计算得到的顶推力数值相比于使用有限元模型推算的顶推力数值偏大,但总的来说相差不大,满足实际工程的要求;不同的顶推方案主要的影响是桥墩的变形与内力,顶推施工对成桥后主梁的收缩徐变以及线形的影响不大。

可展式铁路抢修梁的技术方案研究与力学分析

为解决既有铁路梁部抢修器材存在的强度刚度低、通车速度慢、拼架时间长、储存运输不便等问题,基于可展结构的特点,提出一种可展式铁路抢修梁的技术方案和架设方法:通过不同数量中间构架的纵向拼组并调整构架的展开状态,可使抢修梁适应32 m和24 m跨度的桥梁抢修;通过小型机具的辅助,可使抢修梁实现导梁架设以加快抢修进度;利用ANSYS软件建立32 m跨度抢修梁的有限元模型,并对抢修梁进行静力学分析和模态分析;利用UM软件建立C70敞车和CRH380A高铁动车的多体动力学模型,对抢修梁进行车桥耦合振动分析。结果表明:抢修梁跨中上弦杆、梁端右倾斜腹杆和梁端销轴对抢修梁的安全性起控制作用;抢修梁一阶自振频率为5.965 Hz,对应振型为横向弯曲,说明抢修梁的横向刚度较弱;货运列车通过抢修梁时,重车编组对桥梁响应不利,空车编组对车辆响应不利;影响桥梁安全性和车辆运行安全性的指标均随车速的提高而非线性增长。经分析,可展抢修梁的力学性能满足相关规范的要求,且货运列车和高铁列车能够分别以最高60 km/h和100 km/h的车速安全通过抢修梁。

全预制装配式连续梁桥一体化架设关键技术研究

本文以某高速铁路建设工程为背景,设计了一种全新的全预制装配式连续梁桥一体化架设施工方案。施工内容包括装配式桥面系、节段拼装梁、装配式桥墩、预制管桩等各个方面。应用新的施工方案可以有效解决一体化假设施工中工期长、架桥机功效不匹配等问题,实现与该工程相似类型桥梁的快速施工。同时,通过对装配式桥墩应用情况分析得出,该关键技术的应用可以大大缩短施工周期,促进施工质量提升,产生良好的经济效益,同时也在极大程度上促进铁路建设的科技创新力度提升。

系杆拱混凝土梁顶推技术探讨

顶推法是桥梁工程中常用的一种技术工艺,能最大程度上减小工程建设带来的影响。本研究以某立交桥改造工程为案例,首先指出桥梁基本情况和施工重难点,介绍顶推工况计算及顶推设备选型;然后从准备工作、试顶推、正式顶推等7个环节,详细阐述了系杆拱混凝土梁顶推施工技术方法;最后对梁体顶推过程中的线形控制措施进行总结,以为类似项目的施工提供参考,充分发挥出顶推技术的优势,提高桥梁建设的综合效益。

近邻铁路桥梁转体施工防护技术

新建津石高速公路与既有铁路线路交汇,采用2×65 m T形刚构大节段现浇转体上跨既有铁路。考虑桥墩下部承台桩基距离既有铁路较近,通过施作防护桩、拉森钢板桩、回灌井及调整施工顺序等手段最大限度的减小对既有铁路的影响;采用水泥搅拌桩加固地基,满足现浇梁支架地基承载要求;转体施工加强防护与监测。采用PLAXIS完成相关模拟运算,顺利完成上跨铁路转体施工,对后续类似工程有较大的参考价值。

超宽鱼腹式现浇箱梁混凝土裂缝控制

近年来,国内站城综合体TOD开发成为一种新型建筑模式,地铁、市政道路、商业综合体等多种大体量建筑形态交叉同步施工成为工程实践难题。基于此,结合已经实施的成都博览城综合交通枢纽工程,解析福州路桥鱼腹式多幅四箱室闭合型超宽箱梁,采取优化混凝土配合比、U形冷却管布置、后浇带布置、支架沉降控制、箱梁浇筑顺序等5种措施,解决大体积C60梁体混凝土防开裂难题,并取得明显实践成果,获得国家优质工程奖和土木工程詹天佑奖。

全装配式UHPC-RC箱形组合梁快速化施工方案探讨

全装配式UHPC-RC箱形组合梁是一种基于UHPC新材料并采用体外预应力束进行节段拼接的新型组合梁结构,其成桥受力性能与施工方案关系密切。本文以滁州至天长高速公路上跨1×40 m UHPC-RC箱形组合梁人行天桥为背景,采用有限元软件对两种少支架施工方案进行建模计算,得出不同施工方案下结构构件的受力特征及材料性能需求;同时结合施工机具、场地及工期等需求,对全装配式UHPC-RC箱形组合梁的四种施工方案进行综合分析,得出不同条件下适用的施工方案;最后提出一种新的思路,即先在工厂进行节段桥面板与节段UHPC主梁间的叠合,再把叠合节段运至现场进行纵、横向拼接,该方法可用于全装配式UHPC-RC箱形组合梁的快速化施工。

基于异步悬臂浇筑的波形钢腹板组合梁桥腹板先行架设研究

达摩沟大桥主桥为主跨105 m的双幅波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥,采用异步悬臂浇筑法施工。针对该桥波形钢腹板架设工作面多、人员调度紧张的问题,基于传统异步悬臂浇筑方案,提出在悬臂初期同时架设2个节段波形钢腹板的优化方案,并通过先行架设腹板的线形控制分析确定采用优化方案的可行节段范围。为验证优化方案的可行性与适应性,采用有限元软件Abaqus建立实体模型模拟其施工过程,对比分析异步悬臂浇筑施工优化前、后结构的受力与变形,并进行实桥应用。结果表明:优化方案下先行架设2个节段腹板的可行范围为2~6号节段,相邻节段腹板的预拱度最大调整值为6.4 mm,优化方案对各节段顶板与底板应力、相邻腹板剪应力及变形的影响均较小,且应力计算值均小于规范要求的强度设计值。施工中偏安全考虑仅在右幅1号墩2~4号节段采用优化方案施工,腹板高程均在可调节范围内,且腹板变形实测值与有限元值吻合良好,证明了优化方案的可行性及适用性。

高山峡谷独塔钢-混混合梁斜拉桥钢箱梁架设关键技术

昭通市巧家县金沙江特大桥主桥为(340+72+48+32) m钢-混混合梁独塔斜拉桥,中跨采用PK钢箱梁,高3.5 m,全宽32.3 m。该桥位于高山峡谷区,中跨钢箱梁梁段无法通过航运运输,且峡谷区施工便道狭窄,钢箱梁运输难度大,钢箱梁采用厂内分块匹配预制及现场边跨梁面组拼、后方喂梁悬臂架设的总体施工方案。钢箱梁通过板单元件现场拼装总成,采用“3+1”匹配拼装方式进行钢箱梁整节段线形控制,采用110 t自行走式平板车分块运输大吨位钢箱梁,实现高山峡谷区大坡度狭窄便道条件下钢箱梁的运输;在混凝土桥面拼装钢箱梁,通过运梁小车将钢箱梁运输至架桥机位置,提高混凝土桥面钢箱梁拼装及运输效率;采用斜拉桥后方喂梁-步履式大吨位悬臂架桥机,通过设计起重天车、支撑系统、锚固装置以及纵移系统等结构,完成钢箱梁后方喂梁、转体、拼装等工序,实现高山峡谷区斜拉桥施工。

钢-钢抱箍的界面力学行为及承载力研究

钢抱箍常被用于施工支架和顶升工程中,为了解钢抱箍与被箍构件界面之间的摩擦和滑移性能,分析钢抱箍的承载力及其主要影响因素,开展了3组10个钢抱箍试件试验研究。基于验证的数值模型,深入研究了螺栓预紧力、抱箍与被箍钢管界面设置橡胶垫层与否、抱箍尺寸3个主要因素影响下的被箍钢管表面剪应力分布、界面相对滑移与摩擦应力关系、抱箍承载力-预紧力变化规律及抱箍破坏模态。提出了钢抱箍承载力理论计算公式,分析了界面摩擦应力与滑移之间的规律。结果表明:螺栓预紧力是左右抱箍承载力的重要因素,抱箍承载力随螺栓预紧力增大呈线性提高;界面橡胶垫层降低了抱箍与被箍构件界面剪切刚度和抱箍承载力,提高了极限破坏时的界面滑移值;在同等条件下,钢抱箍的尺寸变化主要是改变了界面剪应力,对钢抱箍整体承载力影响甚微。

高空大跨斜牛腿支架设计分析及工程应用

常用高空现浇梁存在支架地基处理难度大、支架用钢量大、费用高、支架高宽比大、搭设高度受限及稳定性不足等问题。为解决上述问题,自主设计了一种用于高空现浇结构的大跨斜腿支架,详细阐述了该种支架的设计构造、受力机理、施工工艺等,通过有限元软件建立斜牛腿支架力学计算模型,分析其承载能力和变形情况。该支架在赣深铁路高峰水库特大桥中成功应用,缩短了施工工期,确保了施工安全,还大幅节省施工成本,为今后类似高空现浇混凝土结构提供施工参考。

钢管立柱贝雷梁组合支架法在桥梁施工中的应用

以实际工程为例,探讨钢管立柱贝雷梁与满堂支架组合法在大跨度桥梁施工中的应用:设计支架搭建方案,验算支架体系的稳定性;分析施工中的关键节点,并对施工效果进行实时监测。经验证,组合支架展现出稳定的支撑性能,稳定性指标满足预定要求;支架体系各测点的沉降量为2.042~4.873 mm,最大沉降量未超过5 mm;各构件及节点的偏差控制在(±1~±5)mm内,符合工程验收标准。综合应用结果表明,钢管立柱贝雷梁组合支架法在大跨度桥梁施工中应用效果达到预期,可为类似工程施工提供参考。