预应力混凝土梁桥短线匹配法的抗差估计方法

针对预应力混凝土梁桥短线匹配法线形控制问题,充分考虑节段梁控制点测量值中可能出现的随机误差与粗差,提出一种附有条件限制的总体最小二乘抗差估计方法,适用于短线匹配法线形控制;推导了解算方法,并给出了具体的解算步骤;以黄茅海跨海通道工程6×60 m连续刚构中的某一跨为基准进行了数据模拟。结果表明:该方法可以实时地修正施工中各类误差导致的预制线形变化,有效地阻止了施工误差与测量误差在后续节段梁中的不断积累;与既有算法相比,所提算法的计算结果准确度最高,不仅在终端节段末端与基准线形的差值均值最小,而且在代表整体线形连续性的偏差平方和均值上与最小二乘法的结果相近,优于传统的选点控制方法。

落石冲击砂土-珍珠棉复合垫层棚洞力学响应研究

为了寻求更为有效的耗能减振棚洞结构,本研究采用模型试验、LS-DYNA数值计算方法,探究了落球冲击作用下纯砂土垫层、砂土-EPE复合垫层棚洞结构力学响应机制,结果表明:纯砂土垫层下顶板腹部中心位置峰值应变为48.78×10^(-6),峰值应力为1.46 MPa,接近其极限抗拉强度1.78 MPa;添加6 cm厚珍珠棉(EPE)垫层后该处峰值应变可降低83.42%,等效应力降至0.24 MPa,安全系数可达7.42;当EPE垫层设置厚度由0 cm增至4 cm, Z1、Z2特征位置应变降幅依次可达57.14%、65.22%,当由4 cm增至6 cm时Z1、Z2位置应变降幅为19.05%、18.75%,EPE垫层设置厚度为4 cm时减振效果达到拐点;构建与模型试验尺寸呈1∶1的数值计算模型,增设2、4、6 cm厚EPE垫层后,顶板腹部中心应力由1.16 MPa依次降至0.699、0.418、0.313 MPa,降幅为39.74%、63.96%、73.02%,建议实际防护结构宜设置40~60 cm厚EPE垫层;构建现场实际棚洞计算模型,添加40 cm厚EPE垫层后,中心单元峰值应力由5.71 MPa降至1.72 MPa,降幅为69.88%,落球加速度峰值由546 m/s^(2)降至432 m/s^(2),降幅为20.88%,验证了砂土-EPE复合垫层可对棚洞结构起到明显防护作用。

300 m^(2)级5车道隧道九硐室施工力学特性数值计算

针对深圳侨城东路宝鹏大型地下互通式立交涉及的300 m^(2)级5车道超大断面隧道,开展施工技术方案及结构受力研究.首先,提出一套“分硐室开挖+衬砌加强支护”的超大断面隧道九硐室开挖施工技术.然后,结合隧道几何尺寸及支护方案,建立Midas三维有限元数值计算模型探究5车道超大断面隧道开挖施工动态力学响应特性.最后,提取隧道各分部结构应力云图,统计特征测点应力及位移监测曲线.研究结果表明:施工期间需采用超前小导管+管棚注浆措施对围岩进行预加固;现场需通过双侧壁导坑+双临时横撑构成九硐室开挖工法,并采用双层初期支护+加强加厚二次衬砌支护方案;现场开挖施工后结构应力与位移呈现快速增加趋势,而后隧掌子面不断前移各统计曲线逐步趋于平稳;围岩压力峰值可达2.01 MPa,拱顶位置超前小导管内力值最大为10 kN,两侧拱腰位置管棚内力最高为20 kN,拱腰及拱脚位置钢拱架内力最大为113 kN,拱肩位置锁脚锚杆内力在第66开挖施工步达到18 kN;初支结构测点应力峰值为2.4 MPa;初支拱顶、拱肩部位沉降峰值分别为12.4、6.8 mm;管棚、锁脚锚杆等结构联合支护效果明显.

基于改进遗传算法的架廊机主梁结构优化

为了在保证架廊机强度、刚度和侧向屈曲稳定性等基础上,减小架廊机的自身质量,文中基于改进遗传算法对架廊机主梁结构进行了优化设计与力学性能分析。通过对架廊机主梁载荷工况分析,在ABAQUS软件平台上建立了主梁有限元模型,对优化前主梁的强度和刚度进行了分析。在此基础上,以单节段主梁为研究对象,采用基于精英策略的改进遗传算法建立了主梁结构优化模型,通过MATLAB软件求解获得了优化后的主梁横截面几何参数。最后,建立了优化后主梁的有限元模型并进行受力分析。结果表明:通过结构优化设计实现了主梁自身质量减小11.5%,同时保证了主梁的强度和刚度等性能,满足架廊机的设计要求。

基于降维理念与无量纲解法的落石冲击力推导

落石灾害是中国三大地质灾害之一,防护结构合理设计的前提即是准确解析落石最大冲击力。为探索更为有效的冲击力算法,根据降维理念,结合落石冲击垫层力学特性、几何关系及能量守恒原理,提出了一种落石冲击力的MDR算法。基于室内模型试验及无量纲理念提出了一种无量纲算法。通过杨其新试验算法与扩大系数理念,分别提出了落石冲击力的三角形修正算法、正弦修正算法、数值模拟修正算法。经研究表明:针对某在建特长铁路隧道洞口危岩落石情况,5种算法结果整体具备一定吻合度与可靠性。相较而言,日本、瑞士算法结果或适度偏高,这可能由于二者均未考虑垫层参数影响所致。杨其新算法结果整体相对偏低。通过Pichler野外落石冲击试验及彻底关大桥冲击灾害实例,再次验证了本文算法可靠性,研究结果可为落石防护工程设计提供借鉴参考。

鄂东长江公路大桥桥塔拉杆及支撑系统设计与施工

鄂东长江公路大桥为主跨926 m的双塔双索面半漂浮体系混合梁斜拉桥。北桥塔高度达242.5 m,采用"凤翎"式结构,下塔柱外倾,中塔柱内倾,施工过程中为避免桥塔根部混凝土应力过大出现裂缝,在中、下塔柱设置主动拉杆和主动横撑。主要阐述鄂东长江公路大桥北桥塔下塔柱拉杆及中塔柱水平支撑系统的设计与施工。

鄂东长江公路大桥北主塔墩超长嵌岩桩施工

鄂东长江公路大桥北主塔墩采用群桩基础，共设33根在覆盖层内直径2．8m、基岩内直径2．5m的钻孔灌注桩，桩长71m，入岩深度38～44m，地质条件复杂。采用KP3500及金泰GW-35钻机进行钻孔灌注桩施工，钻孔泥浆采用优质PHP膨润土泥浆。钻进成孔主要分护筒内钻进、护筒以下覆盖层钻进和基岩内钻进3个阶段。采用2次清孔工艺，确保沉渣厚度达到设计要求。钢筋笼按照12m标准节段分6节利用长线法同槽加工成型，采用动臂吊机起吊和就位。钻孔桩水下混凝土由拌和站集中拌制，混凝土搅拌运输车运送到墩位混凝土卧泵旁采用刚性导管法泵送浇注。

混合梁斜拉桥C55高性能混凝土配合比设计研究

鄂东长江大桥为混合梁斜拉桥,PC宽箱梁及钢-混凝土结合段采用C55高性能混凝土。要求PC宽箱梁混凝土具有高工作性、高抗裂性及高耐久性,钢-混凝土结合段混凝土具有大流态、高粘聚性,收缩小、刚度大、韧性好、疲劳强度高。分别考察胶凝材料、掺合料及水胶比、砂率、聚丙烯纤维及微膨胀剂、水化热降低剂、减缩剂、钢纤维等对混凝土工作性及强度的影响。介绍在强度、防裂、长期收缩和徐变性能、耐久性能等方面的研究成果。确定PC宽箱梁采用单掺粉煤灰或粉煤灰矿粉复掺混凝土配合比,钢-混凝土结合段混凝土采用钢纤维增强混凝土配合比。

移动模架液压连续千斤顶同步整体下放技术

苏通大桥南引桥预应力混凝土连续箱梁采用50 m托架自行式移动模架施工,移动模架拆除采用液压连续千斤顶计算机控制同步整体下放工艺。移动模架下放选取4个吊点,吊点1号、2号设在主梁上的移动模架主吊架吊点位置,吊点3号、4号设在主梁上的移动模架中吊架吊点位置;千斤顶承重系统为贝雷梁搭设的承重吊架;下放系统与主梁连接采用专门设计加工的连接锚箱;采用计算机控制系统对载荷均衡、位置同步和千斤顶的动作同步进行控制。着重介绍整体下放系统布置、整体下放同步控制、整体下放施工工艺等关键技术的研究和实施。

斜拉-悬索协作体系桥梁发展历程及桥型分类

为进一步明晰斜拉-悬索协作体系桥梁的受力机理,明确斜拉-悬索协作体系桥梁的分类,结合斜拉-悬索协作体系桥梁的发展历程,梳理并总结了斜拉-悬索协作体系的组合方案和各自的结构形式。收集和统计了40余座斜拉-悬索协作体系桥梁的实桥及设计方案,分别从协作体系的优势,存在问题和适用场景3个角度,分析和总结了斜拉-悬索协作体系桥梁的特点。以不同子体系之间的刚度贡献比例为依据,提出了一种斜拉-悬索组合体系桥梁的分类规则,将斜拉-悬索协作体系桥梁分为悬索-斜拉分载体系(强缆弱索体系)、斜拉-悬索分载体系(强索弱缆体系)和斜拉-悬索共载体系(缆索协作体系)3种类型,并对拱-梁体系、索-梁-塔体系和索-拱体系分别进行了类比推广。

根式基础水下顶进根键可行性试验

马鞍山长江公路大桥施工桥位处地下水非常丰富，为验证在有水环境下根键顶进施工的可行性，在施工现场针对1个根式基础进行根键水下顶进试验。沉井首先下沉到位并封底，在干环境下安装好根键，然后灌满水，由潜水员下潜至预定位置，利用千斤顶进行根键顶进。试验结果表明，水下项进根健顺利、安全，单根根键顶进时间为12h，比干环境长6～8h，顶进过程未出现异常现象。水下顶进根键可行。

悬索桥空中纺线法架设主缆施工技术

悬索桥主缆空中纺线法,简称AS法,是通过循环牵引系统往复拽拉高强钢丝,在猫道上现场制作平行钢丝索股的主缆施工方法。为解决悬索桥主缆AS法架设的难题,基于国内外技术调研,详细介绍了AS工法架设主缆的施工原理及施工工艺,并深入研究了施工设备和施工工艺,建立了悬索桥AS法架设的施工工法。将该工法成功用于贵黄高速阳宝山特大桥的主缆架设工程中,为国内悬索桥主缆设计、架设提供了一种新的工法选择,同时可供“一带一路”中的海外悬索桥工程及超大跨径悬索桥(主跨2500 m以上)建设推广应用。

长节段大吨位预制综合管廊施工工艺研究与应用——以雄安新区装配式综合管廊项目为例

为解决长节段大吨位整体式预制拼装综合管廊施工中存在的安装控制难度大、架设施工效率低等问题,依托雄安新区装配式综合管廊项目,提出基于廊上运廊及廊上架廊技术的预制综合管廊安装施工工艺方案,并研制出一套集成450 t轮轨式提廊机、TLC600运廊车、TLJ600架廊机和预应力智能张拉仪的管廊架设安装设备系统。廊上运廊工艺可避免修建运廊便道,减少土方开挖量;廊上架廊工艺可提高架设稳定性,满足管廊节段安装和回转吊装;采用机械设备协同作业可提高架设安装自动化水平。实践表明:该预制综合管廊施工工艺实现了长节段大吨位装配式综合管廊的安全架设,可保证预制管廊节段的吊装稳定性和安装精度,提高大吨位整体式装配综合管廊的建造效率。

原创型根式基础关键施工工艺

根式基础是一种创新型基础形式,是在沉井井壁预留顶推孔,待沉井下沉到设计标高后,将预制好的根键顶入土中,在保证根键与沉井固结后形成的一种仿生基础。主要介绍马鞍山长江公路大桥根式基础关键施工环节的施工工艺,包括轻型根式沉井下沉方法、根键的顶推成套装置、根键顶推的工艺、根键顶推过程的止水等。

空间缆斜拉—悬索协作桥合理成桥状态确定方法的研究

将斜拉—悬索协作体系拆分为斜拉子系统和悬索子系统,先分别确定两子系统的成桥状态再组合起来形成协作体系,这样易导致协作体系的成桥状态与子系统的受力状态不一致。基于无应力状态法的思路,保证组合前后受力状态一致的核心是控制各构件无应力状态量保持不变。分析了斜拉子系统和悬索子系统中缆索及斜拉索索单元无应力长度的计算方法,并通过温度补偿法抵消主梁和主塔的轴向压缩变形,实现对塔、梁单元无应力长度的修正;通过斜拉子系统成桥状态竖向位移在协作体系中设置预拱度,避免了主梁线形的变化对索力的影响;探讨了协作体系交叉区斜拉索与吊索索力的竖向分力的合理分配比例,为协作体系的拆分提供依据。形成了一套斜拉—悬索协作体系合理成桥状态的实现方法,并以某独塔空间缆斜拉—悬索协作桥为例对该方法进行了验证。结果表明,该方法解决了将子系统组合为协作体系时结构状态偏离目标状态的问题,实现了将复杂的协作体系拆分为悬索系统、斜拉系统进行计算的目标。

长节段大吨位预制拼装综合管廊接头防水现场试验研究

为验证雄安新区启动区长节段大吨位预制拼装综合管廊的防水性能,开展长节段大吨位综合管廊接头防水现场试验,分析不同工况注水加压后两类止水带的防水性能。结果表明:两类止水带均能满足管廊正常使用状态的防水要求;两类止水带处于管廊张拉力失效工况下,Ⅰ类止水带出现2处漏水点,Ⅱ类止水带未出现漏水情况,这是因为Ⅰ类止水带采用静置拼接方法,管节接头拼缝宽度分布不均,张拉力失效时易出现渗漏水现象;两类止水带处于管节错位工况下,Ⅰ类止水带未出现漏水情况,Ⅱ类止水带出现3处漏水点,这是因为Ⅱ类止水带采用悬空拼接方法,其张拉力小于Ⅰ类止水带,错位条件下更易出现渗漏水现象。推荐该工程使用Ⅱ类止水带进行管节接头防水施工。

原创型根式基础施工工艺研究

根式基础为原始创新型基础形式。通过在马鞍山大桥江心洲区域实施根式基础施工,研究和验证根式基础各个施工环节的施工工艺,总结了成套的根式基础施工工法,为今后类似工程施工提供实践经验。

东明黄河公路大桥维修加固施工

东明黄河大桥由于跨中下挠和箱梁腹板裂缝的原因,危及桥梁安全,为了恢复原设计承载能力,保证大桥运营安全,施工中对箱梁采用了封闭箱梁裂缝、粘贴钢板、加厚腹板、粘贴碳纤维、增设横隔板和增加体外预应力等措施进行加固。通过加固后的荷载试验表明,承载能力和刚度已达到原设计要求。着重介绍维修加固的设计要点、施工组织、施工方法和注意事项。

焊接工艺对钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点残余应力的影响

为研究焊接工艺对钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点残余应力的影响,基于建立的热力顺序间接耦合的有限元分析方法,对拱肋相贯节点的焊接温度场和残余应力场进行数值模拟,结合文献试验结果验证了有限元分析方法的准确性。然后对湘渝高速双堡桥拱脚处拱肋相贯节点进行焊接温度场和残余应力场的数值模拟。在此基础上,通过参数分析研究对比了不同焊接热输入和焊接速度以及进行焊前预热和焊后热处理等不同焊接工艺对拱肋相贯节点不同位置的残余应力影响。结果表明:不同焊接热输入和焊接速度下拱肋相贯节点的焊接残余应力分布规律基本一致,变化规律表现为焊接残余应力与焊接热输入呈正相关关系,与焊接速度呈负相关关系;随着焊接热输入的减小和焊接速度的提高,拉压残余应力整体减小,拱肋相贯节点经过焊前预热150~200℃以后,残余应力的峰值应力总体降低4%以上,但焊前预热对残余应力分布基本没有影响,更高的焊前预热温度能更有效地降低残余应力的峰值应力;拱肋相贯节点经过550~650℃保温温度下保温4 h的焊后热处理以后,焊接残余应力总体降低幅度在40%以上,更高的保温温度能更有效地降低焊接残余应力;钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点可通过减小焊接热输入和提高焊接速度的焊接工艺、焊前预热处理和焊后热处理来减小焊接残余应力。

钢管混凝土桥塔工程应用与研究进展

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。