日本UFC桥面板和UFC组合桥面板的研发与应用

日本较早期建设的城市高速公路桥梁中主要采用钢桥面板和混凝土桥面板。针对钢桥面板的焊缝疲劳开裂和混凝土桥面板的老化现象,研发了超高强度纤维增强混凝土桥面板(UFC桥面板)及UFC组合桥面板,具有高强度、高耐久性。UFC桥面板分为平板型和方格肋型2种类型,可应用于既有公路桥梁的桥面板更换以及新建公路桥梁的桥面板。UFC组合桥面板为在预制PC桥面板顶面设UFC层作为防水层,可省去预制PC桥面板防水层施工,提高施工效率。UFC桥面板和UFC组合桥面板在预制场预制、现场安装,施工便捷,已实际应用在阪神高速公路15号堺线玉出匝道桥桥面板更换工程、阪神高速公路1号环线信浓桥匝道桥新建桥梁工程、东北高速公路宫城白石川桥上行线既有桥面板更换等工程上,可提高桥梁结构的耐久性、减少桥梁养护工作量、降低养护成本。

超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明:(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%~50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥桥塔设计

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥采用竖琴形索面箱桁组合梁斜拉桥,跨径布置为(48+144+320+144+48)m。根据桥梁结构特点,针对花瓶形、H形和钻石形桥塔方案,从结构受力、景观效果、施工难度、经济性等方面进行比选,最终采用适应宽主梁、竖琴形索面的花瓶形桥塔。2座桥塔高度分别为143.5 m和147.1 m,采用C50钢筋混凝土结构,由上、中、下塔柱组成,塔柱圆弧过渡,设上、下2道横梁,下横梁采用预应力混凝土结构,上横梁由2道反向圆弧的预应力混凝土小横梁和中间的装饰性钢结构共同组成“昌”字造型。索塔锚固区采用钢锚箱锚固体系与预应力锚固体系相结合的方式。桥塔下塔柱采用翻模法施工,中、上塔柱外部采用爬模法施工、内部采用翻模法施工。对桥塔进行整体静力、局部应力、稳定性及抗震分析,结果表明桥塔强度、刚度、稳定性及抗震性能均满足规范要求。

桥上爆炸作用下正交异性钢桥面板的破坏模式研究

桥上爆炸作用下正交异性钢桥面板的破坏模式研究简介正交异性钢桥面板广泛应用于以悬索桥和斜拉桥为代表的大跨度钢桥,作为交通生命线上的咽喉工程,大跨度钢桥极易遭受军事打击和恐怖袭击导致的爆炸荷载。爆炸荷载作用下桥面板结构可能发生局部破坏,甚至整桥发生倒塌,严重威胁桥梁的通行性能。而已有研究主要局限于爆炸作用下钢板/加劲钢板等简单结构的破坏模式,对于具有复杂结构布置的原型正交异性钢桥面板的破坏模式研究较少。

超高性能钢管混凝土桥梁结构研究

为推动超高性能矩形钢管混凝土组合结构应用并促进桥梁结构轻型化、装配化技术发展,依托沪武高速某跨线桥工程,对中等跨径下承式超高性能钢管混凝土桥梁进行设计研究。提出采用超高性能钢管混凝土组合结构作为桥梁主要承重构件,其高承载力、高耐久性、施工便捷、装配化程度高等优良性能,满足目前对桥梁建设轻型化、薄壁化的发展需求。结合工程建设条件,提出3种主要构件以承受轴向力为主的桥型方案,分别为组合桁梁桥、系杆拱桥以及斜拉板桥,创新性地采用CFRP吊杆、CFRP预应力筋及冷弯卷边U型横梁与UHPC组合桥面板结构,并通过有限元模型对各设计结构进行强度、刚度、稳定性及动力特性分析,得到各验算结果均满足规范要求,并针对各桥型进行技术经济性分析,为中等跨径跨线桥梁的设计及UHPC、CFRP等新材料的应用提供参考。分析结果表明:简支组合桁梁动力特性较好,刚度、稳定性适中;连续组合桁梁构件强度较均衡,材料利用率相对高,但竖向刚度相对较小;系杆拱桥竖向刚度相对较大,但横向稳定性相对差;斜拉板桥竖向刚度相对大,横向稳定性相对好。在相同条件下,简支桁梁、系杆拱桥、连续桁梁、斜拉板桥的材料造价比值为1∶1.02∶0.97∶1.83,连续组合桁梁的经济性最优,而斜拉板桥相对差。组合桁梁桥施工性能更优,而系杆拱桥与斜拉板桥景观效果更为突出。

高速铁路主跨320 m钢-混部分斜拉桥无砟轨道适应性研究

南玉高铁六景郁江特大桥设计将钢-混部分斜拉桥结构引入时速350 km高速铁路领域,而300 m级以上大跨度桥上无砟轨道的竖向变形极易超限,影响列车通过的安全性和舒适性,因此,系统研究在此大跨桥梁结构上铺设无砟轨道的适应性十分必要。通过建立有限元及动力学模型,分析不同组合工况下无砟轨道结构的变形特点及动力特性,运用60 m弦测法探究各工况下无砟轨道的线形变化规律,从而确定大跨度钢-混部分斜拉桥铺设无砟轨道的适应性,并对设计和施工提出合理化建议。主要结论如下:在各种不利组合荷载作用下,桥上无砟轨道结构强度满足规范要求,列车通过大桥的各项安全性与舒适性指标均满足规范要求;混凝土收缩徐变和斜拉索升降温是影响无砟轨道线形标准的两大主因,应在无砟轨道施工前确保足够的沉降观测期和收缩徐变释放期,并充分考虑拉索的保温设计;在温度组合荷载作用下,桥上无砟轨道的60 m弦测不平顺幅值为6.79 mm,满足高速铁路静态验收标准;但在叠加列车荷载和收缩徐变后,变形弦测值均出现Ⅱ级及以上超限,通过合理设置预拱度后可有效改善轨道平顺性标准。

公路缆索结构体系桥梁养护的国家级技术规范

缆索结构体系桥梁,即斜拉桥和悬索桥,是桥梁工程中跨径最大、结构最复杂、建设和养护技术难度最大的桥梁类型,是典型的“三特桥梁”。在养护领域,还存在对这种超大型结构性能认知不足、维修养护经验有限,养护标准不统一等短板。针对此类桥梁结构复杂性和重要性,以及易损件多等特点,交通运输部公路科学研究院及相关单位,按照“特桥特养”的要求,充分吸纳国内外公路缆索结构体系桥梁养护技术研究成果及成功实践经验,借鉴国内外相关标准规范的先进技术方法,历时3年,完成了推荐性规范的编制工作。

宜宾新市金沙江大桥主桥总体设计

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中、下塔柱和上、中、下横梁及下塔柱横向连接隔板组成。主梁采用钢桁梁与钢-混组合桥面板的板桁结合型式,主桁横向中心距28 m,桁高6.8 m,标准节间长6.8 m,上、下弦杆与腹杆呈“N”形布置,采用焊接整体节点。桥面板采用钢-混组合桥面板。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线体系,疲劳应力幅280 MPa,斜拉索在主桁上采用锚拉板锚固方式,在桥塔上采用钢锚梁锚固方式。采用桥面全回转吊机进行主桁、横桁单元件安装;钢-混组合桥面板滞后主梁2个节段施工。

简支波形腹板钢箱组合截面与传统截面箱梁桥抗震性能对比分析

为研究波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥(CW-SBCCGB)与传统箱梁桥抗震性能的异同,基于截面等效原理,根据某实际工程CW-SBCCGB的单箱截面,等效出波形腹板混凝土箱梁桥(CW-CBGB)和混凝土箱梁桥(CBGB)的单箱截面,再结合动力分析理论和ABAQUS有限元模型对比分析3种截面简支梁桥动力特性和抗震性能的不同。结果表明:3种截面简支梁桥前五阶振型不变,CW-CBGB和CBGB前三阶频率相比于CW-SBCCGB有所下降,但相差不超过1Hz,第四阶及以后频率差异逐渐变大;剪滞效应对CW-SBCCGB和CW-CBGB动力特性影响较大,对CBGB影响较小;在纵桥向+竖桥向和横桥向+竖桥向地震作用下,CW-SBCCGB和CBGB的墩顶位移和跨中位移均大于CW-CBGB结构,CW-SBCCGB主梁跨中截面剪力最小,CW-CBGB跨中截面弯矩最小,说明CW-SBCCGB和CW-CBGB的抗震性能均优于CBGB的抗震性能。

东津黄河大桥主桥总体设计

东津黄河大桥主桥为(50+180+420+180+50) m双塔钢-混组合梁斜拉桥,采用半飘浮结构体系;主梁采用宽34 m的双边钢箱-混凝土桥面板组合梁;桥塔采用无下横梁的A形桥塔+分离式承台,承台间设横向系梁,塔梁交接处设置牛腿支承主梁,塔柱底部设置破冰体;基础采用?2.0 m钻孔灌注桩,最大桩长117 m;斜拉索采用标准抗拉强度1 860 MPa平行钢丝拉索,按空间双索面扇形布置,塔端采用钢锚梁+混凝土齿块锚固,梁端采用钢锚箱锚固于主梁边钢箱外腹板。计算结果表明,该桥结构静、动力性能良好,各项指标满足规范要求。

重庆大溪河特大桥主桥设计

重庆大溪河特大桥主桥为(92+168+650+168+92)m双塔双索面组合梁斜拉桥,采用半飘浮体系,塔梁之间设置竖向支承、横向限位和纵向阻尼,有利于降低梁端位移和桥塔内力。桥塔采用神女造型的钻石形桥塔,钢筋混凝土空心塔柱。主梁采用双边工字形钢-混组合梁,桥面板采用预应力混凝土和超高性能混凝土(UHPC)预制板,板间湿接缝采用UHPC填筑。边跨采用“压重+结构调整+竖向锚索”的配重方式,防止运营阶段过渡墩及辅助墩支座出现负反力。斜拉索索面呈扇形布置,共208根,为抑制斜拉索风雨激振,斜拉索外护套上设置双螺旋线,在索梁锚固端和索塔锚固端设置内、外阻尼器。索梁锚固采用外置钢锚管形式的钢锚梁,塔上斜拉索分别锚固在上中塔柱连接段隔板及塔壁、上塔柱的钢锚梁上。辅助墩和过渡墩均采用花瓶形空心墩,桥塔和桥墩基础采用整体式承台+群桩基础。主梁采用导流板+下中央稳定板的组合气动措施,风洞试验结果表明:该气动措施能有效控制主梁的涡激振动振幅在安全范围。

济南大北环黄河特大桥总体设计

济南大北环黄河特大桥位于济南绕城高速二环线北环段,由主桥和引桥组成,全长5 830 m。主桥采用(50+350+350+50) m独塔自锚式悬索桥,桥塔为独柱混凝土结构,空间缆索布置,主梁采用双边钢箱梁,通过横梁连接;为提高主桥结构整体刚度,桥塔处采用X形横梁以满足顺桥向双排支座布置要求,并在主跨跨中设置1对辅助斜拉索;桥面板采用钢-UHPC组合桥面板;主缆通过散索鞍后保持竖向无转向,水平横桥向转向14.08°后锚固。主桥采用“先梁后缆”施工方案,钢梁采用支架拼装及顶推施工,塔柱采用爬模施工,塔梁施工完成后进行主缆及吊索架设。滩地引桥上部结构采用装配式预应力混凝土T梁;跨大堤桥及国道220跨线桥上部结构采用变截面现浇预应力混凝土连续梁;堤外引桥上部结构采用先张法预制预应力混凝土工字梁。

美国特拉华纪念大桥UHPC桥面铺装

美国特拉华纪念大桥(Delaware Memorial Bridge,见图1)采用双幅悬索桥横跨位于特拉华州和新泽西州之间的特拉华河,全长1112.5 m,主跨跨径655.32 m。该桥北行桥1951年建成通车,南行桥1968年建成通车,每幅桥通行4车道。北行桥运营年限长,桥面维修频繁,2017-2018年对该桥桥面板状况进行了详细评估,包括取芯检测和多种无损检测。

桥梁刚度变化对高速铁路独塔斜拉桥车⁃桥耦合振动的影响分析

以高速铁路独塔斜拉桥为研究对象,建立车-轨-桥耦合系统的空间多体动力学分析模型,开展高速铁路斜拉桥的车-轨-桥耦合振动的仿真分析。通过改变材料弹性模量的方式调整桥塔和主梁刚度,研究桥梁刚度变化对桥梁车-桥-耦合振动的影响规律。研究结果表明,随着桥塔刚度的增大,主梁跨中竖向和塔顶纵向位移响应逐渐减小,其峰值减幅分别为7.57%和10%;随着主梁刚度的减小,主梁跨中竖向位移和塔顶纵向位移峰值呈逐渐递增趋势,主梁刚度变化对车体竖向加速度和Sperling竖向舒适度指标影响相对较大;相比于桥塔刚度的变化,主梁刚度变化对车-桥振动响应的影响更大;整体上,列车运行的安全性和平稳性指标满足规范要求。

美国新阿宾顿公路桥

美国新阿宾顿公路桥(New Abingdon Road Bridge,见图1)位于马里兰州巴尔的摩市和哈福德县境内I-95州际公路段,属于I-95州际公路收费路段(I-95 Express toll lanes)北行段项目。该桥是一座2跨钢梁桥,全长90 m,桥面宽10.4 m,布置2条3.4 m宽的车道和2条1.2 m宽的路肩。上部结构主要由6片钢梁组成,钢梁采用抛物线加腋梁形式,桥台为半整体式桥台,桥墩为墙式墩。新桥为旧桥的替换桥,保持原阿宾顿公路水平方向不变,对其垂直断面进行调整,以增加桥下净空高度,并延长了桥梁跨度,以便桥下预留出I-95公路路面拓宽2车道的宽度。

跨线转体桥施工抗倾覆技术研究现状及展望

在我国交通强国战略背景下,伴随公共交通建设力度的进一步提升,交叉线路变得越来越频繁。在跨越既有铁路开展桥梁工程建设时,为不影响铁路线路的正常运营,大多选用桥梁转体施工方案。为保障转体桥梁施工的安全,亟需系统梳理和总结桥梁转体施工抗倾覆难点及现有抗倾覆关键技术。通过调研国内外平转型转体桥工程实例及对相关文献进行分析与研究,分别从桥梁结构不平衡因素、转体结构所受外荷载影响及转体桥梁的施工工艺三方面进行研究,分析现有跨线转体桥梁施工技术抗倾覆难点,结合当前最新研究成果及较为先进的施工工法,总结专家学者提出的桥梁转体施工抗倾覆关键技术。最后对桥梁转体施工抗倾覆新技术进行展望,提出基于北斗技术下桥梁转体姿态实时动态监测技术与基于机器学习算法下,对转体桥梁的动态位移及结构损伤快速且精确识别的构思,为平转型桥梁转体施工抗倾覆研究的进一步发展提供了一定的研究思路,对平转型桥梁转体工程建设抗倾覆具有一定参考与借鉴意义。

电缆桥架施工安装注意事项

针对电缆桥架在施工安装中存在的一些常见质量问题,提出电缆桥架类型选择、桥架容量和荷载的复核、桥架支/吊架的选型、桥架支/吊架的安装生根、桥架伸缩装置的设置、桥架的接地、桥架与配电箱(柜)间的连接、管线交叉碰撞处的避让、电缆桥架与给排水等管道间的排布、桥架与套管接口、电气井设备间桥架定尺生产、防火封堵等施工安装中的注意事项。

墩顶转体法施工的大跨度曲线钢桁梁桥总体设计及创新——以国道109新线高速公路安家庄特大桥主桥设计为例

国道109新线高速公路安家庄特大桥为全线的控制性工程,左右幅主桥分别位于半径1600 m和1500 m的圆曲线上,依次跨越丰沙铁路、永定河和现状109国道,桥梁施工安全、河道防洪和环保要求均较高。为解决上跨铁路需采用转体法施工以及桥墩阻水比偏高的问题,创新提出了大跨度曲线钢桁梁桥墩顶转体法施工以及大直径厚壁钢管混凝土桥墩的设计方案,左右幅主桥分别采用(248.95+248.95)m钢桁斜拉桥和(171.95+171+75.25)m连续钢桁梁,转体长度分别为(248+248)m和(171+171)m,水中墩采用钢管混凝土桥墩。结合桥位处相关工程建设条件,对桥梁孔跨布置、桥式方案、水中墩结构的选择依据进行分析,简要介绍主桥上部结构、下部结构及基础、转体系统等主要设计内容。该桥突破钢桁梁不宜采用墩顶转体施工的技术瓶颈,扩大了连续钢桁梁桥和墩顶转体技术的使用范围;采用大直径厚壁钢管混凝土桥墩,有效降低了墩柱截面尺寸,拓宽了钢管混凝土结构的应用范围;大跨度曲线钢桁梁构造及受力特性较为复杂,采用BIM正向设计技术,实现了复杂结构信息和设计意图的精准表达,提高了设计效率。

西十高铁汉江特大桥主桥设计

西十高铁汉江特大桥主桥为主跨420 m的梁桁组合结构双塔斜拉桥,采用半飘浮体系。主梁采用钢桁加劲PC箱梁,梁高3.0 m,桥面全宽17 m。PC箱梁采用C55混凝土,单箱四室等高截面,加劲桁采用渐变三角桁式,材质为Q370qE钢,桁高9.4 m。斜拉索采用标准抗拉强度1770 MPa的镀锌平行钢丝,双索面扇形布置。桥塔采用花瓶式钢筋混凝土框架结构,塔高186.5 m,基础采用∅3 m的钻孔灌注桩,按长短桩设计。结构受力分析结果表明:该桥力学性能指标均满足相关规范要求,整体刚度性能优越,具有良好的颤振稳定性,设置的风嘴能有效抑制涡激振动,采取加劲钢桁上弦杆灌注混凝土、延迟铺轨时间等措施能有效控制主梁的收缩徐变,桥面线形满足铺设无砟轨道的要求。