混合梁斜拉桥微膨胀UHPC灌注钢混结合段的时变效应

为明确微膨胀超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)灌注材料的收缩徐变对混合梁斜拉桥钢混结合段长期性能的影响,以湖北武穴长江公路大桥为工程背景,开展材性试验与结构反应实测。基于一种全桥杆系+局部空间网格的多尺度有限元建模方法,对不同灌注材料收缩徐变下钢混结合段的时变效应进行分析研究。研究结果表明:实桥所采用的微膨胀UHPC在测试龄期内膨胀应变呈现出先增后减且始终保持膨胀的趋势,在约5 d龄期时达到最大膨胀应变292.6με,至1 080 d时为83.8με;徐变系数在前50 d龄期内增长较快,至1 080 d时为1.63。灌注材料的收缩可在结合段内部产生显著的次应力,表现为内填混凝土的拉应力和钢格室的压应力;徐变则会导致混凝土应力松弛而使一部分恒载压应力向钢结构转移。运营20 a后,钢混结合段内填普通混凝土存在较高的开裂风险。未作收缩控制的普通UHPC虽亦出现拉应力,但未超过其抗拉强度,抗裂安全系数仍可达到1.5以上。而微膨胀UHPC处于受压状态,不存在开裂问题。微膨胀UHPC的应用,既可改善内填混凝土的抗裂性能,又有助于常规钢混结合段的结构优化,大幅减少材料用量和结构自重。

大跨混合梁斜拉桥缆索吊施工技术

《公路斜拉桥设计规范》(JTG/T 3365-01-2020)定义混合梁斜拉桥主梁是在边跨的一部分或全部采用混凝土梁,其余梁段采用钢梁或组合梁的斜拉桥。主要应用到钢材和混凝土两种材料组成。通常情况下,较大跨径的主梁采用钢梁结构以减少自重,而较小跨径的边跨主梁采用混凝土梁结构以平衡主跨的重量。由于边跨主梁采用混凝土梁结构,其抗弯刚度和重量较大,进一步有助于减少主跨主梁的内力和变形。混合梁斜拉桥充分利用了钢材和混凝土这两种主要材料的优势,成为大跨径桥梁方案中非常具有竞争力的一种结构类型。

大跨度混合梁斜拉桥CRTSⅢ型无砟轨道快速施工关键技术

为提高大跨度铁路桥梁CRTSⅢ型无砟轨道的施工工效,以(30+46+300+97+62.395)m高低混凝土塔混合梁斜拉桥——湖杭铁路富春江特大桥主桥为背景,提出了一种工效更高的CRTSⅢ型无砟轨道快速施工方案。该方案综合考虑施工过程中温度、桥面荷载对桥面线形的影响,针对类似工程CRTSⅢ型无砟轨道施工过程中CPⅢ控制点需多次测定、线形控制方式对工期影响较大的局限性,采用在每个底座板放样断面的桥面两侧埋设测钉作为线形观测点,以测点与放样点间高差为控制指标进行放样;基于防撞墙等附属设施施工前、后的桥面线形实测数据对有限元计算模型进行刚度修正,结合CRTSⅢ型无砟轨道的构造特点,采用刚度修正后的有限元模型计算施工预拱度以控制桥面线形。富春江特大桥主桥采用该CRTSⅢ型无砟轨道快速施工方案实际节省工期20 d,在保证施工质量的基础上达到了提高工效、节省工期的效果。

混合梁斜拉桥钢混结合段剪力连接件受力特性分析

以某大跨混合梁斜拉桥钢混结合段为研究背景,通过ABAQUS有限元软件建立钢混结合段模型,分析最不利轴力荷载工况作用下和最不利弯矩工况作用下钢混结合段剪力连接件受力特性。研究结果表明:在最不利轴力荷载工况和最不利弯矩荷载工况作用下,钢混结合段剪力连接件的承载能力满足设计要求,且腹板和加劲肋处PBL剪力连接件可有效抑制该处钢混界面间相对滑移。

混合梁斜拉桥合理成桥索力优化分析

针对混合梁斜拉桥合理成桥索力开展优化研究,结合改进的最小弯曲能量法对半漂浮体系单侧不对称混合梁斜拉桥合理成桥状态进行确定,通过模拟获得了在成桥状态时的索力值。最终得到的结果显示:实测结果与计算结果保持了较高的一致性,满足了规范的相关要求。本研究将为类似工程参数的设计与优化提供必要的基础数据。

独塔混合梁斜拉桥成桥阶段索力优化研究

针对混合梁斜拉桥成桥阶段索力优化问题,提出一种最小弯曲能量法和遗传算法相结合的索力优化方法。先通过最小弯曲能量法得出合理成桥阶段的索力初值,再通过遗传算法优化斜拉桥索力,最后求解得到最终成桥索力。结果表明,相比使用单一优化方法,采用该方法可更快地优化混合梁斜拉桥索力,得出的结果也更理想。

某大跨度混合梁斜拉桥模态分析与试验研究

桥梁结构的动力特性(如固有频率、阻尼系数和振型等)只与结构本身的固有性质有关,是结构振动系统的基本特征。桥梁结构在运营期间一旦有较大损伤(如梁体开裂、基础状态恶化等),结构的动力参数(如频率、阻尼等)将出现较大变化。文中通过广东汕头礐石大桥主桥模态试验,将试验测试结果与往年测试结果及理论计算结果进行对比,分析大桥结构的实际工作状态,评估桥梁结构的安全可靠性,同时为使用阶段结构评估积累原始数据,修正并完善桥梁的有限元计算模型。

大跨度混合梁斜拉桥施工期结构力学行为研究

超大跨度混合梁斜拉桥结构体系及施工工序较为复杂。以国内某主跨926m混合梁斜拉桥为背景,研究超大跨度混合梁斜拉桥施工期结构力学行为特点,发现超大跨度混合梁斜拉桥结构力学行为与全钢斜拉桥差异较大,边、中跨结构行为具有一定的独立性。边跨内力及索力为施工控制重点,中跨线形是控制的主要因素。研究结果表明,施工期桥墩受力虽复杂,但整个施工过程中边墩始终受压,超大跨度混合梁斜拉桥边跨自重、刚度大的优点得到充分体现。研究成果可为超大跨度混合梁斜拉桥建设提供参考。

组合-混合梁斜拉桥锚固区受力特性

本文以某主跨为530m的公路组合-混合梁斜拉桥为工程背景,建立全桥有限元模型,确定荷载组合下的最不利索力幅值和应力幅值及其出现位置,以此确定研究对象;并且通过建立索梁锚固区域的局部实体模型,将最大索力值加载到实体模型上,模拟其最不利受力情况,确定钢锚箱受力特性及疲劳细节。

填充UHPC对混合梁斜拉桥钢-混结合段受力影响

为研究填充UHPC对混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力机理和受力性能的影响,以某混合梁斜拉桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立了该桥钢-混结合段的仿真模型,分析了钢-混结合段内各构件的受力情况。结果表明:在设计荷载作用下,钢-混结合段用UHPC填充后对普通混凝土梁段应力有一定改善,内力沿纵桥向变化平顺,UHPC能有效传递内力,满足结构整体受力性能的要求,且具有较大的安全储备。

混合梁斜拉桥主梁施工质量的管控途径研究

随着我国建筑行业经济的快速增长,建筑项目规模与施工质量逐渐提升。混合梁斜拉桥主梁作为广泛应用的施工结构,其主梁施工质量的管理与控制直接会影响桥梁跨越能力。因此,为充分发挥混合梁斜拉桥主梁功能效用,保证其施工质量,本文主要内容是分析与研究混合梁斜拉桥主梁施工质量的管控途径,以期为相关施工管理与施工技术人员提供参考与借鉴。

跨越大跨径河流的混合梁斜拉桥施工技术探讨

大跨径河流的桥梁建设一直是工程界的挑战。混合梁斜拉桥因其独特的结构形式,逐渐成为跨越大河的首选方案。本文旨在探讨混合梁斜拉桥的施工技术,以满足越来越多的大跨径桥梁项目需求。首先介绍了混合梁斜拉桥的基本概念,包括其组成部分和结构特点。接着,讨论了大跨径桥梁施工所面临的挑战,最后,总结混合梁斜拉桥施工技术的研究成果,强调其在大跨径河流桥梁建设中的应用前景,并呼吁在未来的工程项目中更广泛地采用这一先进的桥梁结构技术,以促进城市发展和交通便利。

混合梁斜拉桥钢-混结合段静力行为

为了解混合梁斜拉桥中主梁钢-混结合段的力学行为,按照相似原则设计了厦门马新大桥主梁钢-混凝土结合段的缩尺试验模型,对试验模型分别按照设计荷载和1.7倍设计荷载进行加载,测试试验模型的控制断面和主要构件的应力、变形随加载历程的变化,并结合数值分析对钢-混结合段的传力机理进行研究.研究结果表明:结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低,结合段具有较强的安全储备;钢箱与混凝土之间相对滑移量较小,钢箱与混凝土之间共同受力工作性能良好,钢结构荷载被比较顺畅地传递到混凝土结构;钢-混结合段传力构件荷载分配合理,设置PBL剪力键的有格室后承压板构造是一种合理的钢-混结合段结构形式.

铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段传力及疲劳性能试验研究

为了解大跨度铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力和疲劳性能,根据应力等效原则设计制作了结合段局部足尺模型,进行了疲劳验证加载和疲劳破坏加载,测试了疲劳加载过程中结合段钢箱梁及剪力钉的应力变化情况。同时,通过考虑钢和混凝土之间不同的摩擦系数,对摩擦力在结构剪力传递中的影响进行了研究。试验研究结果表明:利用接触分析,摩擦系数分别取0.1和0.6时,钢梁纵向应力计算值偏差在0.5%以内,说明在疲劳荷载作用下结构弹性受力时,钢和混凝土之间的摩擦力对剪力传递贡献较小;200万次疲劳验证试验过程中,结合段整体应力水平较低,各测点应力基本保持不变,结构传力安全可靠,具有良好的疲劳性能;100万次的疲劳破坏试验后,钢结构和剪力钉部分测点应力明显增大,结合段钢和混凝土出现黏结滑移现象,尤其在顶板位置,但结构整体稳定性良好,仍具有一定的疲劳安全储备。

千米级混合梁斜拉桥双目标控制施工监控体系

为确保千米级混合梁斜拉桥施工监控的高效性、高精度以及安全性,以鄂东大桥为背景,通过理论分析、有限元数值计算,在充分考虑结构非线性效应,并结合现场实际及工程面临问题的基础上,开展了特大跨度混合梁斜拉桥施工监控理念、监控方法及监控内容研究,构建了适用于该复杂结构的监控体系.首先,根据千米级混合梁斜拉桥施工控制特点及面临的问题和挑战,基于几何控制理论,构建了双目标监控体系;其次,根据双目标控制系统关键问题,重点针对初始无应力状态量的确定、关键构件计算分析、制造浇筑及安装控制、施工期安全稳定等问题进行深入研究,得到了其计算分析及安装控制方法;最后,利用建立的监控体系,对鄂东桥进行了全过程控制.研究结果表明:采用的监控系统,制造阶段误差梁顶最大为16 mm,轴线误差2.7 mm,累计梁长误差10.8 mm;非线性稳定安全系数最小2.5,满足要求;边跨混凝土线形最大误差11 mm,中跨钢箱梁最大误差157 mm;塔偏相对误差为L/12 434,混凝土梁单根拉索索力最大误差为4.50%,钢梁索力最大为6.30%,全桥应力合理,监控各项指标均满足规范要求.

混合梁斜拉桥钢混结合部的合理位置

以主跨926 m的湖北鄂东长江公路大桥为例,通过有限元计算和参数敏感性分析,对混合梁斜拉桥钢混结合部的合理位置选择方法进行了较系统的研究。分析结果表明,利用斜拉桥索塔只承受轴力、不承担弯矩的理想成桥恒载状态,采用主梁弯曲应变能作为主要指标;同时考虑在运营状态汽车活载下的结合部局部弯矩、斜拉索索力及在恒载+活载下的支墩反力分布,是从结构受力性能上得到公路混合梁斜拉桥结合部合理位置的有效方法。此外,混合梁斜拉桥结合部合理位置选择还应综合考虑施工、经济等因素。

大跨度混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为了提高大跨度混合梁斜拉桥的施工控制精度,通过计算比较梁重、斜拉索张拉力、斜拉索的刚度等设计参数在成桥时对主梁挠度、主梁应力和索力的影响程度,分析了各设计参数的敏感性.计算结果表明,大跨度混合梁斜拉桥主要设计参数有梁重和拉索张拉力,而索的刚度对成桥状态影响不大.通过修正主要设计参数,同时忽略次要设计参数的影响,对荆岳长江公路大桥进行施工控制.成桥测试结果表明,拉索索力与成桥线形状况良好,均在误差控制允许的范围内,其中索力误差小于5%,主梁标高偏差小于65 mm.

基于遗传算法的大跨度混合梁斜拉桥索力优化

针对混合梁斜梁桥的两种材料主梁内力对索力变化敏感程度的不同,提出混合梁斜拉桥合理成桥状态确定的分步算法.首先根据钢主梁及主塔的受力要求,计算拉索最优索力;然后根据确定索力下混凝土主梁的受力布置预应力钢筋,实现全桥的受力优化.按照分步算法的计算流程,以恒载下钢主梁及主塔的弯曲应变能最小为优化目标,结合改进的遗传算法求解,确定合理成桥状态下的索力.以九江二桥为例,利用Ansys建立仿真模型,据此进行索力优化.结果表明:该算法适用于混合梁斜拉桥合理成桥状态索力的确定,相对于传统的索力确定方法,避免了后期的二次调索工作;优化过程中采用的改进遗传算法,对于多约束及多优化变量复杂非线性模型的求解,具有优越性.

鄂东大桥混合梁斜拉桥合龙技术

结合世界第二混合梁斜拉桥——主跨926 m的鄂东大桥,研究了大跨径混合梁斜拉桥中跨合龙方案的影响因素及关键技术,确定采用加载合龙方案。加载合龙方法具有较好的温度适应性,对成桥结构线形和受力影响很小,满足无应力施工控制方法的要求,适用于大跨径混合梁斜拉桥。研究成果及实践经验对同类型桥梁具有借鉴指导意义。

千米级混合梁斜拉桥无应力索长及几何线形控制

针对千米级混合梁斜拉桥施工期结构受力特点及制造加工和安装阶段面临的主要问题,基于几何控制理论,以主跨926 m的鄂东长江公路大桥为依托,研究斜拉索无应力长度及主梁几何线形控制方法。结果表明:以理想成桥线形、索力为目标,通过对制造及安装阶段全过程无应力状态量的调整,安装阶段将无应力线形、无应力索长的控制转换成夹角、引伸量的控制,该方法易规避不良施工效应、施工误差,高效快捷、精度高,同时能降低环境带来的不良影响。施工实践表明实测数据与理论计算吻合很好,证实了该方法的有效性和可靠性。