异步挂篮在大跨径波形钢腹板箱型组合梁中的施工应用

文章以武汉至松滋高速公路武汉段项目施工为例,该项目通顺河3号特大桥设计为(95+170+95)m波形钢腹板箱型组合梁。作为项目关键控制性工程,工期要求紧,项目创新采用新型异步挂篮,实现了波形钢腹板箱型组合梁N-1、N、N+1节段流水化作业,同时水平运输小车配合异步挂篮,有效解决了波形钢腹板水平运输及安装问题,在安全、质量、进度、成本等方面取得了良好的施工效果。

波形钢腹板组合槽型梁静载试验与有效预应力分析

波形钢腹板组合槽型梁是一种新型下承式开口薄壁桥梁结构,对4片按照1/4相似比进行设计的试验梁进行两点对称加载和有限元分析,研究两组试验梁在对称荷载作用下的荷载位移关系、截面应变分布、裂缝发展规律和破坏形态等,分析张拉预应力和释放预弯力后试验梁底板混凝土的有效预压应力。研究表明:竖向荷载作用下试验梁符合平截面变形规律,应忽略波形钢腹板对抗弯刚度的贡献和底板混凝土对抗弯承载力的抵抗作用;试验梁混凝土受压区受限于上翼缘板,其应变分布为梯形而非常规的三角形分布;下承式槽型截面的中性轴偏低,波形钢腹板预弯钢梁反弹能够有效地对混凝土施加预压应力;采用波形钢腹板能有效提高槽型梁的预应力施加效率,文中建议的波形钢腹板组合梁预应力等效荷载法,能准确计算此类结构的混凝土有效预压应力;两组试验梁由于配筋量的不同分别发生塑性和脆性弯曲破坏;波形钢腹板组合槽型梁的自重轻、抗弯刚度较大、具有较好的延性和抗裂性能。

波形钢腹板组合槽型梁动力特性研究及参数分析

为了解波形钢腹板组合槽型梁的动力特性,采用试验和有限元法对其自振频率和振型进行研究。按照1∶4的缩尺比,制作1根预应力混凝土波形钢腹板组合槽型试验梁进行动力特性试验,建立波形钢腹板组合槽型梁及混凝土腹板槽型梁有限元模型进行对比。基于有限元模型,分析混凝土底板厚度、上翼缘板宽度和梁间横梁设置对波形钢腹板组合槽型梁自振频率和振型的影响,并与混凝土腹板槽型梁结果进行对比。结果表明:波形钢腹板组合槽型梁与混凝土腹板槽型梁低阶(前5阶)自振频率相差较小,变化范围不到10%;高阶(大于5阶)时自振频率变化明显增大,10阶时波形钢腹板组合槽型梁自振频率约为混凝土腹板槽型梁的68%。混凝土底板厚度对波形钢腹板组合槽型梁扭转自振频率影响较大,上翼缘板宽度对波形钢腹板组合槽型梁的扭转自振频率影响较小,梁间横梁设置方案对波形钢腹板组合槽型梁竖弯和扭转自振频率影响均很小。

改进型波形钢腹板组合箱梁的动力特性分析

研究目的:为了给考虑剪滞剪切效应波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板(简称改进型波形钢腹板,即CSWSB)组合箱梁动力特性计算提供一种新的计算方法,本文通过考虑剪滞剪切变形效应和顶底板的不同材料属性,推导出CSWSB组合箱梁的控制微分方程组及其解析解,以及该类型组合箱梁的单元刚度矩阵、等效结点荷载列阵、一致质量矩阵,并以杆系结构有限单元法为基础编制求解广义特征值的Matlab程序,且采用等效刚度法对传统波形钢腹板(简称CSW)和CSWSB组合箱梁的动力特性进行对比。研究结论:(1)CSWSB组合箱梁在考虑了剪滞剪切变形效应后的振动频率均有不同程度的减小,且随着振动频率阶数的增加,影响程度也逐渐变大,在四阶时达到了40%;(2)按照刚度等效原则换算得到CSW组合箱梁的自振频率均小于CSWSB组合箱梁的自振频率,振型模态完全吻合,振动趋势一致;(3)对CSWSB组合箱梁进行动力特性分析时应考虑剪力滞和剪切变形效应的影响,且采用换算截面法对CSWSB组合箱梁进行动力分析是可靠的。

波形钢腹板T型焊缝质量相控阵检测方法

波形钢腹板T型焊缝缺陷将对大跨度钢结构桥梁的安全运行产生巨大隐患,但目前仍然没有一种有效可靠的无损检测方法对其进行质量检测。根据具有一定曲率且阻碍探头移动的波形钢腹板T型焊缝结构特点,提出超声相控阵检测技术。首先通过对相控阵检测理论进行分析,并与常规超声检测方法比较,该检测技术可通过图像直观显示检测结果,并可获得更高的检测灵敏度和检测效率;然后根据实际波形钢腹板结构设计和制备了含不同类型缺陷的试样;最后采用相控阵检测技术对试样进行检测。检测结果显示与试样缺陷参数比较吻合,进一步验证了该方法的有效性和可靠性。

改善型波形钢腹板PC组合梁抗弯强度试验研究

传统的波形钢腹板PC组合梁,在荷载长期作用下,易产生挠度过大的问题,从而影响桥梁安全。为了改善这一情况,提出了一种新型的波形钢腹板PC组合梁——改善型波形钢腹板PC组合梁,并依据传统力学理论,采用实验结合有限元方法,对改善型波形钢腹板PC组合梁的抗弯性能进行研究。研究结果表明:改善型波形钢腹板PC组合梁较传统波形钢腹板PC组合梁具有更大的抗弯极限承载力、更大的抗弯刚度、更好的抗裂性等等,并且能较大程度地改善传统波形钢腹板PC组合梁挠度过大问题。

波形钢腹板混凝土箱型拱圈受力特性研究

波形钢腹板混凝土箱型拱圈具有自重轻、受力小、腹板不开裂、施工方便等优点,从而具有广阔的应用前景。为研究波形钢腹板箱拱的力学特性,以某工程实例为原型,利用大型有限元软件建模研究了波形钢腹板拱圈和混凝土腹板拱圈在自重作用、弯矩最大工况、剪力最大工况下的受力特性,结果表明在上述三种工况下钢腹板应力最大处均发生在拱脚截面,且波形钢腹板承担了大部分荷载,使该型拱圈顶底板混凝土受力比混凝土腹板拱圈更小。对比分析了两种类型拱圈的材料用量,表明波形钢作为腹板可使拱圈混凝土用量减少33.7%,总用钢量减少6.1%,总重减轻30.8%。研究结果可为该类型拱桥的研究提供参考。

波形钢腹板H型截面梁抗剪性能理论研究

在前人研究波形钢腹板H型截面梁抗剪承载力成果的基础上,总结归纳了2种形式波形钢腹板在局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲3种情况下的临界应力计算公式,通过对不同计算公式的比较提出了推荐公式。利用大量的数值计算分析,分别找出影响2种波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力的因素,并得出2种不同波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力计算的等效转换条件。结合前人的试验数据和本文的数值计算结果,提出了剪切稳定系数的实用计算公式。结果表明:波形钢腹板H型截面梁的波高、平子面板宽度、波幅、波长应合理设置,过大或过小都将削弱钢梁的极限承载力;提出的剪切稳定系数的实用计算公式与数值分析结果和试验数据拟合较好,并且计算简便,便于实际工程设计应用。

纯弯作用下波形钢腹板I型钢梁的弹性弯扭屈曲分析

以开口截面薄壁杆件的约束扭转理论为基础,推导出波形钢腹板I型钢梁约束扭转时扭转中心的精确位置,并求得以扭转中心为极点的主扇性惯性矩,在此基础上求得波形钢腹板I型钢梁的弹性弯扭屈曲临界荷载的计算公式。使用所得的计算公式对5片波形钢腹板I型钢梁进行弹性弯扭屈曲临界荷载的计算,计算结果与ANSYS有限元结果吻合良好,验证了所得公式的正确性。最后,分析了波形钢腹板I型钢梁波形的形状对其弹性弯扭屈曲临界荷载的影响。

波形钢腹板类T型焊缝缺陷相控阵定量方法

根据新型波形钢腹板结构特征,提出超声相控阵检测技术对其T型焊缝缺陷进行定量实验研究。首先根据实际波形钢腹板结构设计和制备了2块试样,并在试样中不同检测面对应位置加工了不同类型的人工反射体;采用超声相控阵检测技术对试样进行实验检测,并将实验检测结果与加工参数进行比较分析。实验结果表明,不同检测面的缺陷定位和测长结果与人工反射体加工参数比较吻合,但是在平面上的检测幅值要高于曲面上检测幅值,它们之间的耦合损失大致在2. 8～4. 1 dB范围内。在曲面上进行缺陷定量只需要进行一定的灵敏度补偿即可,这也证明该方法对波形钢腹板结构进行质量检测的有效性和可靠性。

160m跨径波形钢腹板混凝土拱桥试设计

波形钢腹板混凝土拱桥是混凝土拱圈用波形钢板代替混凝土腹板的一种新桥型。它与混凝土拱桥相比，可减轻拱圈自重，方便施工，并为拱桥向更大跨度发展提供可能。该文以在建的福建宁德岭兜大桥（净跨160m）为原型，进行了波形钢腹板混凝土拱桥的试设计分析。初步分析结果表明，与原设计相比，试设计拱桥的拱圈自重可减轻30％，拱圈轴力可降低15％～17％，在施工性能上也具有较大的优势。

组合桥面板–波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢–混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出。以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板–波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠性。研究结果表明:组合箱梁在竖向温度梯度作用下,子梁弯矩、应力和界面剪力沿梁轴向呈双曲余弦分布,层间相对滑移则呈双曲正弦分布;是否考虑腹板剪切变形对组合箱梁梁端温度响应影响较大,沿梁轴向的影响范围主要与层间滑移刚度相关;忽略波形钢腹板剪切变形效应易导致对梁中部层间相对滑移计算结果偏小、对梁端附近界面剪力和相对滑移值过大等问题,在结构设计中应予以重视;组合桥面板与腹板交界面温差和混凝土线膨胀系数对结构温度响应的影响不容忽视,设计中可通过优化布置剪力连接件来削弱或消除不利因素对结构的影响。

波形钢腹板与混凝土腹板箱拱抗温度性能分析

波形钢腹板混凝土组合拱桥具有自重轻、受力小、腹板不开裂、施工方便、跨越潜力大等优点,但该种新桥型在局部研究尤其在拱圈抵抗温度性能等方面研究较少,为此,本文利用MIDAS CIVIL有限元软件建立温度分析模型,对波形钢腹板箱型拱圈与混凝土腹板箱型拱圈在抵抗系统温度和梯度温度方面的性能做了对比分析,为该类桥梁的设计和应用提供借鉴。

波形钢腹板PC组合梁实验研究

本文对三种不同连接形式(即栓钉、PBL以及改进型)的波形钢腹板PC组合梁进行了实验研究,评价了三种连接形式对组合箱梁力学性能影响。研究表明改进型较其他两种连接形式,具有更加优越的力学性能,是更加适合于该类组合梁的连接形式。

独塔波形钢腹板梁斜拉桥动力特性与抗震分析

斜拉桥一般都是交通运输的生命线工程,对斜拉桥进行正确的抗震分析设计具有重要的意义.以某高速公路跨越南水北调总干渠的波形钢腹板斜拉桥为研究对象,通过有限元建模,运用反应谱分析方法及线性时程分析方法,对该波形钢腹板斜拉桥进行动力特性及抗震分析,为其他同类工程提供了实践参考意见.

V形沟地貌波形钢腹板混凝土组合箱梁悬浇技术

以V形深沟地貌波形钢腹板混凝土悬浇箱梁施工为例,论述悬臂箱梁0号块施工、挂篮安装与试验、波形钢腹板吊装与焊接、正常悬臂块段循环施工、横隔板、边跨现浇段、合龙段、体外预应力施工关键技术和对施工质量的控制与检验要点,以工序质量保证了工程质量。

波形钢腹板箱型组合梁异步挂篮施工关键技术研究

异步挂篮法多节段同时施工,实现了3个作业面流水化作业,解决了传统挂篮施工作业面受限,周期较长的问题。为进一步体现该新型施工方法的优异效益及施工安全可靠性,针对波形钢腹板组合箱梁施工中波形钢腹板的桥面运输、吊装定位、钢混施工空间重叠等技术难题,提出一种异步挂篮结构及施工工艺。结果表明:该施工技术工作面更安全,避免了传统挂篮顶底板作业相互干扰的难题,有效缩短节段施工周期;实现了波形钢腹板长悬臂施工的快速吊装和准确定位,解决了波形钢腹板安装过程中易出现空间弯曲及合龙困难的问题,为今后类似工程的施工积累宝贵经验。

钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展

钢-混凝土组合结构桥梁近年来在我国得到了迅速的发展。在传统桥梁结构形式的基础上,发展多种新型组合结构桥梁形式,拓宽组合结构桥梁的应用领域。介绍近年来在钢-混凝土组合结构桥梁方面的最新研究进展,内容包括波形钢腹板组合梁桥、槽型钢-混凝土组合梁桥、钢-混凝土组合刚构桥、双重组合作用连续组合梁桥和大跨斜拉桥组合桥面系。通过对传统结构形式的改进和发展,可充分发挥组合结构桥梁的综合优势,研究结果表明,钢-混凝土组合结构桥梁具有广阔的推广应用前景。

波形钢腹板组合槽型梁剪切挠度计算方法与试验研究

为了提出适用于波形钢腹板组合槽型梁的剪切挠度的计算方法,分析了荷载作用下组合梁的受力特点和截面上的剪应力分布规律,推导了剪应变的几何方程,提出了支反力-荷载分段函数的计算模式,通过对几何方程进行积分,建立了波形钢腹板组合槽型梁的剪切挠度计算公式。该公式能够计算多个集中荷载和均布荷载同时作用下的剪切挠度,并适用于波形钢腹板组合梁的其它截面形式。通过4片波形钢腹板组合槽型梁和1片波形钢腹板组合工形梁的静载试验和有限元分析,验证了剪切挠度计算公式的准确性。试验研究表明:对于5片缩尺试验梁,不考虑剪切变形的影响,挠度值偏小约20%,而采用该文考虑剪切变形影响的挠度公式计算的理论值与实测值吻合良好。

横州飞龙大桥主桥设计

横州飞龙大桥主桥为(100+2×185+100)m波形钢腹板连续刚构桥,主梁为单箱单室波形钢腹板组合箱梁,桥面宽13 m,中支点梁高10.9 m,跨中及边跨梁端梁高4 m。腹板采用1800型波形钢腹板,相比传统1600型腹板具有更高的整体屈曲应力;波形钢腹板防屈曲构造采用内衬混凝土和纵、横向加劲肋混合布置的方式,减少了内衬混凝土长度,减轻了结构自重;波形钢腹板与顶板采用长孔型开孔板连接件,与底板采用外包型连接,提高了结合部施工便捷性和耐久性。主梁采用波形钢腹板悬臂自承重施工工法,先边跨后中跨合龙,采用研发的钢架吊篮与智能吊机组合的挂篮形式,提高了施工效率。