G3铜陵长江大桥交叉索防碰减振措施研究

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥,每个索面布置了6对交叉索,交叉索间距较小,最小间距仅0.152 m,斜拉索在风荷载作用下,极可能会在交叉索区域发生碰撞。本文建立了G3铜陵长江公铁大桥主桥的有限元分析模型,计算了列车荷载、温度变化等日常荷载作用下交叉索处相对位移情况,研究了百年风荷载激励下交叉索碰撞情况,发现发生碰撞的交叉点均集中于最外侧的斜拉索上,为此研发了一种防撞装置,计算表明在18#交叉索处设置该措施可有效避免交叉索发生碰撞。

望东长江公路大桥上部结构装配化架设方法研究

望东长江公路大桥主桥为主跨638m的双塔双索面组合梁斜拉桥,其上部结构采用工厂化、装配化的方案架设。为解决组合梁整体吊装施工时存在的桥面板开裂及梁段不匹配的问题,采用RM2006和ANSYS软件分别建立全桥及梁段局部有限元模型,对斜拉索分次超张退张法和防错台架设法进行研究,提出一种基于节段全过程状态(内力状态、几何状态)优化的上部结构装配化架设方法。结果表明:斜拉索分次超张退张法可优化节段施工全过程内力,解决了新梁段起吊对前序梁段引起的较大桥面板拉应力问题;通过斜拉索张拉与钢主梁工地连接工序的优化调整,改善了已架设梁段与待架设梁段匹配时的几何状态,保证了梁段匹配的可靠性。

洞庭湖大桥承台大体积混凝土温控试验研究

大岳高速洞庭湖大桥为(460+1 480+491)m钢桁梁悬索桥,其桥塔承台为哑铃形结构,每个塔柱的承台为长方形,平面尺寸23.5m(顺桥向)×30m(横桥向)×8m(厚度),混凝土用量5 597m3,为大体积混凝土。为避免施工过程中混凝土温升导致主拉应力过大,对大体积混凝土进行温控试验研究。在3个副孔承台采用不同的水泥,对其混凝土温度进行监测,采用有限元软件MIDAS计算桥塔承台混凝土温度和应力,并在承台内布置温度测点,对混凝土温度进行全程监测。结果表明:与普通硅酸盐水泥混凝土相比,低热水泥混凝土的温升值和平均升温速率均降低很多;在升温阶段和降温阶段,承台混凝土的主拉应力均小于容许应力;实测温度场的变化趋势与计算结果吻合较好。

武汉青山长江公路大桥引桥荷载放大系数研究

针对桥梁实际运行荷载效应与规范设计荷载效应差异较大问题,以武汉青山长江公路大桥引桥为工程背景,基于周边具有相似交通情况的既有跨江桥梁实测动态称重(WIM)数据和预测统计车辆特征,采用蒙特卡洛法构造自然车列对引桥4种典型连续梁桥有限元模型进行影响线加载,分析95%保证率分位值时正常行驶与自然堵车状态下各控制断面处的荷载放大系数。结果表明:对于4种典型连续梁桥,正常行驶状态下荷载放大系数β<1,自然堵车状态下部分控制断面荷载放大系数β>1;最大荷载放大系数对应内力类型为连续梁墩顶负弯矩,是实际自然车列作用下的控制内力;桥墩墩顶负弯矩等控制内力的荷载效应计算时,荷载放大系数β为1.2~1.5。

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥桥塔混凝土抗裂技术研究

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥为千米级三塔钢桁梁斜拉桥,边塔高308 m、中塔高345 m,桥塔采用钢-混组合结构,中、下塔柱采用C60混凝土结构,塔柱横截面壁厚1.4~3.0 m。为提高该桥桥塔混凝土抗裂性能,在优选原材料的基础上,提出添加降黏剂的混凝土配合比进行优化比选;优选分别掺加16%减缩型和12%抗裂型降黏剂的混凝土配合比进行1.4 m(未设冷却水)和3.0 m(设置冷却水)壁厚塔柱的足尺模型试验。结果表明:降黏剂的掺入可显著降低混凝土的塑性粘度和开裂温度,提升混凝土的应力储备,延缓混凝土到达温峰的时间,提高混凝土的抗裂性能;足尺模型混凝土表面外观质量均良好、均未出现有害裂纹。由于掺加16%减缩型降黏剂配合比混凝土的性价比更优,因此该桥Z3号、Z4号桥塔最终采用该配合比方案,提高了混凝土外观质量及抗裂性能,拆模后的塔柱混凝土表面平整光滑、色泽一致,无有害裂纹。

Fe-SMA主动加固钢桥面横隔板弧形切口疲劳裂纹实桥应用研究

为确定铁基形状记忆合金(Fe-SMA)主动加固正交异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳裂纹的可行性,以某在役钢箱梁斜拉桥为背景进行实桥加固研究。根据现场横隔板弧形切口的开裂特征,在对裂纹钻孔止裂的基础上,提出利用Fe-SMA材料对横隔板弧形切口裂纹进行粘贴加固的方案,并进行加固施工。通过现场测试得到Fe-SMA板条热激活过程的应变和温度变化,分析Fe-SMA板条和钢板之间的相互作用及加固机理。结果表明:粘贴Fe-SMA板利用Fe-SMA热驱动形状记忆效应可有效便捷地为结构施加预压应力,实现对受损部位的主动加固;经过Fe-SMA联合止裂孔修复后,热驱动作用下的Fe-SMA可以产生200~240 MPa的预拉应力,并在钢板止裂孔边缘施加43~90 MPa的压应力,可有效阻止裂纹进一步扩展;加固体系在加热激活过程完好可靠,当控制一侧加热区域中部温度为200℃时,热传导作用下非加热区域中部的温度为60℃以下,而背面总体温度基本在90℃以下。

武汉杨泗港长江大桥变参数粘滞阻尼约束体系研究

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1700m的单跨双层公路悬索桥,该桥采用一种新的阻尼约束体系--变参数粘滞阻尼体系。为研究变参数粘滞阻尼体系在振动控制方面的优势,基于变参数粘滞阻尼本构关系模型,采用ANSYS建立全桥三维有限元模型,分析3种不同约束体系(全飘浮体系、低速度指数粘滞阻尼约束体系、变参数粘滞阻尼体系)下桥梁的结构动力响应,并将加劲梁沿顺桥向推离平衡位置,分析其自动复位能力。结果表明:在车辆制动力、移动荷载、风荷载、地震等多种荷载作用下,变参数粘滞阻尼体系可显著降低塔、梁的相对位移和相对速度,塔、梁相对速度控制在1mm/s内,满足振动控制目标的要求;变参数粘滞阻尼体系具有较强的自复位能力。

组合梁栓钉对高性能混凝土约束收缩效应研究

为探究高性能混凝土在栓钉约束作用下的收缩特征及开裂行为,制作了钢-混凝土组合构件,通过试验研究了不同栓钉因素对高性能混凝土约束收缩应变、约束度及开裂风险的影响规律,运用正交试验方法研究了栓钉直径、间距、高度对高性能混凝土约束收缩的影响,得到了主要敏感因素。结果表明:高性能混凝土较普通混凝土的约束收缩应变发展趋势更为平滑;各栓钉因素对约束收缩的敏感性影响的主次顺序依次为直径、间距、高度;混凝土收缩在组合梁高度方向上呈现出一定的收缩梯度,混凝土约束收缩应变随高度增加而增大,但栓钉高度在30 mm处、间距在75 mm处、直径在150 mm处对高性能混凝土约束收缩几乎没有影响;栓钉对混凝土的约束作用可定义为3个阶段,即约束增强阶段、约束下降阶段和约束稳定阶段;组合梁构件最大开裂风险发生在栓钉的根部,当栓钉间距由150 mm减少到75 mm,直径由13 mm增加到22 mm时,最大开裂风险分别增加了20.03%和36.05%,栓钉高度的改变对最大开裂风险没有影响;采用高性能混凝土以及直径小、高度高的栓钉布置方式可以有效减小混凝土的收缩及开裂风险。

温度作用下钢-UHPC轻型组合桥面疲劳性能研究

文中以宜昌长江大桥钢桥面加固改造工程为背景,通过有限元计算,分析不同温度作用下组合桥面疲劳易损细节的应力变化规律.结果表明:相比传统沥青钢桥面,钢-UHPC轻型组合桥面能够在不增加桥梁恒载情况下,降低疲劳细节应力幅值,改善钢桥面抗疲劳性能;不同温度作用下,相比传统沥青钢桥面,钢-UHPC轻型组合桥面各疲劳易损细节应力的降幅达15%~46%.

甘溪特大桥空腹三角区施工阶段受力分析

甘溪特大桥是主跨300 m的空腹式连续刚构桥,空腹三角区上弦箱梁采用可伸缩部分立柱后支配合挂篮悬浇,下弦箱梁采用全斜拉扣挂法配合挂篮悬浇。为分析采用该施工方法在三角区临时结构体系中的受力特性,总结三角区临时结构体系施工过程中受力变化规律,验证施工方法的有效性,并提出临时扣索和支撑立柱的最佳解除时机,采用有限元结构分析软件模拟全桥施工过程。结果表明:采用该工法施工,结构受力满足规范要求。三角区施工过程中,已施工的上、下弦箱梁以受压为主,受下一节段混凝土浇筑、立柱支顶、扣索张拉等工序影响,其间会出现短暂轻微受拉状态。三角区合龙完成时,箱梁截面以受压为主,局部存在轻微受拉。全桥合龙后三角区箱梁为全受压状态,较三角区合龙状态压应力增加明显。临时扣索、立柱拆除后,上、下弦箱梁出现了明显的应力重分布,但仍为全受压状态。临时扣索索力峰值均出现在三角区合龙完成前,三角区合龙后总体呈下降趋势,临近拆除前有所回升。后方临时立柱在施工过程中支撑力总体呈下降趋势,前方立柱呈上升趋势,临近拆除前立柱支撑力增幅均较大。经比选,推荐全桥合龙后先拆立柱、再拆扣索。

军山长江大桥钢-UHPC组合桥面改造效果研究

武汉军山长江大桥原桥面铺装为双层SMA,随着车流量的增加和超重车辆的影响,运营多年后该桥正交异性钢桥面板出现疲劳裂缝。为处治桥面板隐性裂缝,分别对上游侧进行了钢桥面冷拌环氧树脂桥面铺装及桥面板焊接施工,对下游侧进行钢-UHPC组合桥面铺装改造。为评估钢-UHPC组合桥面的改造效果,基于已建立的运营期安全监测系统及有针对性的增布动应变测点,对随机荷载作用下桥梁上、下游侧桥面板的局部应力进行测试。结果表明:在下游侧的车辆数量和轴重均高于上游侧的情况下,下游侧测点的等效应力幅大多小于对应的上游侧,表明钢-UHPC组合桥面铺装明显改善了该桥正交异性钢桥面板的疲劳应力。

伍家岗长江大桥软岩隧道锚现场缩尺模型试验研究

宜昌伍家岗长江大桥为主跨1160 m的钢箱梁悬索桥,为了解该桥江北侧隧道锚的承载能力,在现场同类软岩中建造1∶12隧道锚缩尺模型,进行设计载荷试验、超载试验、破坏试验及流变试验研究。现场试验过程中对锚塞体模型及围岩变形量、应力等进行监测,分析锚塞体模型及围岩的受力变形特征及流变特征,并依据相似原理类推实桥隧道锚及围岩的受力变形特征及流变特征,对比实桥隧道锚数值模拟结果。结果表明:在1P_(缩)(P_(缩)为缩尺模型设计拉力)荷载时,左、右锚塞体模型最大变形量在0.2 mm左右,7P_(缩)荷载时,锚塞体模型锚面最大变形量为2.36 mm;破坏试验中,隧道锚模型的超载稳定性系数为7~8;在1P_(缩)、3.5P_(缩)、7P_(缩)荷载时,锚塞体模型变形、流变特征均不明显;由缩尺模型试验及数值模拟结果可推得伍家岗长江大桥江北侧隧道锚设计方案的承载能力为7P~8P(P为实桥设计拉力),大桥江北侧隧道锚方案满足工程需求。

南浦溪特大桥钢管拱肋悬拼阶段拱脚约束方式研究

南浦溪特大桥主桥为主跨258 m的钢管混凝土桁架上承式拱桥,拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构,2道拱肋间距17.0 m,拱肋间布置13道横撑,单片拱肋由4根∅1200 mm×22 mm主钢管、水平向缀板和竖向腹杆组成。拱肋在工厂分段、分部件加工预拼合格后,运至现场拼装成吊装节段,采用缆索吊装斜拉扣挂法进行悬臂拼装。拱肋吊装阶段拱脚的约束方式和约束时机选择直接影响拱肋的线形、受力状态和结构的安全稳定,采用MIDAS Civil软件对拱肋悬臂拼装过程中拱脚不同约束方式进行对比分析,最终确定“先临时铰接、后临时固结、最后永久固结”的拱脚约束方式,优化了钢管拱肋悬臂吊装施工工艺,保证了拱轴线线形,结构受力合理、安全稳定。

平潭海峡公铁两用大桥施工海域风速预测研究

平潭海峡公铁两用大桥施工海域气象环境复杂、地质水文条件恶劣,为给大桥建设提供准确的风速预测信息,以便合理安排该桥施工调度,针对外海预报台预报数据精度不足的问题,提出采用BP神经网络法进行施工海域风环境预测。在该桥施工区域沿线建立风环境监测系统,建立外海预报台预报数据与桥址处监测数据相互映射关系的神经网络模型,精确预报该桥不同施工区域未来7d的风速,并与实测风速对比分析。结果表明:神经网络预测风速和实测风速比较接近;与实测风速相比,神经网络预测风速的误差为10%~15%。说明神经网络预测风速的精度较高,可根据其风速预报有效指导实桥的施工组织调度。

乌江特大桥超高性能混凝土组合桥面铺装方案研究

为研究不同桥面铺装方案的疲劳性能和经济性,以遵余高速乌江特大桥(主跨680 m钢桁梁悬索桥)为背景,采用有限元法建立钢桁梁节段模型,分析1.0倍设计荷载下,16 mm厚钢板+35 mm厚GA10+40 mm厚SMA13(方案1)、16 mm厚钢板+45 mm厚UHPC+30 mm厚SMA10方案(方案2)、14 mm厚钢板+55 mm厚UHPC+30 mm厚SMA10方案(方案3)正交异性钢桥面板疲劳构造细节处的应力幅值,并对方案2和方案3造价进行比较。结果表明:在1.0倍设计荷载下,沥青混凝土铺装方案(方案1)各构造细节最大应力幅值满足设计规范要求,但应力安全储备较低;组合桥面铺装方案(方案2和方案3)各构造细节最大应力幅值接近,均低于500万次常幅疲劳极限;与沥青混凝土铺装方案(方案1)相比,组合桥面铺装方案(方案2和方案3)各构造细节最大应力幅值降幅12.4%~57.6%;相比于方案2,方案3结构恒载增加0.84%,同等安全储备下综合成本增加127.8万元。综合疲劳性能和经济性,该桥采用方案2。

石首长江公路大桥斜拉索杠杆质量阻尼器应用研究

石首长江公路大桥主桥为主跨820 m的双塔六跨连续不对称空间双索面混合梁斜拉桥,最长斜拉索长约440 m,在外部激励作用下极易发生面内、外振动。针对石首长江公路大桥斜拉索的振动特性,在常规阻尼器的基础上进行构造优化设计,研发了一种双杆倒Y形连接杆斜拉索杠杆质量阻尼器,具有景观协调性好、横向连接刚度大、减振效果好等优点。通过对阻尼器的安装质量进行严格控制,安装位置比控制为2.23%~2.83%,使阻尼器达到了良好的减振效果,实测斜拉索阻尼对数衰减率均在3%以上,满足大桥斜拉索减振要求。

沪苏通长江大桥铁路UHPC组合桥面铺装层厚研究

针对现有铁路钢桥面铺装不足问题,沪苏通长江大桥采用UHPC组合桥面铺装方案,其厚度直接影响组合桥面铺装的工作性能。为研究合理的厚度,选取典型UHPC层厚建立有限元模型计算分析,对比UHPC层应力情况及钢桥面板构造细节的疲劳应力幅变化情况,进而探讨合理UHPC层厚度,并对组合桥面进行模型试验,验证其抗渗性能。结果表明:3种厚度UHPC层均能有效抵抗荷载作用产生的拉应力,表面裂纹宽度控制在0.05 mm以内,同时,可显著降低钢桥面板细节疲劳应力幅,降幅达72.2%,基本消除疲劳开裂风险;桥面局部刚度随着UHPC层厚增加而增大,当UHPC层厚度介于50~60 mm时,肋间挠度降幅接近90.0%,对钢桥面板应力改善效果明显;当UHPC层表面裂纹宽度达到0.05 mm时,裂纹随水压增加而闭合,在2.0 MPa水压下无渗水现象。因此,UHPC层厚度为50~60 mm时,组合桥面铺装能够达到良好的受力状态且满足抗渗要求。

虎跳峡金沙江大桥隧道式锚碇模型试验研究与承载机理

介绍了香丽高速虎跳峡金沙江大桥香格里拉岸隧道式锚碇1∶10缩尺模型试验过程。试验表明,在主缆拉力作用下,锚碇系统的变形以锚塞体携裹着围岩一起沿拉力方向移动,混凝土与围岩之间无相对滑动,后部1/3长度范围的围岩分担了不少于60%的主缆拉力,中隔墩岩体变形较大,锚碇总的变形和承载能力满足规范要求。

香溪长江公路大桥拱上立柱减振技术研究及应用

香溪长江公路大桥主桥为跨度519m(计算跨径)的中承式钢桁架拱桥,拱上立柱采用箱形钝体截面钢排架结构。为解决立柱可能发生的风致振动问题,对大桥立柱减振技术进行研究。采用有限元法分析立柱的振动特性,计算其涡激振动的起振风速;提出采用调谐液体质量阻尼器(TLMD)进行振动控制,并基于多目标满意度优化方法对频率分布式多重TLMD减振方案进行参数优化;考虑立柱的空间尺寸及阻尼器数量,确定阻尼器的空间布置及固定方式,并在实桥上应用。结果表明:靠近拱脚的P1~P4立柱起振风速较小,可能出现一阶弯曲和扭转振型的涡激振动;采用多重TLMD减振方案并进行合理的参数优化后,可以较好地控制立柱的涡激振动。

西堠门公铁两用大桥∅6.3 m钻孔桩水化热控制研究

西堠门公铁两用大桥主桥为主跨1488 m斜拉-悬索协作体系桥,5号墩桩基为∅6.3 m超大直径钻孔桩,设计桩长90 m,考虑采用基桩内部预留空心孔进行冷却水循环降温。为选择合理的超大直径钻孔桩空心孔结构,提出基桩内部预留∅1.5 m和∅1.0 m单个空心孔、3个∅0.5 m空心孔及5个∅0.3 m空心孔4种基桩结构,计算各基桩空心孔结构的水化热,并与实心桩结果进行对比。结果表明:基桩中心预留∅1.0 m空心孔进行通水散热,结构温度场分布较为均匀且散热周期更长,有利于减小基桩的温度应力,确定基桩采用中心预留∅1.0 m空心孔结构。为验证基桩内部空心孔结构对基桩水化热的实际影响,进行陆地试桩,结果表明:试桩实测平均入模温度18.2℃,温度峰值71.2℃,升温时长约73 h,最大里表温差32.9℃;需采取优化混凝土配合比、降低混凝土入模温度、降低冷却水温度等温控措施进一步降低相关温度指标。