常规跨径钢板组合梁桥中欧规范汽车荷载效应对比研究

钢板组合梁可充分发挥钢材和混凝土的材料优势,为给我国桥梁设计人员设计海外钢板组合梁桥提供建议,对《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)及欧洲桥规(Eurocode—Basic of Structural Design、Eurocode 1:Actions on Structures—Part 2:Traffic Loads on Bridges)中常规跨径钢板组合梁汽车荷载效应进行对比。分析了中欧桥梁设计规范中汽车荷载模式、横向多车道折减效应、冲击系数、荷载组合等规定的异同,采用2种规范计算常规跨径钢板组合梁在汽车荷载及基本组合、频遇组合作用下的主梁弯矩。结果表明:欧洲桥规规定4种汽车荷载模式,已考虑冲击系数和横向车道折减,中国桥规规定了车道荷载和车辆荷载2种汽车荷载,计算汽车荷载效应后期需考虑冲击系数和横向车道折减;2种规范极限状态和设计状况规定一致,区别在于作用分项系数和可变作用组合系数取值;多片主梁钢板组合梁的边梁弯矩最大,单独考虑汽车荷载时,欧洲桥规计算的主梁最大弯矩比中国桥规大35%~36%;在考虑荷载组合时,欧洲桥规主梁最大弯矩计算结果在基本组合作用下比中国桥规大21%~22%,在频遇组合作用下比中国桥规大6%~9%。

大跨度人行悬索桥抗风缆经济化设计的研究

空间抗风缆是提高大跨度人行悬索桥刚度的常用结构,其用钢量较高(普遍超过主缆用钢量的30%,甚至超过60%),对工程造价影响较大。为设计经济合理的抗风缆结构,依据国内现行规范分析结构强度、刚度、抗风稳定性等静动力特性控制指标要求,从结构总体布置参数拟定、静力分析选型、抗风稳定性验证等方面普适性地阐述满足静动力指标要求的抗风缆设计流程,并深入研究抗风缆总体布置中理论倾角及矢跨比选取、结构选型中初始截面尺寸及初张拉力拟定、抗风稳定性中动力特性参数影响等方面的关键技术要点。为详细展示实际工程中经济合理的抗风缆设计过程,以某峡谷景区300 m主跨人行悬索桥为工程实例,按普适性设计流程初拟多种抗风缆结构方案,经全桥有限元理论分析及节段模型风洞试验比选验证后选出经济性相对较好的抗风缆布置方案;抗风缆系统理论斜面水平夹角为30°,理论矢跨比为:1/12,单侧抗风主缆采用7根直径D52 mm钢丝绳(6×55SWS+IWR),用钢量约为主缆的58%,抗风缆强度及全桥整体结构刚度满足静力设计指标要求,全桥结构的静风稳定性及颤振稳定性满足规范要求。研究成果可为后期类似项目设计提供参考。

基于BIM技术的复杂曲面桥塔三维造型设计

长益复线至兴联路大通道工程(过江段)跨湘江主桥采用主跨380 m双塔斜拉桥,桥塔总体采用“湘江绣月”方案,大量采用空间曲面进行装饰。采用建筑信息模型(BIM)技术对该桥开展桥塔曲面的正向造型设计。首先,通过BIM模型构建参数化曲面空间,根据塔柱、塔冠、塔顶装饰、塔底装饰等不同部位的结构特点,针对性地采用多截面曲面、填充曲面、扫掠曲面等三维手段开展空间曲面参数化设计,在三维空间中确定塔冠、塔顶、塔底等部位空间曲面结构的设计参数;然后,由三维模型辅助二维绘图,综合采用断面输出、参数表输出等方法,完成三维曲面的二维出图表达;最后,在精细化三维模型基础上,进一步开展了可视化渲染、3D打印、有限元计算、工程量统计等一系列BIM技术应用,取得了良好效果。

菲律宾卡马拉尼甘大桥主桥总体设计

菲律宾卡马拉尼甘大桥跨越卡加延河,主桥为(82.5+2×157.5+82.5)m三塔四跨双索面预应力混凝土部分斜拉桥。针对桥址地震烈度高、基本风速高和主墩刚度大的特点,采用塔梁固结、塔墩分离结构体系,支座采用钢阻尼隔震支座和纵向黏滞阻尼器的组合约束体系;主梁采用单箱单室斜腹板变截面预应力混凝土箱梁;桥塔采用外倾双柱式混凝土塔,塔高23.015 m;斜拉索采用空间扇形双索面布置形式,单根钢绞线公称直径15.7 mm,抗拉强度标准值1860 MPa,索梁锚固采用倒梯形锚固块+全隔板的锚固形式;主墩采用实心矩形截面,基础采用群桩基础。有限元计算分析表明,结构受力均满足AASHTO规范要求。

钢-超高性能混凝土组合板横向受弯静力试验及有限元模拟

为了研究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合板的受弯性能,开展8块该类组合板的受弯试验,分析正、负弯矩作用下的受弯破坏开展全过程.在正弯矩作用下,组合板受弯破坏经历了线弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段,结构刚度两次衰减的拐点分别是界面滑移与钢板屈服,结构破坏时加载点附近UHPC局部压碎且剪弯段及端部界面出现脱空现象;在负弯矩作用下,UHPC层出现横向裂缝导致结构刚度第一次下降,随着裂缝的发展,截面内力重分布使得钢筋应力持续增大直至屈服,最终主裂缝宽度过大导致结构刚度严重衰减,组合板因UHPC层受拉断裂而破坏.采用有限元软件ABAQUS,建立非线性有限元模型.模型中考虑界面接触、材料非线性、混凝土损伤塑性模型等,模拟试验全过程.在与试验结果进行对比分析的基础上,分析影响钢-UHPC组合板抗弯性能的主要因素,包括界面黏结方式、纵筋配筋率、栓钉数及布置,研究这些因素对组合板抗弯极限承载力、结构刚度、跨中挠度等力学性能的影响.

洞庭湖区高速公路中小跨径桥梁PHC管桩标准化设计及试验研究

以洞庭湖区某高速公路中小跨径桥梁为工程背景,在结构计算、经济性、节能减排效益等方面系统地研究PHC管桩在湖区高速公路中小跨径桥梁中的标准化设计及应用,并开展PHC管桩现场堆载及自平衡试验,验证研究成果的可靠性。研究结果表明,采用PHC管桩设计方案,结构桩身强度、刚度均满足设计及规范要求;根据桩长缩短比例测算,PHC管桩方案比常规钻孔灌注桩方案可节约造价22%左右,可减少碳排放量32%左右。现场试桩试验表明,洞庭湖地区圆砾石持力层的PHC管桩为端承摩擦型桩。试验结果验证了PHC管桩在洞庭湖区地质条件下的适用性,研究形成的标准化设计方法及质量检验要求可为PHC管桩在同类型桥梁中的推广使用提供参考。