自锚式悬索桥钢箱梁局部稳定研究

该文以三汊矶湘江大桥自锚式悬索桥主梁钢箱梁为研究背景,以人行道桥面开口加劲板件为研究对象,研究不同参数条件下开口加劲板件弹性屈曲荷载的影响,并考虑几何和材料非线性的影响,分析了不同残余应力、不同初始缺陷以及不同宽厚比等因素下开口加劲板件的稳定极限承载力。

广州海心桥人致振动研究

海心桥为主跨198.152 m的钢结构曲梁斜拱人行桥,具有轻质、斜拱、空间曲线结构的特性,动力特性复杂,需对其进行人致振动研究。采用有限元软件MIDAS Civil建立空间有限元模型,根据德国人行桥设计指南EN03(2007)(简称德国EN03规范)和我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ 69—95)(征求意见稿)(简称我国规范征求意见稿),基于单自由度共振法分析了人致振动加速度峰值以评价该桥的人致振动舒适性,并基于Dallard公式确定人致横向动力失稳临界人数以分析该桥的横向动力稳定性。结果表明:该桥的主梁和拱肋刚度相近,存在竖向振动与横向振动耦合的动力特性,因此人致振动分析时充分考虑了两者的耦合作用;分别有13阶、9阶模态的竖向加速度和11阶、10阶模态的横向加速度不满足德国EN03规范、我国规范征求意见稿CL1舒适性标准;低阶频率下两规范计算的加速度峰值及舒适性评价结果接近,高阶频率下德国EN03规范计算的加速度峰值较大,舒适性评价结果更加保守;该桥1阶及3阶模态横向失稳临界人数对应人群密度均小于设计人群密度,当桥梁发生1阶或3阶振动时存在横向失稳的可能,加装TMD后横向稳定性满足要求。

预应力混凝土箱梁结构设计探讨

昆明市二环全长27.07 km,为城市快速路高架桥系统,其中东环、北二环长约13.5 km。该文对昆明二环中出现的预应力连续箱梁的设计进行介绍和总结,讨论了梁端张拉方式的处理,施工缝处钢束的处理方式,可供其它同类工程参考。

多向荷载作用下超大直径群桩基础方案评价

海心桥是连接广州南北轴线的重要联系纽带,因上部复杂的异性结构体系,导致其下部基础承受了复杂的多向荷载作用。考虑土层-结构相互作用,建立海心桥超大直径群桩基础三维精细计算模型,分析基础结构与桩周土的力学性状,量化结构承载力安全富余度和土层稳定系数,而后综合评价多向荷载作用下群桩基础的可靠性。结果表明:(1)基础最大位移不足限值的10%,最小承载力安全系数为2.56,且最大应力显著小于强度设计值,结构未出现裂隙和强度破坏;(2)基础桩周土层受到挤压剪切效应,土层最小稳定性系数为2.58,没有出现塑性破坏;(3)综合土层与结构力学特性研判,实例群桩基础满足可靠性要求;(4)基础在单向荷载作用下表现出的受力变形一致性在多向荷载作用下不复存在;(5)承台-土层相互作用特性对桩基内力影响明显,桩基设计计算中应充分考虑。项目实施后,计算结果与实测值进行了对比验证,指出了规范中m法的局限性,并给出了修正建议,可为类似工程提供参考。

广州海心桥主桥设计

广州海心桥是跨越珠江的人行景观桥,整体造型采用“琴鸣绢舞,岭南花舟”的概念,主桥采用拱跨198.152 m的曲梁斜拱中承式钢拱桥,拱梁固结。该桥共设置2条步道,二者在边跨部分平面呈分叉分幅布置,中跨合并成整幅,标准桥宽15 m。拱肋采用二次抛物线的形式并向东倾斜10°,矢高57.95 m,矢跨比1/3.4,采用等高变宽圆端形箱形断面,拱肋桥面以下至拱脚范围采用超高性能混凝土(UHPC)包裹钢箱混凝土组合结构。主梁平面为半径129.1 m向东侧弯曲的曲线梁,中跨为单箱三室横向变高的钢箱梁,边跨为分幅单箱单室钢箱梁。吊杆采用GJ15-19挤压锚固钢绞线拉索,向心布置,共23根。拱肋插入水中拱座,下接20 m×20 m承台,并与其下的9根∅3 m型钢混凝土抗推桩共同抵抗水平推力。经计算,结构变形、刚度、人行舒适性及抗风、抗震、防撞性能均满足要求。该桥采用大节段整体吊装的快速化施工技术。

广州明珠湾大桥主桥总体设计

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式钢桁拱桥,采用双层桥面布置。大桥主跨采用结构自平衡体系,无外部推力;主梁采用N形三主桁钢桁梁结构;拱肋、钢桁梁均采用箱形截面,腹杆部分采用工字形截面、部分采用箱形截面,弦杆、腹杆与主桁架之间采用栓焊结合连接方式;桥面板采用正交异性钢桥面板,桥面铺装采用浇筑式沥青混凝土;主跨吊杆采用1670 MPa的镀锌平行钢丝索;主墩深水基础采用钻孔灌注桩基础。采用12000 t级双曲面球型减隔震支座,解决了全桥强震作用下的纵、横向减隔震问题。在主墩与边墩分别设置B型转筒式与C型护舷防撞装置,可有效预防3000 t级船舶失控对大桥的撞击。为提高架梁效率、适应通航水域条件,大桥架设采用拱梁同步施工方案。采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,对该桥静力、动力、稳定、抗风、抗震性能进行分析,结果表明:主桥最大悬臂施工与运营阶段,抖振响应均能满足规范要求,大桥结构受力性能良好、安全可靠。

斜拱曲线变宽钢梁桥人致振动舒适性研究

以广东省广州市南沙十四涌人行桥为背景,基于Midas Civil建立了该桥有限元模型,并对该桥的人致振动及其舒适性进行了研究,为类似项目的设计提供了参考。

支座位置整体节点设计优化研究

支座位置整体节点受力大,往往存在应力集中、局部应力过大现象,为研究支座位置整体节点的受力特性,给设计优化提供依据,该文以广州明珠湾大桥MG22节点为研究背景,建立考虑支座效应的Ansys有限元模型,对该节点的应力分布规律及结构优化方法进行研究。结果表明:支座竖向加劲肋的焊接端部通常是应力集中区域,支座范围内的结构局部刚度及刚度变化平缓性将直接影响整体节点应力峰值,优化该区域的加劲肋分布及其覆盖范围可使板件传力更加合理,从而改善整体节点应力状况;优化后板件最大等效应力及疲劳应力幅分别降至328.7、38.2 MPa,节点板与底板的应力分布变得更加均匀,其中节点板的等效应力峰值与最大疲劳应力幅分别由416.6 MPa下降至307.2、59.1降至33.5 MPa,底板的等效应力峰值与最大疲劳应力幅分别由396.8 MPa下降至257.5、38.3降至25.2 MPa,各板件的应力水平均有了很大程度的降低,验证了节点构造的合理性及传力有效性。

广州明珠湾大桥结构体系设计关键技术

广州明珠湾大桥主桥采用主跨436 m的中承式钢桁拱桥,双层桥面布置,上层桥面设双向8车道和双侧人行道,下层桥面设双向4车道和管线走廊。该桥设计过程中对主桁体系(两主桁体系、三主桁体系)方案、拱梁组合体系(刚性梁刚性拱、柔性梁刚性拱)方案进行对比分析。考虑结构受力、交通需求等方面,主桁体系最终采用三主桁体系方案,并将上层桥面重车道和下层桥面行车道均靠边桁布置,使每片主桁分担4车道汽车荷载,实现三主桁的受力基本平衡;考虑结构刚度及施工便利性等方面,拱梁组合体系最终采用刚性梁刚性拱方案。经验算,该桥采用三主桁体系、刚性梁刚性拱方案,结构受力满足设计要求。

某跨河大桥方案比选及结构设计研究

在建设条件复杂、位置重要的水域进行桥梁设计时需考虑多种因素,桥型方案也要进行综合比选。以某跨河大桥为例,根据水文条件、地质条件、桥下净空、结构限高、景观要求等提出了多跨预应力混凝土连续梁和钢箱提篮拱2个方案,并对其结构设计、景观设计、施工方案等进行了深入分析和研究。结果表明,2个方案均合理可行;最终从使用安全、施工难度、工程造价、施工工期、景观效果、通航及防洪方面考虑,推荐采用多跨预应力混凝土连续箱梁方案。整体设计思路可为此类工程提供参考。

大跨度城市人行景观桥抗撞能力分析

城市人行景观桥以优美的造型,成为市民游客的聚集之地。对于建在重要航道上的大跨度城市人行桥,桥梁的抗撞能力因桥上人员的聚集而显得更为重要。以广州海心桥(为一座大跨度斜拱曲梁人行桥项目)为例,通过对桥梁抗撞能力分析计算,并结合实际航道状况进行桥梁动力碰撞模拟,对桥梁抗撞能力进行评价。结果表明:大桥在设防船型下的峰值船撞力小于桥梁抗力,抗撞能力满足要求。所得结果可为同类型桥梁及其他桥梁抗撞设计提供依据和参考。

大跨度异形矮墩连续刚构桥设计与创新

连续刚构体系的受力特性与主墩的抗推刚度密切相关。当采用较矮的桥墩时,由于桥墩自身抗推刚度大,在温度荷载、收缩和徐变等作用下,就会在墩底产生较大的内力。异型矮墩连续刚构桥造型新颖,独特的创意具有较高的景观价值,但对于该类桥梁的设计却缺乏经验,还需要给予足够的重视。因此,对广州流溪河异形矮墩连续刚构特大桥的设计及创新进行了总结,重点论述了项目的技术特点,可为该类桥型的发展积累设计经验。

明珠湾大桥主桥施工方案及造价对比分析

广州市南沙明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60) m的双层桥面中承式六跨连续钢桁架拱桥,桥宽43.2 m,上层为双向8车道,下层预留4车道和管线走廊,为目前世界上跨度最大的市政公路双层桥面三主桁中承式钢桁拱桥。针对明珠湾大桥的主跨施工,提出了大悬臂拱-梁同步拼装和整体大节段提升2种方案,从工艺可行性、施工工期、抗台风安全性、对航道的影响和工程造价方面进行比选,最终采用大悬臂拱-梁同步拼装方案,为同类桥梁选择施工方案提供参考。