外包钢壳混凝土拱形桥塔节段拼装几何姿态预测研究

赣州市集结大桥主桥为外包钢壳混凝土拱形桥塔斜拉桥,为确保钢混组合拱形桥塔节段拼装精准合龙,采用MIDAS Civil软件建立拱形桥塔空间几何模型,分析外包钢壳和混凝土湿重对桥塔变形的影响,采用切线初始位移法对桥塔施工阶段位移进行预测,通过求解制造线形对桥塔待拼装节段进行预偏修正,并与实测数据进行对比。结果表明:外包钢壳能显著减小桥塔变形;施工阶段桥塔变形主要由混凝土湿重引起,临时支撑能有效减小混凝土浇筑产生的横向变形。基于切线初始位移法的几何姿态预测方法能有效预测桥塔拼装全过程几何姿态,实测成桥阶段桥塔各节段最大偏位为6 mm,小于施工控制要求,具有较高的实施精度,可保证成桥状态下桥塔几何姿态的准确性。

东津黄河大桥主桥总体设计

东津黄河大桥主桥为(50+180+420+180+50) m双塔钢-混组合梁斜拉桥,采用半飘浮结构体系;主梁采用宽34 m的双边钢箱-混凝土桥面板组合梁;桥塔采用无下横梁的A形桥塔+分离式承台,承台间设横向系梁,塔梁交接处设置牛腿支承主梁,塔柱底部设置破冰体;基础采用?2.0 m钻孔灌注桩,最大桩长117 m;斜拉索采用标准抗拉强度1 860 MPa平行钢丝拉索,按空间双索面扇形布置,塔端采用钢锚梁+混凝土齿块锚固,梁端采用钢锚箱锚固于主梁边钢箱外腹板。计算结果表明,该桥结构静、动力性能良好,各项指标满足规范要求。

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥桥塔设计

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥采用竖琴形索面箱桁组合梁斜拉桥,跨径布置为(48+144+320+144+48)m。根据桥梁结构特点,针对花瓶形、H形和钻石形桥塔方案,从结构受力、景观效果、施工难度、经济性等方面进行比选,最终采用适应宽主梁、竖琴形索面的花瓶形桥塔。2座桥塔高度分别为143.5 m和147.1 m,采用C50钢筋混凝土结构,由上、中、下塔柱组成,塔柱圆弧过渡,设上、下2道横梁,下横梁采用预应力混凝土结构,上横梁由2道反向圆弧的预应力混凝土小横梁和中间的装饰性钢结构共同组成“昌”字造型。索塔锚固区采用钢锚箱锚固体系与预应力锚固体系相结合的方式。桥塔下塔柱采用翻模法施工,中、上塔柱外部采用爬模法施工、内部采用翻模法施工。对桥塔进行整体静力、局部应力、稳定性及抗震分析,结果表明桥塔强度、刚度、稳定性及抗震性能均满足规范要求。

马鞍山长江公铁大桥主航道桥桥塔设计

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的考虑,最终确定采用中塔塔顶高程高于边塔,边塔、中塔均为钢-混组合结构的方案。边塔塔高308 m和306 m,采用平面A形塔;中塔塔高345 m,采用空间A形塔。桥塔分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱为钢结构,采用钢锚箱式索塔锚固结构。中、上塔柱交界处设钢-混结合段,结合段外壁板布置PBL剪力键和剪力钉,结合段内设有一圈锚杆,钢塔柱竖向压应力通过结合段的承压板和剪力连接件传递至混凝土塔柱,拉应力通过锚杆传递至混凝土塔柱。中、下塔柱为混凝土结构,五边形截面。中、下塔柱交界位置设置横梁,边塔布置1道下横梁,中塔布置2道下横梁,中塔2道下横梁之间通过3道系梁连接。横梁均为预应力混凝土结构,系梁为钢筋混凝土结构。经计算,桥塔受力满足设计要求,桥塔各构件受力明确、安全合理。

武汉市江汉四桥拓宽工程主桥设计关键技术

武汉市江汉四桥拓宽工程主桥采用与旧桥外形一致、呈反对称布置的主跨232 m独塔混合梁斜拉桥,跨径布置为(232+70+40+20)m,采用刚构体系。主梁采用钢-混叠合梁与预应力混凝土梁组成的混合梁,钢-混结合面位于主跨距桥塔中心线9 m处,主跨采用双边工字形叠合梁,桥面宽23.5 m,标准梁高1.6 m;边跨采用预应力混凝土边主梁和箱形截面主梁,桥面宽23.5~27.0 m,标准梁高2.1 m。桥塔采用“A”形混凝土塔,塔高114.5 m,其下布置整体式承台,采用18根ϕ2.8 m的群桩基础。斜拉索按空间扇形双索面布置,共104根斜拉索,采用标准强度1770 MPa高强平行钢丝索,主跨梁端采用锚拉板锚固,边跨梁端设置槽口锚固,塔端采用锚固齿块锚固,主塔斜拉索锚固区纵、横桥向均配置有无粘结预应力钢棒。汉阳岸边墩采用T形钢筋混凝土板墩及钻孔桩基础;汉口岸边墩、辅助墩均采用钢筋混凝土独柱墩及钻孔桩基础。桥塔塔柱采用爬模施工;边跨主梁采用支架现浇施工,主跨主梁采用悬臂拼装施工。结构计算结果表明,大桥结构刚度及应力均满足要求。

宜宾新市金沙江大桥主桥总体设计

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中、下塔柱和上、中、下横梁及下塔柱横向连接隔板组成。主梁采用钢桁梁与钢-混组合桥面板的板桁结合型式,主桁横向中心距28 m,桁高6.8 m,标准节间长6.8 m,上、下弦杆与腹杆呈“N”形布置,采用焊接整体节点。桥面板采用钢-混组合桥面板。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线体系,疲劳应力幅280 MPa,斜拉索在主桁上采用锚拉板锚固方式,在桥塔上采用钢锚梁锚固方式。采用桥面全回转吊机进行主桁、横桁单元件安装;钢-混组合桥面板滞后主梁2个节段施工。

常泰长江大桥5号墩索塔下塔柱施工关键技术

常泰长江大桥主塔采用钢混混合空间钻石形构型,结构复杂,施工难度大。为了探究索塔下塔柱在施工过程中的结构性能,采用MIDAS/Civil建立索塔有限元模型,对下塔柱施工进行了分析。结果表明:设置2道对拉杆能有效改善施工过程中塔肢根部拉应力;横桥向支架断开有利于下横梁线形控制;纵桥向下横梁对顶的有效顶推力、顶口相对位移与塔肢根部拉应力均呈线性关系;下横梁支架最大拉应力106MPa、最大压应力125MPa;现场实测结果表明施工方案安全可靠。

重庆大溪河特大桥主桥设计

重庆大溪河特大桥主桥为(92+168+650+168+92)m双塔双索面组合梁斜拉桥,采用半飘浮体系,塔梁之间设置竖向支承、横向限位和纵向阻尼,有利于降低梁端位移和桥塔内力。桥塔采用神女造型的钻石形桥塔,钢筋混凝土空心塔柱。主梁采用双边工字形钢-混组合梁,桥面板采用预应力混凝土和超高性能混凝土(UHPC)预制板,板间湿接缝采用UHPC填筑。边跨采用“压重+结构调整+竖向锚索”的配重方式,防止运营阶段过渡墩及辅助墩支座出现负反力。斜拉索索面呈扇形布置,共208根,为抑制斜拉索风雨激振,斜拉索外护套上设置双螺旋线,在索梁锚固端和索塔锚固端设置内、外阻尼器。索梁锚固采用外置钢锚管形式的钢锚梁,塔上斜拉索分别锚固在上中塔柱连接段隔板及塔壁、上塔柱的钢锚梁上。辅助墩和过渡墩均采用花瓶形空心墩,桥塔和桥墩基础采用整体式承台+群桩基础。主梁采用导流板+下中央稳定板的组合气动措施,风洞试验结果表明:该气动措施能有效控制主梁的涡激振动振幅在安全范围。

常泰长江大桥主航道桥5号桥塔中塔柱钢筋部品装配化施工关键技术

常泰长江大桥主航道桥为主跨1208 m的公铁两用双塔钢桁梁斜拉桥,5号桥塔采用钢-混混合空间钻石型桥塔,高352 m,分为上、中、下塔柱,中塔柱单塔肢为正八边形截面。5号桥塔中塔柱采用“装配化设计、工业化生产、快速化安装”的钢筋部品装配化施工方案。在钢筋厂内,首先采用研发的钢筋片体和钢筋块体柔性制造生产线进行钢筋片体自动化成型和钢筋块体机械化成型;然后将钢筋块体运输至塔下施工平台,通过步履式组拼胎架组拼成钢筋部品;最后采用塔吊将部品整体吊装上塔,通过锥套锁紧钢筋接头进行快速连接。采用钢筋部品装配化施工技术,减少塔上高空作业人数60%~70%,降低了劳动强度和高空作业安全风险,每节段塔上钢筋施工时间缩短至1~1.5 d,提升了钢筋施工效率,塔柱浇筑后钢筋保护层厚度合格率超过97%,保证了工程施工品质。

科特迪瓦阿拉萨内·瓦塔拉大桥总体设计

科特迪瓦阿拉萨内·瓦塔拉大桥采用(24+38+53+65+65+65+200+60+60)m九孔一联的地锚式独塔斜拉桥与连续梁桥组合体系,采用法国标准建设。大桥除C9桥台采用背索锚碇与主梁固结外,其它墩(台)均设置纵向滑动支座;主梁采用单箱三室钢-混组合梁,按超长联长设计,采用支架滑移施工,通过调整斜拉索索力、预制桥面板安装顺序和湿接缝施工顺序,减小主梁内力,确保主梁线形顺畅;因桥梁景观的需要,采用空间异形人字形桥塔,塔高108 m,采用柔性承台设计;C9桥台(锚碇)采用重力式地锚结构。施工图设计阶段,开展系列设计关键技术研究,在保证桥梁景观效果的同时,确保结构的稳定性和安全性。

大跨径异形斜塔斜拉桥无支架施工关键技术研究

永定河特大桥主桥110m+50m+40m的梁固结体系独斜塔斜拉桥,该桥跨越永定河北小捻与南前卫埝。基于高斜塔分段预制安装难度大、焊接变形控制难度大、索力调整与线形控制难度大等施工难题,研究了主梁及主塔施工关键技术。主梁采用履带式起重机和临时支架配合施工,主塔分16个节段,采用无支架安装工艺进行施工,研究并详细阐述了临时支架搭设、临时索施工、主塔吊装、节段连接等关键技术,并提出了钢箱梁精确定位与线形控制措施。数值模拟结果表明:支架各主要杆件的强度、变形及地基承载力均满足设计规范要求。

天水市藉口镇藉河大桥总体设计

天水市藉口镇藉河大桥主桥采用独塔双索面斜拉桥,边跨45 m+84m,主跨155 m,主塔采用钢筋混凝土钻石形塔,主梁采用预应力混凝土边纵梁,该桥采用塔、梁、墩固结体系,辅助墩及过渡墩处设置减隔震型抗震支座.阐述了该桥总体设计时在孔跨布置、主梁、主塔、斜拉索、基础等方面的尺寸确定.对高烈度地区独塔斜拉桥的设计提供了宝贵的工程经验.

伏龙大桥工程设计总结之结构与耐久性

传递路径简明的结构几何形体有助于提高结构效率,平顺的几何外形可减少形体突变引起的应力集中[1]。这一条对于钢结构桥梁同样适用,控制应力在理想水平,可减轻桥梁病害。伏龙大桥作为景观桥梁,充分考虑景观的同时,对结构体系和关键构造的设计,也进行了研究分析与优化。通过精细的计算和对比分析,使结构传力路径可靠,受力合理;对局部构造进行详细的优化设计创新。找到使景观与结构受力和谐统一的结构体系及最优的局部构造。总体与局部受力合理是确保正常使用期桥梁耐久性得到保障的第一步。

V形桥塔混合梁斜拉桥总体设计

苏州工业园区华池街跨娄江大桥采用(83+28+28.6)mV形桥塔斜拉桥。主跨为钢梁,边跨为混凝土梁,通过钢混结合段连接。横桥向为平行的双塔双索面,每个桥塔在立面上为V形,主塔柱倾角40°副塔柱倾角35°桥塔与主梁固结、塔底设支座。斜拉索分三段布置,采用平行钢丝斜拉索。全桥采用减隔震设计,利用摩擦摆支座降低结构地震响应。该桥西侧紧邻在建的苏州地铁8号线,桥梁采用钻孔灌注桩基础,施工时采用钢护筒,避免对地铁盾构产生影响。该桥采用支架拼装的施工方案。有限元分析结果表明,桥梁各项力学性能均满足规范要求,设计安全可靠。

高速铁路H型双塔斜拉桥智能液压爬模施工技术

近年来,我国桥梁事业发展迅速,新建桥梁的跨径越来越大、结构越来越复杂,索塔高度越来越大,施工要求也越来越高。遂宁涪江特大桥是成达万高速铁路全线的控制性工程,为H型双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,索塔高度为118m、122m,采用智能液压爬模施工。为了保证索塔的外观线形及内在、外在施工质量,通过对每节段爬模施工高度、模板工艺、安全防护等施工方法的改进,保证了施工安全及质量。

常泰长江大桥主航道桥索塔锚固构造研究

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1176+490+142)m公铁合建双塔斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔,索塔锚固区采用钢箱-核芯混凝土组合结构,S4~S39号斜拉索锚固于核芯混凝土上。为实现索塔锚固区斜拉索竖向分力的有效传递,提出方案A(钢齿块+剪力钉)、方案B[钢齿块(加肋)+剪力钉]、方案C(混凝土齿块)、方案D(钢锚箱+PBL剪力键)以及方案E(钢锚箱+承压板+剪力钉)共5种索塔锚固构造方案,从结构受力及施工工艺对5种方案进行比选,并采用模型试验及有限元分析对所选锚固构造方案进行验证。结果表明:方案E剪力钉受力分布均匀,剪力大小适中,且施工便捷,对于S7~S39号斜拉索,推荐采用方案E;对于斜拉索竖向角度较大的S4~S6号斜拉索,钢锚箱在构造和张拉空间上存在冲突,推荐采用方案C。方案E模型试验和有限元分析表明:结构应力、剪力钉受力及钢锚箱构造各板件应力均有安全储备,锚固构造处于线弹性状态,能满足规范及使用要求。

跨运营线高速铁路拱塔斜拉桥上部结构施工控制关键技术

新建常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路桥为(32.7+90+90+32.7)m空间双索面钢拱塔钢-混结合梁斜拉桥,以18°小角度跨越既有高铁运营线路。该桥采用先拱后梁方案施工,其中,桥塔采用先竖转再跨线平转法施工,钢主梁采用拖拉法跨线施工。为确保成桥线形和应力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型,对拱塔竖转与跨线平转、钢主梁跨线拖拉、斜拉索张拉及混凝土桥面板浇筑进行施工模拟,提出拱塔顶推力及无应力线形、钢主梁临时扣塔结构与扣索力、混凝土桥面板分段施工、斜拉索三次张拉等控制技术,并将施工中拱塔与主梁的实测应力、线形与理论值进行对比分析。结果表明:拱塔转体施工过程中,拱塔线形与应力实测值与理论值吻合良好;钢主梁拖拉合龙精度控制良好;混凝土桥面板浇筑、斜拉索张拉后,主梁和拱塔的应力、线形实测值与理论值误差均在合理范围内,桥面标高满足无砟轨道铺设精度要求;铺轨后,拱塔和主梁的线形与应力、斜拉索索力等各项指标均良好,大桥整体施工控制精度良好。

佛山同济大桥主桥总体设计

佛山同济大桥主桥采用(200+68+46)m混合梁斜拉桥,塔梁墩固结体系。桥塔采用“佛手”形状的钻石形钢筋混凝土结构,塔高125 m,塔柱采用空心箱形断面,外侧四角倒椭圆弧,基础采用整体式承台+∅2.5 m钻孔灌注桩基础。主梁采用PK断面混合梁,全宽38.6 m(含风嘴),中心线处梁高3.5 m,中跨为正交异性板钢箱梁,钢箱梁顶板U肋采用双面焊工艺,边跨为混凝土箱梁。斜拉索采用标准抗拉强度1860 MPa的高强度低松弛环氧涂层预应力钢绞线。斜拉索塔端采用整体式钢锚梁和混凝土齿块锚固;钢箱梁端采用锚箱式锚固,混凝土箱梁端采用箱外混凝土凸块锚固于风嘴处。边跨混凝土箱梁采用支架现浇施工,主跨钢箱梁采用桥面吊机悬臂拼装。经验算,桥梁结构受力满足规范要求。

聊城跨徒骇河莲花型单塔大跨斜拉桥结构设计

聊城兴华路跨徒骇河桥采用100 m+100 m独塔钢箱梁斜拉桥,该桥主塔整体造型采用莲花状结构,由2个主塔柱和1个副塔柱组成,主、副塔柱之间采用空间索面拉索相连,桥塔中轴线为椭圆,主塔和副塔分别高52.211 m、47.65 m,主、副塔柱轴线夹角30°;主梁采用钢箱梁,双箱单室截面,梁宽40 m,中线处梁高3 m;斜拉索为扇形布置的空间双索面,采用标准强度1770 MPa的平行钢丝斜拉索,全桥共72根斜拉索,斜拉索梁端锚固采用钢锚箱,钢锚箱焊接在主梁钢箱梁边箱室外侧;塔座、承台及桩基础采用混凝土结构,大桥共设置34根φ1.8 m的钻孔灌注桩,桩长70 m。莲花造型独塔斜拉桥的造型优美,创意独特,在满足结构各项受力性能要求的同时,很好地体现了聊城莲湖水利风景区的特色文化,使景区成为建筑艺术和谐交融的典范。

超高空间异形曲面索塔线形控制技术研究

针对超高空间异形曲面索塔形状复杂、曲率及尺寸变化大、整体施工及控制过程难度大且智能化控制技术研究较少的问题,以重庆白居寺长江大桥超高空间水滴形索塔为研究背景,对该结构类型索塔精细化及智能化施工控制技术开展研究。首先对索塔施工全过程进行了有限元分析,并且采用三维BIM技术对异形曲面模板设计及制造进行了优化,同时对上塔柱临时横撑的顶推力及拆除顺序进行了分析,并对桥塔应力、线形进行监测,最后提出索塔变形自动化监测方法及塔肢线形和临时横撑轴力智能化控制技术。结果表明:索塔施工全过程,混凝土拉、压应力均未超出规范限值;采用三维BIM技术,优化了异形曲面模板设计及制作工艺,节约了10%~20%的模板制作成本;所提出的倾角仪+全球卫星实时差分定位技术(global navigation satellite system real-time kinematic,GNSS-RTK)融合测量方法与全站仪测量结果最大绝对误差仅1.6 mm,最大相对误差仅5.41%,具有较高的精度;采用塔肢线形和临时横撑轴力智能化控制技术使临时横撑的轴力误差始终控制在10%以内,塔肢的位移误差也控制在5 mm以内,索塔线形控制效果显著,同时当第n层横撑施工后,可通过控制第n-i(i=1,2,…,m)层横撑内力相对恒定来控制塔肢的变形相对稳定;临时横撑最佳拆除顺序应遵循由中间往两端拆除的原则。