窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

有限梁段法在变截面连续箱梁桥剪力滞效应分析中的应用

为了分析变截面连续箱梁桥的剪力滞效应,选取具有2个节点、4个自由度的箱梁单元,引入剪力滞控制微分方程的初参数解,推导出箱梁梁段单元的刚度矩阵和等效节点荷载。利用FORTRAN语言编写相应计算程序,应用所编程序对某简支箱梁进行验算,并分析了某三跨变截面连续箱梁桥在主跨作用车道荷载时的剪力滞效应。结果表明:剪力滞效应对中跨1/2处影响最大,对左边跨、右边跨几乎没有影响;中跨1/2处总挠度是初等梁挠度的1.08倍。

混凝土厚壁结构管冷技术及其效应研究

大跨径预应力混凝土连续梁桥中的单箱双室墩顶块,因其庞大的体积和复杂的边界条件,在浇筑初期易因混凝土水化热导致温度急剧上升,进而可能诱发温度裂缝。为有效应对这一挑战,本研究构建了考虑预应力管道影响的综合流固耦合传热及热-力耦合模型,并利用ANSYS软件的自定义功能,成功建立了相应的有限元热力学模型。通过严格的模型验证,证实了所选建模方法、单元类型及材料特性设置的合理性和有效性,为桥梁工程中的温度裂缝防控提供了新的解决思路和有力支持。

整体吊装大节段钢箱梁制造线形计算

以深中通道泄洪区非通航孔桥为依托,结合工程施工方法的特殊性,分析了整体吊装大节段制造线形的计算原理。利用有限元分析软件,建立了整体吊装钢箱连续梁桥的正装分析模型。根据无应力状态法和有限元分析结果,提出了大节段钢箱梁制造线形各相关参数以及修正项的计算方法,分析了现场施工过程中大节段间安装匹配以及伸缩缝端截面切角问题。

某高速公路大桥箱梁底板裂缝检测及加固技术

高速公路现浇连续梁底板裂缝是一种比较常见的质量病害缺陷,产生的原因多为在建设期间不规范施工导致。文章以某高速公路大桥箱梁底板裂缝病害处治为例,从预应力钢筋混凝土现浇连续梁桥箱梁底板裂缝检测方法与工具、裂缝加固技术出发,对箱梁底板环向裂缝加固处治技术进行了详细介绍,同时从人员、机械、方法等方面分析了该箱梁裂缝产生的原因。

宽幅无风撑中承式连续梁拱组合桥总体设计

重点介绍嘉峪关市金港路上跨清嘉高速公路桥梁的总体设计和技术特色。该桥采用宽幅无风撑中承式连续梁拱组合桥结构体系,桥位处地震烈度高,为有效减小地震作用对桥梁结构的影响,在拱脚处设置摩擦摆减隔震支座,与传统中承式无铰拱桥有较大区别,为国内首座无风撑中承式连续梁拱组合桥。主桥跨径布置为(22+65+22)m,桥宽36m,主梁采用钢-混凝土组合梁,拱肋采用矩形薄壁钢箱,桥墩采用锥形实体墩,基础采用钻孔灌注桩基础。

钢箱系杆拱梁和预应力混凝土连续箱梁组合结构体系吊索张拉施工技术探讨

本文以建瓯市水南二桥工程为例,对钢箱系杆拱梁和预应力混凝土连续箱梁组合结构体系吊索张拉施工技术进行研究。根据主梁线形、拱肋线形和已经确定的吊索无应力长度,以桥梁的设计线形为目标,综合考虑吊索张拉各阶段吊索内力、销轴、耳夹板承载力及施工机械资源(千斤顶、张拉装置等)优化配置等各方面因素的基础上,确定出吊索张拉顺序、张拉力值,及各张拉阶段结构响应计算值,并对该桥吊索张拉工序进行优化,为吊索张拉提供了可行的方案。

上跨铁路站场预制顶推PC箱梁落梁施工技术

在顶推桥梁施工中,梁体顶推到位后,还有一个很关键的工序就是梁体就位,也称落梁施工,对于钢梁来说,由于其本身质量轻、受力均匀,内力变化相对简单,落梁施工也相对容易,而混凝土梁自重大,且都有预应力体系,所以在落梁施工过程中,梁体内力变化复杂,施工难度大,本文通过长沙市湘府路湘江大桥跨京广铁路联梁自重约4000吨的70m预制顶推箱梁落梁施工,详细介绍了大体积、大吨位混凝土箱梁落梁施工的工艺流程及注意事项。采用该工艺流程,保证了施工的安全性和质量,可为类似工程借鉴。

S型曲线小半径连续窄箱室钢混组合梁设计要点及受力研究

文章依托某项目4 m×45 m连续窄箱室钢混组合梁,介绍了连续窄箱室钢混组合梁的构造设计,采用有限元软件进行数值分析。设计出一种窄箱式钢梁和有承托混凝土桥面板结合的钢混组合梁截面形式。钢混组合梁增大了组合截面的刚度,减小了梁的挠度;提高了梁的基频,利于结构的抗震设计;整个截面重心的抬高,钢梁的腹板较大一部分处于受拉区,避免钢梁腹板产生“呼吸效应”。文章总结了钢混组合梁较常规结构的优缺点,构造上经优化后可为同类型桥梁方案提供设计参考。

西安市三环路系统工程灞河大桥关键技术及创新

西安市三环路系统工程灞河大桥全长1.061 km,包括灞河大桥主道桥、灞河大桥辅道桥及广运潭辅道桥三部分,桥梁总面积为43881 m^(2),概算总额2.197亿元,是陕西省最大的市政跨河桥梁工程。桥梁位于西安市大型旅游开发项目--广运潭之上,在“西部第一水城”--西安市浐灞生态园区内横跨灞河,景观要求很高。总体设计利用三环路设置主辅道的特点,创新性地提出了“主道桥和辅道桥相同跨径、不同高程”的设计思路,主道桥主桥采用(2×50+80+2×50)m下承式钢管混凝土拱梁组合体系,辅道桥主桥采用(25+2×50+80+2×50+25)m的连续箱梁,构思巧妙,在满足主辅道交通功能要求的同时达到了良好的景观效果,可为类似项目提供借鉴。

高速铁路3×60m跨度节段预制胶拼连续梁建造关键技术研究

某高速铁路桥梁由于受施工条件、环境保护、对孔等因素的限制,拟采用60 m跨度节段预制拼装梁方案。通过对比简支梁、连续梁两种结构形式,比选出合理的结构方案,并对其拼装方案及预应力布置、结构检算等进行分析研究。研究结果表明:(1)(60+60+60) m连续梁方案与60 m简支梁方案相比,混凝土方量减少1.3%,预应力含量降低0.8%,并具有梁高较矮、外形美观、整体性能好等优势;(2)(60+60+60) m连续梁采用一次拼装1对节段并张拉顶底板束、每拼装2对节段张拉腹板束的拼装方案及相应的预应力布置,减少了齿块模板用量、提高了截面抗剪能力;(3)(60+60+60) m连续梁采取的梁端构造措施,保证了梁端预应力的张拉空间,静活载造成的梁端转角最大为0.88‰,满足梁端转角的要求;(4)(60+60+60) m连续梁各计算指标均满足设计要求。

挂篮悬浇预应力混凝土箱梁设计与施工探讨

在我国80~150 m跨径桥梁结构设计中,桥型较为丰富,有连续梁、拱桥、矮塔斜拉桥等。此类跨径桥梁在选择设计方案时,主要结合桥址环境、工程造价、施工条件及景观协调性等方面,挂篮悬浇连续箱梁方案因其具有工艺成熟、整体性好、刚度大、外形简洁、造价较低等优点,目前仍然是众多项目优先推荐的方案。该方案虽然较为成熟,但是在设计细节及施工过程控制中依然存在值得探讨的地方,结合笔者设计的余梁公路北延工程兰江大桥案例,对此类桥梁的设计及施工要点进行探讨,可供同类型桥梁设计与施工参考。

单箱多室变宽度道岔连续梁桥空间力学性能分析

为了明确不同荷载条件下单箱多室变宽度道岔连续箱梁桥的应力分布及剪力滞效应,首先采用数值方法,利用ANSYS建立考虑预应力以及各种荷载工况加载方式的三维实体单元模型,分析箱梁在不同荷载效应下应力分布和变形趋势;然后,选择箱梁顶底板不同部位16个应变测点,采用多通道数据采集仪分别同步实测满堂支架现浇、预应力张拉及成桥落架等施工阶段时箱梁应力,并与数值分析数据进行对比验证;在此基础上,利用数值模型对该单箱五室预应力混凝土道岔梁在列车活载作用下的横向和纵向剪力滞效应进行分析。研究表明,三维实体数值模型可得到不同荷载工况作用下单箱多室箱梁应力分布的精细结果,数值分析结果和应力实测数据都显示箱梁顶底板应力分布不均匀,有明显的剪力滞效应,且顶板剪力滞效应更显著;数值分析还显示,车辆布载方式影响剪力滞效应,剪力滞效应沿着纵桥向变化,剪力滞系数最大达1.074。研究结果表明,单箱多室箱梁设计中应充分考虑箱梁剪力滞效应影响,以确保桥梁结构设计安全。

高速铁路连续箱梁运营性能检定

研究目的:梳理常用跨度连续箱梁运营性能的检定技术,为更好地开展高速铁路常用跨度连续箱梁运营性能检定工作提供技术指导。基于近年来在中国开展的高速铁路桥梁动力性能测试的数据和相关理论研究,对桥梁动力性能实测样本进行统计分析,分别给出250 km/h和350 km/h高速列车运营速度下预应力混凝土连续箱梁运营性能评价参数的建议通常值。研究结论:(1)明确了3类高速铁路常用跨度连续箱梁运营性能检定的任务,提出了10项连续箱梁运营性能评定的主要技术参数;(2)梁体竖向自振频率取跨度的幂函数,梁体竖向阻尼比为0.5%~2.0%,挠跨比分别为1/5500~1/3500和1/6000~1/4000,梁端竖向转角分别为0.60‰rad和0.50‰rad,动力系数分别为1.17~1.26和1.20~1.30,跨中竖向和横向振幅分别为0.25~0.80 mm和0.10~0.15mm,跨中竖向振动加速度为0.25~0.40 m/s^(2),墩顶横向振幅以墩全高与墩横向平均宽度之比在0.5~4.2范围内为条件选取,无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移为0.5 mm;(3)本研究成果符合高速铁路桥梁实际状态,可为桥梁运营性能检定规范修订提供借鉴和参考。

受基坑开挖卸荷影响连续箱梁悬浇施工技术优化分析

为了解决桥梁基坑开挖卸荷设计不科学,导致大跨度连续箱梁进行悬浇施工过程中箱梁出现腹板断裂、下陷位移等问题,本文以跨苏申外港线航道桥梁为研究对象,提出考虑基坑开挖卸荷影响的连续箱梁悬浇工艺优化方法。通过数值模拟得到连续箱的整体三维图,依据模型和混凝土配比、凝固时间和桥体沉降率优化浇灌顺序,并通过试验检验悬梁工艺强度。研究结果表明,本文提出的考虑基坑开挖卸荷影响的连续箱梁悬浇工艺优化方法计算结果与数值模拟结果基本保持一致,当荷载达到6 MPa时,弯矩最大变化值仅为0.10 mm,不同宽度和深度的箱体挠度低于8 mm,弯矩始终在-120~120 kN/m之间,提高了箱梁施工效率,确保了桥梁的强度,提升了桥梁的质量和安全性。

基于车桥耦合振动的波形钢腹板箱梁体外预应力束疲劳损伤评估

波形钢腹板连续箱梁桥的动力特性研究相比其静力性能研究而言有所欠缺,尤其是车桥耦合振动下体外束疲劳损伤评估方面。基于ANSYS建立精细化波形钢腹板箱梁桥数值模型,开展体外束疲劳分析。利用MATLAB编制了考虑车辆类型,行车位置、速度、车头距及轴重等因素的随机车流程序。采用雨流计数法计算24 h内随机车流作用下体外束应力等效应力幅以及等效应力循环次数。修正Muller研究结果,提出应力比低于0.035且考虑侧向弯曲磨损作用下的钢绞线S-N(应力-寿命)公式。利用Miner累积损伤准则并考虑冲击系数的影响,推算波形钢腹板箱梁桥体外预应力束的疲劳损伤度及剩余疲劳使用寿命,同时分析了桥梁跨径对体外束疲劳损伤的影响。结果表明:移动荷载对不同位置处体外束应力影响线的大小顺序为:中跨跨中位置>边跨跨中位置>中跨1/4跨位置,中跨跨中位置处的体外束应力受到的车辆荷载的影响较大;随机车流对体外束产生的疲劳损伤随跨径增加而减小。

变截面波形钢腹板连续梁的抗弯性能试验研究

为研究变截面波形钢腹板连续组合箱梁的抗弯性能,本文使用液压伺服系统通过逐级加载的方式,对一片三跨波形钢腹板连续模型梁进行了静力试验,研究了在对称荷载与偏心荷载作用下波形钢腹板连续箱梁的破坏模态和变形、不同截面上应变分布、体外预应力束增量以及极限承载力等,从而明确波形钢腹板连续组合箱梁的破坏失效过程。研究结果表明:在弹性范围内,边跨与中跨的混凝土顶底板纵向应变呈线性变化,符合箱梁理论中提出的“拟平截面”假定;中跨偏载作用下,边跨处的偏载效应大于中跨,这不仅与边跨跨径较短有关,同时与横隔板数量和位置有关。试验梁的开裂荷载为破坏荷载的30%,中跨与边跨挠度变化速率均在底板混凝土开裂后变大,边跨跨中混凝土顶底板应变在中支座开裂后应变发生突变,增长速率变大,并一直持续至加载结束;最终破坏时刻,在中跨加载点位置混凝土顶底板出现斜向裂缝并发生断裂,钢腹板发生屈曲破坏;体外预应力筋在破坏阶段承载了较高的应力,对模型梁的抗弯性能贡献较大。试验研究成果可为波形钢腹板连续组合箱梁的工程应用提供一定参考。

跨地铁线斜交连续箱梁顶推中的落梁施工技术

京雄高速(北京段)工程上跨地铁房山线,且与既有线路相交角度约为78°,属于斜交连续箱梁桥,其特点是难度大、风险高、工期紧。该项目中采用的步履式千斤顶落梁施工方法及安全保障措施,实现了左幅钢箱梁2653.8t,右幅钢箱梁3278.3t,左右幅分阶段整体落梁2m,对类似的斜交连续箱梁高位落梁施工具有重要的指导价值。

深层软基桥墩倾斜成因分析及加固方案

广东省某高速公路5跨预应力混凝土连续箱梁桥位于深层软基路段,因桥墩附近存在堆载现象,桥墩两侧不平衡土压力导致桥墩倾斜,墩顶最大纵向偏移25.5 cm;为得到桥墩在倾斜状态下的实际受力情况,通过有限元分析,并结合现场桥墩偏位的实测结果,对不平衡土压力进行试算分析;通过采取新增承台桩基的加固方案,并利用桩基反顶压施工技术,使新旧桩基共同受力,验算表明加桩方案可有效提高桥墩纵向抗推刚度、减小纵向偏移,加固措施有效。

部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能研究

为研究部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能,对2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个空钢箱连续梁试件进行了静力试验研究,获得了试验梁变形发展、截面应变发展、破坏特征等方面试验数据.试验结果表明,部分充填混凝土连续钢箱试验梁的极限承载力是钢箱连续试验梁的1.9倍,延性也增加了大约5倍.提出了部分充填混凝土钢箱连续梁截面抗弯强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.利用计算公式对连续梁截面强度影响的主要参数进行了分析,表明增大受拉区钢箱翼板厚度,对于提高梁的抗弯承载能力效率最高.