深江铁路洪奇沥公铁大桥主桥设计关键技术

研究目的:洪奇沥公铁大桥是深江铁路的控制性工程,主桥采用主跨808 m公铁合建斜拉桥一跨跨越洪奇沥水道,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。结合建设条件、结构特点及使用性能,对主桥结构体系、主梁横断面及结构形式、索-塔锚固结构、施工方法等关键技术展开研究,确定技术合理可行和经济节约的设计方案。研究结论:(1)首创了短边跨叠合板-桁组合梁斜拉桥结构体系,主桥长度减少20%,节省工程投资;(2)首次在4线铁路公铁合建斜拉桥上采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确;(3)提出的边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合结构,集结构受力和锚固压重于一体,施工便捷;(4)发明了“自平衡交叉锚固+齿块锚固”的索-塔混合锚固方式,技术经济性高;(5)钢主梁创新采用“纵向大节段+横向分块”施工方法,解决了超宽超高超重整节段钢桁梁运输受既有桥净空限制的难题;(6)本研究成果可为公铁合建桁梁斜拉桥设计提供参考或借鉴。

主桁倾角对倒梯形钢桁梁气动特性的影响分析

针对主桁倾角变化对倒梯形钢桁梁气动特性有较大影响的问题,以某公铁两用连续钢桁梁为例,针对不同的主桁倾角,采用计算流体力学(CFD)的方法建立简化的三维分析模型,对钢桁梁节段进行风场模拟,分析不同主桁倾角下的钢桁梁断面静风气动力系数、涡振性能以及流场特性的差异。结果表明:升力系数和力矩系数受主桁倾角变化影响明显,主桁倾角为10°时,钢桁梁的升力系数较优,此时钢桁梁承受较小的竖向风荷载;主桁倾角为0°时,钢桁梁的力矩系数较优,此时钢桁梁承受较小的扭转风荷载;主桁倾角对钢桁梁在0°和6°风攻角条件下的涡激性能影响明显,涡振性能在主桁倾角为2.5°和5°时较优;随着主桁倾角的增大,钢桁梁内部风速存在的减速现象减弱,有利于内部行车稳定;主桁倾角的变化对湍动能的分布影响明显,随着主桁倾角的增大,钢桁梁内部湍动能的增大效果减弱,而钢桁梁背风侧湍动能的增大效果加强;通过综合对比多类气动特性,主桁倾角为5°的钢桁梁的气动特性较优。研究得出了主桁倾角变化对倒梯形钢桁梁主梁气动特性和空间流场特性的影响规律,可为后续钢桁梁的抗风设计提供参考。

钢结构输煤栈桥主桁架用钢量的影响因素分析

文中以某火力发电厂钢结构封闭输煤栈桥为例,采用PKPM软件对输煤栈桥主桁架进行建模设计计算,从截面类型、桁架高度以及支座支撑方式等方面分析其对主桁架用钢量的影响,为钢桁架输煤栈桥主桁架结构设计优化提供依据。

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

钢桁架设计及施工要点分析

随着科学技术的不断进步和经济的快速发展,城市化进程正在迅速推进。钢桁架作为一种先进的桥梁结构形式,具有高强度、轻量化和耐久性等优势,在桥梁建设中扮演着重要角色。钢桁架桥不仅能满足城市交通的需求,还能改善城市形象,促进经济发展。文章以某特大桥工程为例,针对钢桁架的设计和施工要点进行全面的分析,包括钢桁架总体布置设计原则、钢桁架设计及施工要点,以供参考。

自锚式悬索桥钢箱梁架设方案及关键技术研究

以某跨河桥钢箱梁架设施工为例,介绍了大跨度双索面悬索桥梁跨越深水河面的施工方法,详细阐述了深水河道主墩基础施工、钢桁架主塔施工、缆索系统施工、大节段大吨位主梁施工以及预制桥墩施工等关键施工技术,同时还介绍了自适应控制方法对悬索钢箱桥梁预拱度控制及桥梁监控的监控要点。

牂牁江特大桥上横梁制造技术

带正交异性桥面板横梁制造过程中的焊接变形控制问题一直是行业难题。牂牁江特大桥上横梁为带超短正交异性桥面板的工形结构,窄长的结构形式比其他相似结构更难控制变形问题。横梁上下焊接量不均衡会导致焊接变形极难控制,且上横梁是该桥主横桁架的组成部分,与主桁、桥面板纵梁及U肋、横架腹杆间均为高强螺栓连接,对其外形尺寸和栓孔连接精度提出了更高要求。根据制造难点,本文研究了横梁腹板预拱度设置、桥面块体分步组装、倒装法组焊上横梁、整体组焊修合格后数控钻制主体孔群等制造方案。实践证明,该方案合理、可行。

多主桁钢桁梁桥桥面荷载横向分配计算方法研究

针对多主桁钢桁梁桥桥面荷载在主桁间分配不均匀的现象,以三主桁钢桁梁桥为例提出桥面荷载横向分配简化计算模型,基于能量原理推导横向分配的简化计算公式,并对桥面荷载在主桁间横向分配的影响因素进行研究。研究结果表明:1)桥面荷载在主桁间横向分配主要受主桁、横联竖向刚度影响。在均布对称荷载作用下,荷载不均匀度系数α(即中桁受的总力与边桁之比)随主桁竖向刚度增加而增加,在支座处较大,约为3.33,靠近跨中逐渐减小,当主桁刚度在3.9×10^(4)kN/m以下时,α不大于1.17;2)横联竖向刚度是影响桥面荷载第二次分配的主要因素,α随横联刚度的增加而减小,横联竖向刚度在1.5×10^(5)~3.0×10^(5)kN/m范围内较合理;3)公式计算结果与空间有限元模型试验结果较吻合,验证了公式的正确性。研究成果可为类似桥梁简化计算提供依据。

燕矶长江大桥约束体系设计

燕矶长江大桥为主跨1860 m双层桥面钢桁梁悬索桥,主缆采用不同垂度四主缆布置,针对该桥结构特点,采用MIDAS Civil软件进行有限元静力计算,采用SAP2000软件进行有限元地震响应计算,对该桥纵、横、竖向约束体系进行设计。通过对比研究中央扣、纵向弹性约束、纵向限位挡块方案的可行性及减少伸缩装置规格的程度,确定采用纵向限位挡块进行纵向限位,伸缩装置规格可由D3000 mm减小为D2000 mm;采用电涡流-摩擦组合型纵向阻尼装置减小地震作用下梁端纵向位移,有效抑制梁端高频往复运动,改善支座和伸缩装置工作环境。横向约束采用球型钢支座限制加劲梁梁端横桥向摆动。通过分析梁端支座负反力消除措施适用性,竖向约束采用塔连杆方案,改变传统竖向约束方案的工作模式,更好适应反复的拉压力和纵向高频往复位移。

基于响应面法的非对称钢桁斜拉桥参数敏感性分析

非对称钢桁斜拉桥受力和变形具有不对称性,其参数敏感性与对称钢桁斜拉桥有所差异。为了研究各参数对大跨度非对称钢桁斜拉桥结构响应的影响程度,本文采用响应面法构建结构响应与各个参数之间的显式关系式,利用梯度算法求解各参数对某一响应量的敏感度及敏感百分比。采用MIDAS/Civil建立全桥有限元模型,考虑整体升降温、板-桁温差、索-梁温差、低塔刚度、高塔刚度、拉索弹性模量及主梁重量7个参数,分别以中跨跨中挠度、主梁最大弯矩、主梁最大轴力、桥塔根部弯矩及塔顶纵向偏位为结构响应,研究各参数对非对称钢桁斜拉桥结构响应的影响程度。结果表明:主梁重量对结构各个响应的影响程度始终处于最高或者次高位,而其余设计参数对不同结构响应的影响程度均表现出较大差异。同一设计参数对不同结构响应的影响程度不同,应根据需要关注的结构响应控制主要影响参数。

广州明珠湾大桥钢梁架设关键技术

广州明珠湾大桥主桥为中承式钢桁拱桥,双层桥面布置,主桥及水中引桥钢梁均采用N形三主桁钢桁梁。主桥边跨和次边跨钢梁采用临时墩辅助半悬臂法架设,中跨钢梁采用在临时扣索塔架上设置3对斜拉扣索辅助,边跨压重后进行不对称全悬臂架设;水中引桥钢梁采用临时墩辅助半悬臂架设。主桥钢梁采用6个架梁工作面同时架梁,起始节间钢梁在搭设的临时墩和墩旁托架上采用浮吊和塔吊安装,再采用爬坡架梁吊机和浮吊不对称双悬臂施工,次边跨合龙后中跨钢梁采用扣索塔架辅助大悬臂架设,中跨合龙后进行全桥体系转换。大桥成桥状态下,钢桁梁中跨桥面高程实测值和理论值最大偏差为54 mm,吊杆总索力实测值与理论值偏差为1.2%,钢桁梁线形和吊杆索力满足预期控制目标要求。

菱形挂篮主桁架结构优化研究

针对在建大跨度连续刚构桥悬臂浇筑施工,需要采用菱形挂篮设备,利用有限元软件Midas Civil建立不同主桁长度的菱形挂篮结构数值模型,并结合挂篮整体位移限制的施工规范,对菱形挂篮主桁进行了应力分析,确定工程菱形挂篮主桁的最优尺寸。分析结果表明,菱形挂篮主桁架的L_(A3)/L_(A4)和L_(A2)/L_(A4)取值范围比现有学者给出的取值范围分别小16.67%和31.25%,从而优化主桁架的结构设计,节约施工成本。

平行弦桁架式人行钢引桥主桁架布置形式探讨

以平行桁架式人行钢引桥为例,通过采用Civil Midas建模,计算了五种钢引桥主桁架布置形式,分析了钢引桥主桁架构件的受力情况,阐述了不同主桁架布置形式下的主要差异,得出了一些有价值的结论,对于平行弦桁架式人行钢引桥设计具有一定参考意义。

跨运河钢桁架梁拱组合体系通航渡槽力学性能

依托引江济淮工程淠河总干渠渡槽工程,对110 m世界最大跨度钢渡槽,采用数值计算和现场试验相结合的方法,对跨运河钢桁架梁拱组合体系新型钢渡槽结构的力学性能进行评价。首先,通过现场充水试验,对承受超级可变水荷载的钢渡槽结构关键截面应变和变形进行重点监测,比较监测数据与数值计算结果,分析评价结构静力性能。其次,通过现场脉动试验测试不同水位下结构的自振频率,并与数值分析结果对比,分析评价结构动力性能。充水试验结果表明,淠河总干渠新型钢渡槽处于安全状态,承载力满足设计要求。研究成果可为类似工程提供技术参考。

坝陵河大桥钢桁加劲梁主桁架整体节点疲劳试验

贵州坝陵河大桥为主跨1088m的单跨简支钢桁加劲梁悬索桥,钢桁加劲梁的主桁架采用整体节点连接。为研究该桥主桁架整体节点的传力机理及疲劳性能,对上弦杆整体节点1∶1.4缩尺模型进行疲劳试验。根据该桥设计交通量,采用BS5400规范中的标准疲劳车,按损伤等效原则,并考虑多车效应及缩尺比例,推算试验疲劳荷载。试验结果表明,经过200万次的循环加载后,节点模型未出现任何疲劳裂纹,应力状态稳定,结构疲劳性能满足设计要求。该整体节点形式对我国今后大跨钢桁梁桥类似节点的设计和研究有重要参考意义。

安庆铁路长江大桥设计

安庆铁路长江大桥是宁安城际铁路与阜景铁路共同跨越长江的通道,大桥全长2 996.8 m,主桥跨度布置为(101.5+188.5+580+217.5+159.5+116)m,为六跨连续钢桁梁斜拉桥。主梁采用3片主桁构造,桁高15 m,节间距14.5 m,桥面为正交异性板钢桥面。桥塔高210m,桥塔基础采用37根3.0 m钻孔摩擦桩基础,桩长分别为108 m1、13 m。斜拉索采用平行钢丝索,空间三索面扇形布置。主梁采用双悬臂安装、跨中合龙。静、动力计算分析表明大桥具有较高的刚度和良好的列车走行性。

空间太阳望远镜主桁架的模态分析与试验

根据1m光学主镜支撑系统的特殊要求,提出了空间主桁架结构的模态分析与试验方案。运用MSC.NASTRAN软件计算求得前几阶固有频率和振型, 分析出结构存在局部模态。用自由悬挂、单点激振多点拾振法进行模态试验,CADA-X软件辨识模态参数, 结果验证了结构隐含的薄弱环节。计算与试验得到的模态参数相对误差在7.9%内,说明模态分析与试验的方案可行。分析了试验误差和结构产生缺陷的原因,为整星改进设计与光学装校提供可靠依据。

宜昌香溪长江公路大桥主桥设计

宜昌香溪长江公路大桥主桥为钢桁架全推力中承式无铰拱桥,拱轴计算跨径为519m。拱肋采用空间变截面桁架结构,拱轴线采用悬链线形,拱轴系数为2.0。桁架拱采用2片主桁,主桁采用柏式桁架,主桁节点采用焊接整体节点。拱脚采用厚承压板格构+预应力的钢-混结合段构造。拱上立柱采用钢箱排架结构。桥面梁采用格子梁体系,在钢纵、横梁顶面布置焊钉与钢筋混凝土桥面板形成结合梁结构,桥面结构采用纵向部分固结+纵向限位+横向多点拉索减震的支承方式。吊杆采用整束挤压钢绞线吊杆。拱座采用分离式钢筋混凝土结构,拱座基础采用明挖扩大基础。上部结构安装采用斜拉扣挂、缆索吊装系统,拱肋主桁采用节段整体吊装,两岸对称悬臂拼装的方式架设。

武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉桥施工监控

武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥设计为主跨504 m的三索面、三主桁斜拉桥,钢桁梁架设方法首次采用桁段法与杆件散拼法相组合的方法。施工监控结合钢桁梁架设方案与工序变化等工程实际情况,应用基于无应力状态法理论编制的空间结构分析软件3Dbridge研究并确定斜拉索二次张拉到位的控制方案及相应的工程变化应对措施,实现钢桁梁架设过程的连续性与多工序同步性,并系统研究及实施三主桁、三索面合龙口多手段多向空间变形主动控制技术,实现高精度、快速合龙的工程目标。第1期静动载试验以及近1年的运营情况验证了大桥结构线形与内力满足设计要求。

钢桁梁桥纵梁和横梁的受力分析

对全桥、横梁采用两次有限元离散计算方法，考虑桥面系、主桁架相互作用问题，研究了单线和双线钢桁梁桥的实际受力状态和设计者常采用的简化计算方法存在的问题，对《铁路桥跨结构设计规范》（初稿）中有关纵、横梁的计算条文提出了建议。