芜湖长江大桥设计与关键技术研究

芜湖长江大桥是国内首次采用板桁结构建造的一座公、铁两用桥梁。铁路桥全长为１０５２１ｍ，公路桥全长为５６８１ｍ。正桥主航道采用主跨３１２ｍ、低塔、斜拉索加劲的连续钢桁梁结构，主桁为Ｎ型桁架，公路路面采用预制混凝土桥面板。副航道为主跨１４４ｍ的连续钢桁梁，主桁为无竖杆三角形桁架。本桥设计中采用了一系列新材料、新结构和新工艺。针对本桥设计和荷载、刚度、焊接及板桁结构等关键技术问题的研究论证作了简要介绍。

V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应分析

研究目的:大跨度V形刚构拱组合桥利用V形连续刚构的主跨斜腿与钢管混凝土拱的拱座连接形成,具有拱和V形连续刚构共同受力的特点,其结构性能已不同于一般的梁拱组合体系桥。通过本研究,揭示V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应。研究结论:由于拱肋对V形连续刚构桥的加劲作用,V形刚构拱组合桥中跨在活载作用下的最大弯矩和最大挠度均减小约50%;组合结构桥由于混凝土收缩徐变引起的中跨后期下挠仅为V形连续刚构桥跨中下挠量的12%;V形刚构拱组合桥的竖向刚度是V形连续刚构桥的2.56倍以上,V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应非常明显。

刚构-连续组合梁桥主梁合龙关键技术

以郑少高速航海路连接线南水北调大桥辅线桥——大跨径预应力混凝土刚构-连续组合梁桥为实例,利用有限元软件Midas/Civil建立桥梁施工阶段的有限元计算模型,采用数值仿真技术探讨主梁合龙顺序、边跨现浇段满堂支架拆除时机和主梁中跨合龙段顶推力的优化调整等关键技术问题。研究结果表明:先合龙边跨主梁,然后拆除边跨现浇梁段满堂支架,最后合龙中跨主梁的桥梁合龙方案对桥梁线形和结构后期受力有利;在一定变化范围内,顶推力、温度变化均与顺桥向位移成线性关系,拟合计算结果可以得出顶推力与温度变化关系的计算公式,根据该公式可以对设计顶推力进行优化调整。论文所得结果指导了该刚构-连续组合梁桥的主梁合龙施工,并对类似桥梁主梁合龙施工具有借鉴意义。

结构参数对刚构——连续组合梁桥动力特性的影响分析

以龙华松花江特大桥的大跨度刚构—连续组合梁桥为研究对象,采用大型有限元分析程序ANSYS建立该桥的空间计算模型。利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的基频与振型,并与动载试验实测基频值进行比较,验证模型分析的正确性。在此基础上改变结构参数重新计算基频,并对结果进行线性回归分析,以此确定各结构参数对刚构—连续组合梁桥的动力特性的影响程度。

某刚构-连续组合箱梁桥非设计合龙温度下合龙技术

针对某桥特殊情况下中跨要求合龙时出现的较低气温情况,在理论分析基础上,提出了在当时气候日气温下的“高温锁定、低温浇筑”这一较为新颖的合龙方案,相关监测数据表明,该方案安全、可靠。

长联多跨低墩刚构-连续梁组合梁桥合龙顺序研究

以晋蒙黄河大桥工程为背景,讨论了不同合龙顺序对长联大跨低墩刚构-连续梁组合梁桥的受力影响,并针对该类桥梁提出了科学合理的合龙顺序确定原则。按照该原则确定合龙顺序可使主梁在运营状态下受力更为均匀合理,对类似桥梁合龙顺序的确定具有一定的参考价值。

连续刚构桥高墩设计及墩梁结合部应力分析

连续刚构桥的桥墩高度和刚度是控制桥梁孔跨布置和结构设计的关键因素。以墩高195 m的赫章特大桥为例,对双薄壁墩、独柱墩2种桥墩形式进行对比分析,得出桥墩采用独柱墩形式的结论。运用大型通用有限元程序ANSYS建立其墩梁结合部局部三维有限元模型,从正应力和主应力角度分析该部位的应力分布特征。分析结果可为同类高墩桥梁设计和施工提供参考。

梁拱组合连续刚构桥方案设计

铜川市玉皇阁二号桥主桥采用(90m+4×170m+90m)预应力混凝土梁拱组合连续刚构,拱轴线采用正弦曲线拟合而成以提高结构的景观效果。结合该桥的设计,主要介绍了梁拱组合连续刚构方案的构思、特点及推荐方案设计要点。比选结果表明,梁拱组合连续刚构在大跨径公路桥梁中具有较好的适用性,且具备推广至200~300m跨径范围公路桥梁的条件。

灰色理论在某刚构—连续组合梁桥线性监控的应用

将灰色理论应用于刚构——连续组合梁施工线形监控计算中,以前期的实测值与计算的理想桥梁线性的误差序列为原始序列建立灰色预测模型,及时地对已出现的误差进行调整,以确保中、后期各梁段施工线形调控计算和实施的精确度,最终达到竣工后桥梁线形与目标线形的吻合。通过对某刚构——连续组合梁桥监控的实施,使该桥合龙精度和成桥线形均达到了期望的效果。

V形刚构梁拱组合桥最不利位置局部受力分析

V形刚构梁拱组合桥受力体系复杂,用有限元法计算分析桥梁结构时,工程上普遍采用几何小变形、材料线弹性假定,将桥梁整体等效为梁结构或者是杆系结构。为了能够准确得到V形刚构和牛腿处的局部应力分布,以永安大桥为例,利用大型通用有限元软件Abaqus建立三维有限元模型,对整桥模型进行实体单元离散,考虑几何非线性、接触非线性等因素,采用实体单元、杆单元、弹簧单元分别来模拟混凝土、钢筋、桩基,对成桥阶段的六种主要工况进行仿真计算,确定每种工况下的最不利位置及相应的应力分布情况,并指出了各位置最危险工况,为设计与施工提供指导。结果表明:除牛腿接触位置外,桥梁整体拉、压应力水平均较低,整桥在成桥阶段是安全的。

小半径曲线刚构-连续梁桥单箱双室主梁合理构造设计研究

为了解小半径曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥弯扭耦合作用效应,指导主梁合理构造设计,以莫桑比克某跨海大桥北引桥(小半径多跨曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥)为研究对象,采用MIDAS Civil软件建立该桥整体模型,采用ANSYS软件建立局部实体模型,计算不同顶板厚度箱梁的扭转受力性能,分析弯扭作用下箱梁断面各部位剪力分布规律。结果表明:箱梁约束扭转产生的翘曲正应力相对弯曲正应力较小,设计时可忽略不计;顶板整体加厚可降低顶板扭转剪应力和翘曲正应力,可分别降低24%、33%;扭矩对两侧边腹板剪力存在差异影响,对内侧边腹板影响较大,不利影响达40%,弯桥设计时腹板厚度应按受力最不利的内侧腹板控制。

墩高受限时装配式组合连续刚构桥墩梁固结构造及性能研究

针对桥墩高度有限的装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥,为尽量减少墩底出现水平力,在分析结构构造特点和各施工阶段受力行为的基础上,提出了适应于矮墩的墩梁固结构造:利用钢牛腿和墩顶预埋钢板传递施工阶段和运营阶段竖向力;利用抗推挡块抵抗运营阶段水平力,并通过预埋于墩顶钢板下的群钉传递此水平力;利用精轧螺纹钢筋作为安全措施抵抗意外情况下出现的边中跨不平衡拉拔力,保证桥梁安全受力。以实体工程为例,通过有限元方法建立全桥分析模型,分析了桥墩从施工到成桥的力学行为,同时对挡块预埋件式墩梁固结构造进行精细化建模分析。结果表明:与传统的墩梁固结方式相比,该构造可明显降低墩底拉应力,优化墩高受限时钢桁-混凝土组合连续钢构桥墩受力性能,可为桁架连续刚构桥提供参考。

梁拱组合连续刚构公路桥拱梁活载分承比研究

为研究梁拱组合连续刚构桥在活载作用下拱与梁的分担比例,将吊杆力等效为膜张力作用于梁拱闭合体上,使用力法推导了三跨梁拱组合连续刚构桥在均布荷载作用下的拱肋活载分担比例的解析解,通过与有限元结算结果的对比,提出既定假设条件下解析公式的修正方法,并通过灰色关联分析法研究了拱梁组合连续刚构桥拱肋活载分担比例的敏感影响因素;结果表明:经与有限元结果比较,本文解析公式的计算误差在±10%以内,推导出的既定拱肋荷载分担比例下拱肋截面抗弯刚度的计算公式可以用于梁拱组合连续刚构桥概念设计中;结论:吊杆与拱肋等代刚度比和梁拱弯曲刚度比kba为影响拱肋荷载分担比例的主要因素,增大拱肋截面刚度可以使拱肋分担更多的荷载;在刚梁柔拱的假定下,拱肋至少能承担30%以上的活载,但当拱肋分担的荷载比例超过60%后,继续拱肋截面抗弯刚度已不能大幅提高其分担的荷载比例。

高墩大跨刚构-连续组合梁桥的设计

结合1座在建3-(60+3×100+60)m刚构-连续组合梁桥,介绍该桥集大跨、长联、高墩、大群桩基础于一体的技术特点,对刚构墩不同类型的横向结构形式进行了对比分析,并从墩顶位移、墩身刚度、稳定性、温度应力影响等方面对刚构主墩的设计进行详细分析,结果表明该桥具有足够的强度、刚度和稳定性。

刚架拱改进设计静动力分析

在运营的刚架拱桥大多破损严重,针对病害特点和结合实际工程对刚架拱桥进行了改进设计,建立空间有限元模型对其进行了静力和动力力学性能的分析,分析时采用了更能反映结构真实刚度的梁板组合模型。分析结果表明:梁板组合模型可以应用到类似结构的工程设计,提高设计效率;刚架拱的主要断面受力的控制工况为收缩徐变和拱角位移,设计时要引起重视;改进设计后提高了结构的扭转刚度,改善了原定型设计刚架拱整体刚度较弱的缺点,为以后刚架拱的应用前景提供了一个新的思路。

重载铁路四线高墩大跨连续刚构设计研究

兴保铁路安家山河大桥为重载铁路四线桥,为跨越安家山河而设,主桥采用(80+130+80) m连续刚构,桥高达94 m。该桥面临多线、高墩、大跨等复杂问题,需对结构尺寸优化、主墩墩型比选、墩梁结合部位、中跨合龙顶力、施工阶段安全稳定性等方面开展研究。通过分析得出结论,中支点梁高采用9.2 m,跨中梁高采用4.8 m,梁部的刚度及强度均满足规范要求,整体指标较好;主墩采用空心墩与双薄壁墩组合,在保证足够刚度的前提下,有效降低刚度差;墩梁结合部位采用固结方式,节省大吨位支座及后期维修养护。经局部分析,梁体应力状态较合理;中跨合龙顶推力采用4 000 kN,改善了后期桥墩的受力及线形;主墩在梁体最大悬臂施工状态下安全性较好。

波形钢腹板刚构-连续组合体系桥合龙关键技术研究

为保证波形钢腹板刚构-连续组合体系桥的合龙精度,以(55+4×100+55)m波形钢腹板刚构-连续组合桥——文泰高速珊溪大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥施工阶段有限元模型,分析不同合龙顺序和体系转换时机对桥梁结构位移及应力的影响。结果表明:合龙顺序和体系转换时机对主梁成桥应力影响较小,对主梁成桥竖向位移、主墩墩顶成桥水平位移影响显著;珊溪大桥采用“边跨→次边跨→中跨”的合龙顺序,并在中跨合龙后进行体系转换,有利于全桥线形控制、改善主墩受力状态。采用上述合龙顺序和体系转换时机,该桥次边跨及中跨合龙时的高差控制在10 mm以内;成桥线形实测值与理论值最大相差17 mm,该桥的合龙实施效果较好。

高烈度地区不对称刚构-连续梁桥减隔震设计研究

为研究不对称刚构-连续梁桥的减隔震技术,以高烈度地区某(53+130+85)m预应力混凝土不对称刚构-连续梁桥为背景,拟定2种减隔震方案(方案一为非固结墩、台采用单向活动球型钢支座;方案二在方案一基础上,在连续梁侧墩、台处增设液体粘滞阻尼器),优化粘滞阻尼器参数,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,输入3条50年超越概率2.5%的地震波,对比分析2种方案下结构的减隔震效果。结果表明:液体粘滞阻尼器的速度指数α取0.2,阻尼系数C取1800 kN·(m/s)^(-0.2),减隔震效果最佳;与方案一相比,在连续梁侧增设优化参数后的液体粘滞阻尼器(方案二)后,墩底纵向弯矩、墩梁相对位移和梁端位移等得到控制,2号固结墩墩底弯矩降低约50%,1号墩墩梁相对位移减小约54%;方案二可有效地提高桥梁结构抗震性能,减隔震效果明显,作为该桥减隔震方案。

杭州东站站房工程桥建合一施工技术

新建杭州东站站房工程采用了跨线路型站房,通过建筑功能设置与分配,快速、高效地将客流汇集、发送,特别是采用了桥建合一技术,将桥梁工程技术特点与建筑工程有机结合,满足了站房运营的便捷、舒适等要求。本文重点介绍了站房内高架桥、正线桥工程与整体工程协调施工、施工技术等内容。

刚构-连续梁组合桥悬臂施工阶段船行波动力响应分析

某跨水库大桥主桥为6跨预应力混凝土刚构-连续梁组合桥,为研究船行波作用下该桥施工过程中振动的舒适性,对船行波作用下结构的动力响应进行分析。首先采用陶瓷电容式测压传感器在施工水域现场实测了船行波的特征参数,然后采用ANSYS数值波浪水槽仿真了桥墩在该船行波作用下受到的波浪力,进而得到了结构在最大悬臂施工阶段的动力响应,在此基础上采用Diekemann指标评估了桥梁施工期间振动的舒适性。结果表明:船行波引起的结构振动非常小,计算的Diekemann指标仅为0.1,该桥施工期间振动的舒适性良好。