武汉青山长江公路大桥宽幅钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938 m的双塔双索面全飘浮体系斜拉桥,主跨整体式钢箱梁高4.5 m、全宽48 m,采用500 t架梁吊机分节段悬臂拼装架设。钢箱梁悬臂拼装时,架梁吊机站位节段、待架节段由于荷载及约束不同,横截面变形呈现出不同的趋势,线形匹配难度大。为解决该问题,主跨钢箱梁悬臂拼装时选择上、下游分体式架梁吊机,减少架梁吊机自重;经比选选择横桥向27.7 m间距的架梁吊机站位,减小了架梁吊机荷载对横向线形匹配的影响;通过设置顶压装置(由顶压牛腿、支承底座组成),在架梁吊机站位节段、待架节段钢箱梁边腹板处施加1500 kN顶压力,配合少量马板,一次加载完成对接口竖向变形匹配调整。施工后,钢箱梁横向线形匹配精度均满足要求。

大跨长挑臂钢箱组合梁桥抗风性能试验研究

为了解大跨长挑臂钢箱组合梁桥抗风性能及选取合适的声屏障形式,以挑臂长7.5 m的钢箱组合梁桥——临猗黄河大桥为背景,基于有限元计算的施工及成桥阶段桥梁动力特性指标,制作1个缩尺比1∶50的最大悬臂施工状态钢箱梁、2个缩尺比1∶60的成桥状态不同声屏障设置形式(直线形、折线形,高度均为2.5 m)钢箱组合梁节段模型进行风洞试验,分析施工和成桥状态主梁断面的涡振、颤振和驰振性能。结果表明:施工状态的钢箱梁抗风稳定性良好,涡振、颤振和驰振性能均满足设计要求;常遇风攻角为0°、±3°时,成桥状态下,设置2.5 m高折线形声屏障可有效抑制主梁涡振响应,且颤振与驰振稳定性均满足规范要求;设置2.5 m高直线形声屏障的主梁发生明显的竖向涡振现象。该桥主梁最终采用2.5 m高折线形声屏障。

大跨公铁两用钢桁拱桥边跨施工关键技术

常泰长江大桥天星洲专用航道桥为(168+388+168)m大跨重载公铁两用钢桁拱桥。主梁采用2片主桁双层板桁组合结构,边跨钢梁施工采用架梁吊机悬臂散件拼装。为确保边跨钢梁架设轴线和竖曲线线形,按照最快形成稳定桁片结构原则拼装,上墩前悬臂拼装并形成三角桁片稳定结构后再实施抄垫;在钢梁架设过程中对钢梁标高进行调整,精确控制钢梁上墩标高;为确保边跨钢梁架设结构受力满足要求,通过有限元理论分析比选,确定临时墩最优脱空时机;采用“基于空间六点调位法”对边跨钢梁进行整体精确定位;主墩支座采用重力法灌浆;基于多点变形协调,通过优化杆件安装工艺,解决了超静定结构杆件带力安装难题。

悬臂拼装施工的预制节段箱梁桥预应力参数优化

为揭示预制节段箱梁桥预应力相关参数对悬臂拼装阶段和合龙阶段箱梁横截面应力及施工期线形的影响,选取某工程一联三跨预制节段箱梁桥,针对悬臂拼装阶段和合龙阶段不同预应力参数取值对桥梁受力状态及变形特征的影响进行数值模拟。研究结果表明:预制节段箱梁桥顶板钢束最优张拉控制应力为预应力钢束抗拉强度标准值的0.70~0.75倍,与此同时应控制预应力钢束截面积不低于0.000 98 m^(2)(7Ф15.2 mm)。顶板单侧钢束组预应力合力作用线与顶板中轴线之间的距离,即顶板预应力合力偏心距宜取箱梁宽度的0.22~0.26倍。合龙阶段采用先张拉底板、腹板通长钢束,再张拉中、边跨局部钢束的方式可使桥梁在不同张拉阶段之间的线形及横截面应力变化更加平缓,有利于施工期间结构的安全控制。

赤壁长江公路大桥主桥4号桥塔墩结合梁墩顶节段施工技术

赤壁长江公路大桥主桥为(90+240+720+240+90)m钢-混结合梁斜拉桥,主梁分为121个节段,由双边箱截面钢主梁、横梁、小纵梁等组成,4号桥塔墩墩顶钢梁共3个节段,考虑枯水期施工边跨侧滩地外露,采用浮吊拼装+墩顶拖拉法施工。桥塔墩设置墩旁支架辅助钢梁架设,墩旁支架采用简易支架,设计为分离直立柱结构,避免了传统斜立柱支架体系结构复杂且受限于围堰尺寸的影响;墩旁支架设置钢梁拖拉系统及钢梁姿态调节装置,以实现钢梁的拼装、纵移和姿态调整。墩顶钢梁利用浮吊在中跨侧依次拼装单节段钢梁杆件后向边跨侧分次拖拉,墩顶钢梁全部就位后,采用竖向调节装置通过“顶落梁”工艺精调钢梁高程和横向调节装置对钢梁横向偏位进行纠偏,保证墩顶节段姿态满足设计要求。借助主梁永久结构简化塔区临时约束设计,抵抗风荷载、施工不平衡荷载和不平衡索力造成的钢梁平动和转动,确保主梁悬臂节段施工安全。

宜宾临港长江公铁大桥主桥超宽钢箱梁施工关键技术

宜宾临港长江公铁大桥主桥为主跨522 m的公铁同层双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主桥钢箱梁宽63.9 m、高5 m,节段最大重量519.6 t。钢箱梁采用分部件加工、节段整体制作、场内预拼装方案制造。南岸钢箱梁采用边跨顶推+中跨单悬臂施工;北岸钢箱梁采用边跨存梁+双悬臂施工;中跨合龙段采用配切+顶推合龙。采用钢箱梁顶板与底板单元两拼工艺、钢箱梁锚固块体多工序组拼、预设反变形量的长线法总拼等制造技术,有效解决了超宽钢箱梁焊接变形量大的问题,大大提高了钢箱梁制造精度;南岸边跨钢箱梁利用中跨侧来梁进行顶推施工,解决了边跨运梁、吊梁施工难的问题,且避免了占用既有道路;北岸边跨钢箱梁利用枯水期预先存梁,解决了浅滩区钢箱梁施工受季节性水文影响大的问题,为双悬臂施工提供了先决条件;中跨合龙段采用现场配切+顶推施工,实现主跨钢箱梁精确合龙。

深中通道中山大桥主桥超宽大节段钢箱梁吊装匹配技术

深中通道中山大桥主桥为主跨580 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用流线型扁平钢箱梁,梁宽46 m(含风嘴),主梁共划分69个节段,标准段长18 m、最大吊重约429 t,采用桥面吊机双悬臂吊装。由于钢箱梁节段自重大、宽度较大、横桥向竖向刚度较小等,在桥面吊机悬臂吊装过程中,会出现钢箱梁匹配面高差过大(最大约63 mm)的问题。为解决该问题,实现梁段精确匹配安装,提出3种钢箱梁吊装匹配方案:“门架+拉索”方案、“牛腿反力架”方案、“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。经有限元仿真分析综合比选,最终选择“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。该方案以箱梁竖腹板为定位点,提前焊接一字梁,采用法兰连接后锁定待拼梁段,部分焊接拼接面内箱梁形成C形焊缝;通过提前挂索并张拉部分斜拉索,减小匹配面已拼梁段横桥向竖向变形,达到箱梁匹配要求。施工中采取了匹配高差调节、局部应力控制、拼接缝宽控制等关键技术,最终将该桥钢箱梁匹配面高差减小至9.8 mm以内,钢箱梁局部应力可控,斜拉索初张过程中钢箱梁应力增量小于10 MPa,且各箱梁节段拼接缝宽可控制在1 cm以内。

大跨梁桁组合结构高铁斜拉桥主梁施工方案比选

西十高铁汉江特大桥主桥为(67+70+73+420+73+70+67) m斜拉桥,主梁采用预应力混凝土箱梁和加劲钢桁架组成的梁桁组合结构,钢桁架下节点与预应力混凝土箱梁采用PBL键连接。边跨及塔区混凝土主梁采用支架现浇施工,为选择合理的中跨混凝土主梁施工方案,提出5 m节段悬浇施工、10 m节段悬浇施工、5 m节段预制悬拼施工3种方案,从建设条件、结构受力、行车动力性能、桥面线形、施工工期和投资等方面对3种方案进行对比。结果表明:5 m节段预制悬拼施工方案的工期最短,但投资最高,且受建设场地和运输条件的制约;节段悬浇施工技术成熟,技术风险及质量风险低,相比5 m节段,10 m节段悬浇施工方案虽然投资略高,但能够有效节省工期达5个月,且结构受力性能、行车安全性及舒适性、桥面线形均满足相关要求,在保证施工监控精度的前提下,成桥线形也在可控范围内,该桥最终选择10 m节段悬浇施工中跨混凝土主梁。

山区铁路不对称连续钢桁梁柔性拱桥主梁设计

研究目的:钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称钢桁梁柔性拱桥式方案,为山区铁路桥梁选型拓宽思路。研究结论:(1)采用(216+144)m不对称连续钢桁梁柔性拱桥方案,适用于桥址处的建设条件;(2)通过建立有限元模型,对本桥进行静力和动力计算分析,表明本桥结构刚度、杆件强度等各项力学性能均可满足规范的要求;(3)桥面系采用纵横梁桥面体系,纵梁上设置道砟槽板,减轻了桥面系自重,解决了桥面系后期维修和更换的难题;(4)本桥采用塔架扣索施工方案,解决了悬拼过程主桁架应力及变形过大的难题;(5)本桥形式新颖、结构合理、造型美观、节省材料,对山区地形桥梁设计具有借鉴意义。

宽幅波形钢腹板组合箱梁异步悬臂施工挂篮研究

以安徽省淮河特大桥为依托,对宽幅波形钢腹板组合箱梁异步悬臂施工工艺流程进行分析。通过理论分析与数值模拟相结合的方式,对挂篮合理结构形式及受力性能等进行研究。研发分别满足分块吊装和整体吊装要求的Ⅰ,Ⅱ型异步挂篮结构,对其结构参数、优缺点等进行分析。研究结果表明,宽幅波形钢腹板组合箱梁结构适合采用异步施工方法进行悬臂施工;对于工期不受限和受限的情况,可分别优先考虑采用Ⅰ,Ⅱ型挂篮结构进行施工;淮河特大桥采用的Ⅰ型挂篮结构刚度和强度满足施工要求,组合箱梁悬臂端部波形钢腹板及顶板、底板受力状态良好。

高山峡谷独塔钢-混混合梁斜拉桥钢箱梁架设关键技术

昭通市巧家县金沙江特大桥主桥为(340+72+48+32) m钢-混混合梁独塔斜拉桥,中跨采用PK钢箱梁,高3.5 m,全宽32.3 m。该桥位于高山峡谷区,中跨钢箱梁梁段无法通过航运运输,且峡谷区施工便道狭窄,钢箱梁运输难度大,钢箱梁采用厂内分块匹配预制及现场边跨梁面组拼、后方喂梁悬臂架设的总体施工方案。钢箱梁通过板单元件现场拼装总成,采用“3+1”匹配拼装方式进行钢箱梁整节段线形控制,采用110 t自行走式平板车分块运输大吨位钢箱梁,实现高山峡谷区大坡度狭窄便道条件下钢箱梁的运输;在混凝土桥面拼装钢箱梁,通过运梁小车将钢箱梁运输至架桥机位置,提高混凝土桥面钢箱梁拼装及运输效率;采用斜拉桥后方喂梁-步履式大吨位悬臂架桥机,通过设计起重天车、支撑系统、锚固装置以及纵移系统等结构,完成钢箱梁后方喂梁、转体、拼装等工序,实现高山峡谷区斜拉桥施工。

深中通道中山大桥超宽钢箱梁悬臂拼装横向变形分析及对策措施

针对斜拉桥超宽幅钢箱悬臂拼装过程中存在横向变形问题,该文根据深中通道中山大桥双向八车道超宽钢箱梁施工特点,分析超宽钢箱梁悬拼安装过程中横向变形产生的主要原因,结合目前国内外宽幅箱梁悬拼施工中匹配高差调整工艺,创新性地提出“一字梁锁定+挂索初张拉匹配”工艺,较好地解决了中山大桥超宽钢箱梁悬臂拼装横向变形差问题。

公铁平层斜拉桥钢箱梁双悬臂施工控制技术

宜宾临港长江大桥主桥为(72.5+203+522+203+72.5)m双塔双索面钢箱梁斜拉桥,公铁平层,3号塔两侧钢箱梁采用双悬臂施工,4号塔边跨侧钢箱梁采用顶推施工,中跨侧钢箱梁采用单悬臂施工。基于无应力状态法控制理论,采用SCDS软件建立主桥有限元模型进行施工控制计算。主梁双悬臂拼装时利用边、中跨侧桥面吊机对称同步起吊待安装梁段并调整其空间位置,采用相邻梁段相对高程控制法进行精匹配;斜拉索索力以无应力索长张拉进行控制;中跨侧悬臂端临时辅助压重措施,完成钢箱梁跨越式过辅助墩和顶升式上过渡墩的施工。该施工控制技术确保了钢箱梁双悬臂施工和边跨2次上墩顺利完成,保证了塔梁临时竖向锚固束受力合理,桥梁结构受力和塔偏未超限,结构线形和索力偏差满足要求。

海洋复杂气候多塔公铁同层斜拉桥主梁施工控制关键技术

珠海西江公铁大桥为(58.5+116+3×340+116+58.5)m公铁同层斜拉桥,两中塔塔梁墩固结,两边塔塔梁固结、塔墩分离。主梁采用单箱三室截面钢箱梁,总宽49.6 m,梁高4.676 m;全桥钢梁共划分为47个节段,标准节段长24 m;钢梁节段接头除顶板为焊接外,底板、腹板均为高强度螺栓连接。考虑既有施工机具和桥址环境特点,钢梁节段均为超大、超重、超高结构。边跨、次边跨钢梁节段最长80.25 m、最大吊重2600 t,利用大型浮吊吊装,通过“分段顶升(下降)、逐端合龙”的施工控制方法,3个大节段钢梁无折角拼接;中塔两侧主梁采用一侧钢梁节段吊装时另一侧配水袋压重的“小步快走,多轮次平衡”异步悬拼施工,将结构抗倾覆稳定系数控制在1.5以上;利用在中中跨合龙口施加主动顶推力结合改变合龙口结构构造的保障措施,实现大桥在高温条件下的高精度合龙。成桥结构内力、线形状态均达到设计理想状态。

公铁混层布置双层箱桁组合梁建造技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为49+144+320+144+49 m双塔竖琴索面半漂浮体系斜拉桥,公铁混层对称布置,下层桥面中间布置双线无砟轨道高速铁路,两侧布置双向4车道城市主干路,上层桥面布置双向8车道城市快速路。主梁采用双层带挑臂箱桁组合梁,结构形式新颖,构造较复杂,为研究其受力性能,建立精细化实体节段模型开展局部应力分析,并结合沿途水运条件,研究了主梁运输方案及对应的安装方案。计算结果表明:带挑臂箱桁组合梁设计合理,上、下层桥面板局部应力较小,节点位置未出现较大的应力集中现象,公路桥面横桥向挠跨比满足规范要求;带挑臂箱桁组合梁桥面空间布置合理,具有良好的经济性,可为今后公铁混层合建桥梁提供借鉴。

变截面连续箱梁施工技术探讨

目前关于变截面连续箱梁施工主要有两种方法,一种是悬臂浇筑法,即采用挂篮进行逐段浇筑、施加预应力;另一种是悬臂拼装法,即在预制场预制梁段,再在现场逐段拼装、施加预应力。两种施工方法各有优劣,前者占用场地较小,但施工质量和速度都较差,后者施工速度较快,质量也更容易得到保证,但需要在预制场集中预制,场地占用较大。具体采用何种方法,需要因地制宜,根据实际情况来进行选择。

大跨径变截面钢箱梁加工技术研究

钢箱梁因其跨径大、工厂化机械制造效率高、可靠性高等优点在城市立交桥和跨线桥中被广泛采用,然而受现场施工条件、大节段运输困难和易变形等因素影响,分节段制造及精确定位拼装控制变形和减小焊接误差成为这类钢箱梁厂内加工的重点。该文结合石家庄市北片区南水北调大桥项目,对大跨径变截面钢箱梁加工技术展开研究,并研制出钢箱梁厂内加工仿真预拼装装置,有效控制梁段制作的尺寸误差,提高现场施工效率,可为类似的大跨径边界钢箱梁厂内加工拼装项目提供借鉴和参考。

长挑臂闭口钢箱组合梁桥设计及其关键技术

为满足黄河桥梁跨度需求和减少临时施工设施对黄河泄洪的干扰,该文以临猗黄河大桥为依托,其主桥采用(112+28×128+120) m连续长挑臂闭口钢箱组合梁,共分两联,最大联长1 912 m。钢箱组合梁采用无临时墩顶推法施工,闭口钢箱梁顶推到位后再安装桥面板,桥面板安装顺序为先跨中正弯矩区后支点负弯矩区。重点对组合梁负弯矩区力学性能优化措施、斜撑抗疲劳设计和2.5 m高声屏障抗风优化设计3个关键技术问题开展研究,结果表明:负弯矩区采用双结合构造可降低钢箱梁底板压应力和桥面板裂缝宽度,张拉体外预应力钢束的优化效果随着混凝土收缩徐变作用逐渐降低;相同截面积的方钢管斜撑抗疲劳性能优于圆钢管;折线形声屏障可有效抑制主梁涡振响应。

L形肋桥面板单元-上隔板组装制造工艺研究

张靖皋长江大桥南航道桥采用桥跨为2300m+717m的双塔双跨钢箱梁悬索桥,北航道桥采用主跨1208m双塔单跨钢箱梁悬索桥;钢箱梁桥面板单元预采用纵向L形肋-苹果形孔槽口的正交异性钢桥面板构造。为了满足上隔板槽口与L形加劲肋间的组装间隙要求,提出了钢箱梁桥面纵向L形肋板单元与苹果形孔槽口上隔板组装制造工艺,以期为类似板单元与隔板组装提供参考。

挑臂式钢箱梁剪力滞效应分析

针对宽幅钢箱梁桥梁数量日益增多而剪力滞效应突出的问题,以金海特大桥为工程背景,建立挑臂式钢箱梁中间节段实体分析模型,深入研究了宽幅箱梁的剪力滞效应。研究表明:斜拉索拉力均会显著增大钢箱梁顶板的剪力滞效应,但对底板剪力滞效应有所改善;在设计过程中应重点关注顶板内纵腹板处、跨中位置与重车作用位置以及底板钢箱位置与跨中位置的应力水平;恒载工况下,大挑臂钢箱梁顶板翼缘剪力滞系数趋近1,该截面形式设计合理。