大跨径刚性悬链桁架桥不带加劲弦顶推施工技术

针对悬链形上加劲连续钢桁梁桥建造,提出不带加劲弦多点同步顶推施工技术,在边跨设置拼装平台,在中跨设置临时墩,分段拼装,顶推钢桁梁,最后吊装合龙加劲弦。在施工中,设置大临结构,以减小钢桁梁的悬臂长度,适应了钢桁梁拼装及顶推装置布置的要求;采用同步控制系统与纠偏装置,解决了多点同步顶推与钢桁梁线性控制的难题;通过有限元仿真分析,验证了顶推过程的可行性;采用落梁法,解决了钢桁主梁合龙及加劲弦合龙的难题。

昌九高铁扬子洲赣江公铁合建连续钢桁梁桥设计研究

昌九高铁为时速350 km的高速铁路,其南昌扬子洲跨赣江中支主桥根据通航、防洪要求跨度采用(78+134+152+134+78) m,该桥为国内首座高速铁路公铁混层合建的大跨径平行弦连续钢桁梁桥,同时该主梁为首座采用带双层挑臂的钢桁梁断面。为掌握该类型桥梁的关键技术及总结该类型桥的设计经验,开展系列研究,运用数值分析的方法,进行结构静动力分析及车桥耦合分析。结果表明:(1)带双层挑臂的钢桁梁断面具有剪力滞效应小、结构整体性强、跨越能力大、腹杆及横梁受力小、行车视野好及造价经济等优点,带双层挑臂的钢桁梁断面为公铁合建桥的适宜断面形式;(2)带双层挑臂的钢桁梁桥,墩顶处上层桥面系、跨中处上层桥面系及跨中处下层桥面系,其轴力主要由桥面板承担,分别占比为61.4%、68.7%及60.0%,墩顶处下层桥面系轴力主要由下弦杆承担,占比为72.5%;(3)带双层挑臂的钢桁梁剪力滞系数为墩顶上桥面(1.49)>跨中下桥面(1.38)>跨中上桥面(1.13);(4)带双层挑臂的平行弦连续钢桁梁桥能满足时速350 km公铁合建桥的行车运行要求,结构静动力性能良好,适用跨径能达150 m及以上。

凤凰古城旅游服务中心结构设计

凤凰古城旅游服务中心为造型复杂的钢桁架结构,桁架跨度31.2 m,端部悬挑10 m。文章对结构桁架选型进行了对比,对构件截面选择进行了分析,通过柱截面增设加劲板、采用变截面弦杆来优化结构,并对变截面弦杆连接提出了采用内坡口的施工要求,相应做法可供类似项目参考。

沪杭甬钱塘江新建大桥钢桁梁步履式顶推施工关键技术

沪杭甬钱塘江新建大桥主桥为主跨240 m上加劲连续钢桁梁桥。针对钱塘江航运条件限制、工期紧、顶推重量大等施工难点,钢桁梁采用双向顶推方案,并对顶推施工中钢桁梁是否携带加劲弦进行方案比选,确定选取不携带加劲弦的顶推方案。该方案采用“步履机+滑块”方式,从两岸向跨中方向进行多点同步顶推,其中杭州侧顶推总长520 m、总重20592 t。根据桥跨布置及结构特点,按每80 m顶推跨度设置1个临时墩;导梁为桁架结构,采用预抛高技术满足上墩要求;一般按4个节段为1个循环轮次进行顶推施工。施工过程中,采用竖向顶升力和水平输出力协同控制技术、顶推线形控制技术,将主墩和临时墩墩顶支反力控制在设计容许范围内,确保结构受力安全。

波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭性能研究

以波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁为研究对象,开展抗扭性能试验和理论分析,并与波形钢腹板-钢管桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管混凝土弦杆组合箱梁抗扭性能进行对比;研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的扭曲破坏形态、截面类型、管内混凝土对组合梁抗扭性能的影响,并探讨波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法。结果表明,波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可等效为闭口箱形截面。扭曲破坏形态为混凝土桥面板沿与梁轴线呈45°方向斜向开裂,且纵向钢筋发生屈服。管内混凝土对组合梁抗扭刚度和抗扭承载能力具有一定的贡献度。基于线性刚度叠加方法,提出钢管混凝土组合抗扭刚度计算方法。根据波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可能发生的四种扭曲破坏形态,提出波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法,并将采用该文所提出的组合梁抗扭承载能力计算方法得到的理论计算结果与试验和有限元分析结果进行对比,误差不超过8.5%。

玻璃纤维增强复合材料-钢组合桁架梁的力学性能

为分析玻璃纤维增强复合材料-钢组合桁架梁的力学性能,以GFRP和Q345钢为原料,制备由上、下弦杆、斜腹杆及上、下横联组成的4种不同方案的GFRP-钢组合桁架梁构件(方案1~4)。用Abaqus构建不同方案GFRP-钢组合桁架梁的有限元模型,通过应力云图分析其应力变化,通过均布堆载加载方式进行构件加载试验,分析GFRP-钢组合桁架梁构件力学性能。结果表明:基础载荷下方案4桁架梁变形最大、方案3桁架梁变形最小;4.14 kPa载荷下,方案3的桁架梁上、下弦杆的最大拉、压应力最小,不易变形;方案3跨中挠度、上、下弦杆应变、GFRP侧和钢侧的挠度在4种方案中最小,几乎不受温度、湿度等影响;综上可知,以上、下弦杆和腹杆为钢,上、下横联为GFRP结构的钢组合桁架梁力学性能最佳。

拱桥顶推临时撑杆设计与分析

锦江大桥主桥为钢桁架拱桥结构形式,施工采用整体步履式顶推工艺,为确保顶推施工安全,桥梁采用刚性支承结构的撑杆形式进行临时加固。整体方面先对顶推过程中76个步履工况利用SAP2000整体建模计算,接着筛选控制性撑杆进行施工阶段的应变监测,后对理论计算结果与监测成果进行对比与分析。在局部方面,控制性撑杆的上、下连接节点通过Ansys建立三维节点域模型进行计算与分析,验算连接节点的安全与可靠性,避免节点域桥梁主体结构的损害。研究与实施结果表明:临时撑杆设计方案可行,为类似跨度钢支撑圆管与钢箱节点设计提供一定的参考。

交错桁架-柱装配式节点滞回性能试验研究

针对交错钢桁架与柱子装配式连接的工程应用和抗震设计需要,设计了三个不同连接构造的节点,试验研究了由上弦杆、斜腹杆和柱子组成的受轴力循环作用的桁架节点滞回性能,试验表明斜腹杆与节点板的焊接部位是薄弱环节,容易开裂破坏。在以上节点的斜腹杆破坏失效后,选择了其中两个节点,继续试验研究了由弦杆和柱子组成的受弯矩循环作用的框架节点滞回性能。分析了这些节点在斜腹杆失效前后的破坏特征、承载力、延性、耗能能力等性能以及不同连接构造细节对这些性能的影响。研究表明受循环轴力的桁架节点具有较高的承载力和初始刚度,但延性、耗能能力一般,弦杆与柱的连接构造形式对节点性能影响不显著;受循环弯矩的框架节点仍具有较高的抗弯承载力和耗能能力,但是弦杆与柱的连接构造形式对节点性能有较大的影响。为了抵抗地震作用,建议交错钢桁架的H形截面弦杆的上下翼缘应与柱子可靠连接,来确保斜腹杆破坏退出工作后弦杆通过抗弯方式传力到柱子,实现强节点的功效。

刚性悬索加劲弦连续钢桁梁顶推技术研究

济南黄河公铁两用桥全长128m+3×180m+128m,是石济铁路客运专线工程横跨黄河的重点项目,为我国公铁两用桥上首次采用刚性悬索加劲弦连续钢桁梁结构。提出了3桁5跨的"钢桁梁带加劲弦顶推"刚性悬索加劲弦钢桁架梁桥施工新技术,给出了顶推的关键步骤,采用MIDAS-Civil软件对钢桁梁带加劲弦顶推施工全过程进行了仿真数值分析,解决了带弦顶推最大悬臂工况、加劲弦合龙等系列技术难题,验证了钢桁梁带加劲弦顶推施工新技术的安全性和可靠性。同时提出了落梁后吊杆安装的两个技术方案,通过数值模拟和综合考量,明确最优的技术方案。所提出的钢桁梁带加劲弦顶推施工新技术为我国类似的跨江、跨河、跨高速大跨度桥梁工程施工提供了参考依据。

曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥改造方案分析

针对某上跨铁路曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥运营中出现桥面变形大的问题,利用桥梁专用软件建立数值分析模型,并结合桥梁静载试验数据,探讨桥面结构变形大的原因;本着少影响下方铁路运行、施工安全可行、节约投资,且能切实改善大桥运营状态的原则,提出简支变连续、加强横撑并增加吊索张拉横梁等措施,对桥面以上部位进行改造,同时对改造步骤给出建议;最后对改造效果进行理论分析.理论分析表明:改造后结构安全,且活载作用下横梁及桥面变形大幅度减小,改造效果显著.

核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接性能试验研究

为研究内藏钢桁架混凝土核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接性能,结合大连国际会议中心工程,进行了4个不同构造1/2缩尺的核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接节点在单向重复荷载下的工作性能试验研究.分析了各试件的承载力、刚度、延性及破坏特征,进行了核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接节点处墙体抗平面外变形的承载力计算,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:本研究的核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接节点构造合理,满足其节点受力要求.

矩形钢管混凝土桁架受压弦杆的计算长度

桁架受压弦杆受到相邻杆件的约束,其计算长度不能直接按两端铰接或两端固定杆件来取值。基于合理的假定,考虑相邻节间弦杆内力比对矩形钢管混凝土桁架受压弦杆计算长度的影响,推导出矩形钢管混凝土桁架受压弦杆屈曲的特征方程,给出相应的计算长度系数,并对不同截面的矩形钢管桁架受压弦杆进行了有限元计算。结果表明,采用计算长度系数的计算结果与有限元计算结果吻合较好,相邻弦杆的内力比对受压弦杆的计算长度影响明显,考虑相邻弦杆的内力比对计算长度的影响后,受压弦杆的计算长度系数有所减小。最后给出了便于工程应用的受压弦杆计算长度系数简化计算公式。

佳木斯铁路客车车辆库钢屋架鉴定及屋面改造

以实际工程为例,介绍了佳木斯铁路客车车辆库钢屋架由于锈蚀导致的安全隐患及针对技术改造对屋面采取的措施,从而延长了屋架结构的使用寿命。

曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥动力特性分析

为了分析与评价桥梁的动力性能,了解桥梁的刚度分布特征,采用有限元程序Midas/civil探讨了曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥的有限元建模方法。分别建立62m和122m跨径桥梁的空间有限元模型,计算其自振频率和振型特征。得出结论:桥梁主桁横向刚度相对最弱,全桥竖向刚度居中,全桥抗扭刚度相对最大;该桥型的振型复杂,桥梁多阶主振动中伴随有桥面系的局部竖向振动;桥面系的竖向刚度和扭转刚度明显较弱,需采取措施来提高桥面系的刚度;桥面系局部竖向弯曲振动易激发腹杆产生横向弯曲振动,应重视腹杆的面外振动,防止其产生过大的横向振动。所得结论为该桥加固设计提供思路和依据。

平潭海峡公铁两用大桥简支钢桁梁制造关键技术

平潭海峡公铁两用大桥深水高墩区非通航桥采用80(88)m的双层结合简支全焊钢桁梁结构,钢桁梁采用带斜副桁的华伦式桁架结构,钢桁梁各构件及节段采用焊接连接。根据现场施工条件,钢桁梁采用工厂整孔全焊制造、海上整孔吊装技术施工。在钢桁梁制造施工中,简支钢桁梁铁路下横梁顶面通过剪力钉与不锈钢复合钢板焊接,采用螺柱焊接技术,实现了3种材质钢材的有效焊接;采用主桁上弦预压技术,缩短公路小纵梁及副桁弦杆,以减少上弦公路桥面系与主桁共同作用对横梁的不利影响。

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。

无下加劲弦钢桁梁柔性拱力学性能

传统的钢桁梁柔性拱为提高结构刚度,一般采用下加劲弦,主要适用于悬拼的施工方案;取消下加劲弦之后,可采用顶推的施工方案,降低纵断面,减少工程总投资,其适用性更加广阔,但其结构力学性能将产生一定的变化。论文以合肥枢纽南环线跨合宁高速115+230+115 m无下加劲弦钢桁梁柔性拱为基础,对其结构设计和带拱顶推施工进行研究,深入分析了该结构整体及节点力学行为和车桥耦合振动特性,探讨了正交异性复合钢桥面板首次在铁路桥上的应用成果。本桥不仅为国内最大跨度无下加劲弦钢桁梁柔性拱,而且率先于铁路桥梁中使用复合钢桥面板,并在国内首创"带拱顶推,拱脚合龙"施工方案,对同类型桥梁设计施工具有较大的参考和推广价值。

钢桁桥变截面箱形杆件轴心受压稳定性试验研究

为了解变截面箱形杆件的稳定性能,以某钢桁桥的变截面箱形弦杆为原型,进行1∶4缩尺后制作成轴心受压杆件进行模型试验(模型两端模拟为铰接),同时采用有限元法对杆件失稳过程中的变形、应力和破坏形态进行分析研究。结果表明:杆件最大水平位移靠近小截面端0.3L处,杆件沿弱轴整体失稳,失稳位置偏小截面端,部分板件发生翘曲;板件横隔板位置未发生翘曲。因此,对长细比小于50(按小截面端计)的箱型变截面杆件,建议采用小截面端的截面属性进行稳定性验算。同时建议不带加劲肋的箱型变截面杆件在变截面位置应设置横隔板或加劲肋,以提高板件的局部稳定。

部分填充混凝土钢管结构桥梁研究

在总结各国钢管结构研究现状的基础上,分析了部分填充混凝土钢管结构的类型及工程应用,探讨了部分填充混凝土钢管桁架结构桥梁的形式,展望了部分填充混凝土钢管桁架新型结构桥梁的优势和应用前景,最后以一座刚性悬索加劲的三跨连续钢桁梁桥为例进行了部分填充混凝土前后的静动力特性对比分析。结果表明:在钢桁梁桥弦杆内填混凝土能降低杆件的应力水平,提高桥梁的整体刚度。

公铁两用斜拉桥斜桁平行四边形闭口截面弦杆受力机理研究

在轴向压力和弯矩作用下,平行四边形闭口截面薄壁杆件的受力机理不明确,为确保该种结构的安全可靠性,指导结构设计,以某公铁两用大桥斜主桁的弦杆为原型,建立0°、5°、10°、14.036°、20°、25°6种腹板倾角的杆件有限元模型,计算轴向压力、弯矩作用下杆件横截面的正应力;制作1∶2.4缩尺模型,进行静力试验,测试杆件横截面的正应力,并将实测值与计算值进行对比。结果表明:轴向压力作用下,杆件横截面的正应力分布均匀,腹板倾角对正应力分布的影响非常小;弯矩作用下,随着倾角的增加,杆件横截面的正应力不均匀程度加剧,钝角角点正应力绝对值增加,锐角角点正应力绝对值减小,各角点正应力有限元计算值和理论计算值吻合较好;轴向压力和弯矩单独作用下,随着倾角的增加,杆件的弹性稳定系数降低;杆件横截面的正应力实测值和计算值吻合较好,说明计算值可作为设计依据。