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。

超宽箱梁多桁片组合挂篮施工技术研究

该施工技术采用前上横梁、后上横梁将4片三角式主桁架主纵梁连接成整体形成多桁片组合挂篮。组合式挂篮的多片纵梁能有效地分配悬浇混凝土荷载,能避免由于梁段过重导致的主纵梁局部失稳现象,降低已浇节段混凝土的拉压应力(锚点抗拉反力和中支点承压力)。且梁段浇筑时,底模平台的底纵梁共同受力,协调变形,能有效防止挂篮前面发生扭转失稳,提高整体横向稳定性。多桁片组合挂篮总重约177 t,占最大节段重量的39.3%,具有自重轻,刚度大、变形小,结构简单,受力明确等特点,能有效解决超宽截面梁段在挂篮悬臂施工时的应力分布和挠度变形问题。由于使用通用设备,具有较好的参考意义。

超宽组合梁剪力滞效应分析

超宽组合梁宽高比很大,在弯矩作用下超宽组合梁的力学特性与普通梁较为不同,目前相关技术规范尚缺乏关于超宽梁有效宽度的系统化公式。为了深入分析在弯矩作用下超宽组合梁剪力滞效应引起的正应力分布不均的特征,以深汕大桥为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立跨中15道中横梁梁段52.5m空间壳单元有限元简支梁体系模型和采用Midas civil建立空间杆系单元全桥模型,分析在自重、车道荷载、人群荷载和吊杆杆力作用下跨中截面顶、底板和1/4跨截面顶板的正应力和剪力滞系数的分布规律。分析结果表明,超宽组合梁在荷载作用下,结构受力存在明显的剪力滞效应,目前相关技术规范关于翼缘有效宽度计算公式的安全系数比实际高1.21~1.63倍。

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。

基于有限元分析的超宽箱梁结构细部受力分析

针对超宽箱梁结构的细部受力情况以及结构参数的设计优化问题,对其研究现状进行分析。利用有限元分析法对箱梁腹板的内衬混凝土长度以及厚度参数进行分析优化。结果表明,内衬混凝土长度与中支点梁高比例为1.0时,混凝土厚度在20 cm以上时,箱梁腹板的力学性能最佳。

大挑臂下承式连续梁拱组合桥设计

西宁祥瑞大桥为(40+120+40)m大挑臂下承式连续梁拱组合桥。主梁采用大挑臂钢箱组合梁,钢梁采用单箱三室槽形结构,桥面板采用钢筋混凝土结构。主拱采用由2片分离的拱肋及横向风撑组成的组合式拱圈,拱肋呈“纺锤”形。吊杆采用高强度钢绞线整束挤压拉索,索体采用多重防腐层和抗辐射老化措施。系杆由37股∅s 15.2 mm新型高强度钢绞线组成,分布在钢梁中间箱室内。桥墩采用花瓶形钢筋混凝土实体墙式墩,基础采用6根∅2.0 m钻孔灌注桩。彩虹状的拱桥造型极具地域特色,景观效果良好。大挑臂钢箱组合梁结构横向刚度大、抗扭性能好,具有良好的受力性能及经济性能。全桥采用先梁后拱的施工方案,钢梁采用顶推施工,拱肋采用液压提升系统安装,预制桥面板在大挑臂横梁上使用桥面吊机施工。

大悬臂宽幅混凝土箱梁横隔梁计算方法分析

为研究大悬臂宽幅混凝土箱梁横隔梁的计算分析方法,参照现有混凝土宽箱梁横隔梁计算模式,研究横隔梁杆系单元模型的简化建模方法,重点针对横隔梁两侧的加腋和顶底桥面板的计算长度进行分析,分别取0~10倍顶底板厚度的计算长度,并结合midas Civil分析横隔梁顶部主拉应力和最大负弯矩,探求该类型箱梁断面的最佳顶底桥面板计算长度取值。同时采用Abaqus三维软件建立实体模型,对比杆系单元模型的计算结果,验证建模方式的合理性。结果表明,采用大悬臂宽幅混凝土箱梁横隔梁计算时,断面纵向两侧取4倍顶底板厚度的计算长度最为合理,相对于常规混凝土宽箱梁横隔梁计算方法支座处横隔梁顶部主拉应力减小了7.8%,结果更加安全;根据对比可知,采用该计算方法建立的大悬臂宽幅混凝土箱梁杆系单元横隔梁模型结果与实体模型计算结果基本接近,横隔梁横向主应力和主拉应力仅分别增加了7.7%和2.7%。

宽幅现浇箱梁门洞式支架受力性能研究

为解决宽幅现浇梁在跨越道路交叉口时的支架设计难题,以杭州市通城大道快速路(机场高速—通彩互通)工程宽幅现浇箱梁施工为例,提出了2种不同的门洞式支架方案,建立其力学简化模型,对其整体受力、变形和稳定性进行验算。结果表明,方案A和方案B的分配梁和贝雷桁架主梁的验算结果一致,而采用方案A需要对圆心钢管的验算指标较多,需要满足截面正应力、柔度和压弯构件正应力的要求;方案B只需对贝雷桁架立柱做抗剪强度验算即可,且贝雷桁架具有装配化的优点,可以快速安装,稳定性强,在实际工程中可以优先选用方案B:贝雷桁架立柱式门洞支架。

宽翼缘矮塔斜拉桥有内横梁箱梁内模施工关键技术研究

为研究宽翼缘矮塔斜拉桥有内横梁箱梁内模施工技术,基于浮山丞相河特大桥宽翼缘矮塔斜拉桥单箱双室箱形截面工程实例,提出了一种挂篮内横梁与内模桁架、钢管架形成相对固定的装配系统的主梁节段施工工艺及关键技术点,探索解决传统箱梁节段施工钢管架安拆工序繁琐、施工周期长及安全风险高等问题。通过工程实例验证,该方法施工周期短,施工质量较高,对同类型桥梁主梁节段施工具有一定参考意义。

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应,以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象,设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验,并进行有限元计算分析,分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性,纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明,该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著,梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征,其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性,梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性,梁体横截面设计合理,活载作用机理明确,中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导。

检修车轨道位置与导流板对扁平箱梁涡振的影响

为研究检修车轨道位置与导流板对宽体扁平箱梁断面涡振性能的影响,以深中通道伶仃洋大桥(大跨度宽体扁平钢箱梁悬索桥)为背景,通过1∶25节段模型风洞试验测试了主梁的涡振响应,并采用计算流体动力学方法(CFD)对断面的二维流场进行了模拟.结果表明:增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离l能够显著提高宽体扁平钢箱梁的涡振性能,当l≥Wb/6(Wb为主梁底部宽度)时,可完全消除宽体扁平箱梁在各风攻角下的涡激振动;在检修车轨道处设置17°倾角的内侧或双侧导流板均能够显著抑制梁体的涡激振动,且抑制效果相同,当l≥Wb/10时,布置导流板可完全消除梁体的涡激振动;增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离以及设置导流板均是通过消除断面下游斜腹板处的尾流漩涡,从而降低梁体受到的周期性涡激力,达到抑制主梁涡振的效果.

超宽幅主梁扭背索独塔斜拉桥总体设计

厦漳同城大道沙洲岛特大桥西溪主桥采用(88+200)m扭背索独塔斜拉桥,塔墩梁固结体系。主梁采用钢-混混合梁,其中主跨为整幅钢箱梁,梁宽47 m;边跨为预应力混凝土箱梁,梁宽51 m;钢-混结合面位于主跨距桥塔理论跨径线15 m处。桥塔采用独柱式钢筋混凝土斜塔,总高134.6 m,桥塔向边跨倾斜8°,其下布置整体式承台,钻孔桩群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度1670 MPa平行钢丝拉索,边跨斜拉索为双索面空间扭背索,主跨斜拉索为准单索面。针对超宽桥面,采用空间梁格法分析剪力滞的影响,将混凝土梁纵腹板由6道增至8道。按3 m顺桥向标准间距设置钢箱梁实体式横隔板,可使该桥宽幅主梁偏载、扭转效应导致的应力增量控制在允许范围内。对塔墩梁结合部进行有限元精细化分析,针对应力集中情况,优化局部构造和配筋设计,经计算,优化后结构受力满足设计要求。

超宽波浪形鱼腹式现浇桥梁支撑体系研究

为加快邻近地铁车站结构条件下多幅四箱室闭合型超宽鱼腹式箱梁施工,基于成都博览城福州路桥现浇支架基础多台阶且同断面支架高度差异大的工程应用实例,详细介绍了碗扣支架与组合支架构建的支撑体系,对多种交通综合体中超宽异形鱼腹式横梁支架搭建技术提出了创新型施工方案,对箱梁施工过程的裂缝控制也起到了关键作用。

宽幅钢箱梁受力性能与设计参数分析

宽幅钢箱梁-蝴蝶形钢拱组合桥造型优美,近年来备受桥梁设计师们青睐。针对实际工程,开展宽幅钢箱梁受力性能与设计参数分析,对比分析了纵横梁不同设计参数的变化对宽幅钢箱梁力学性能的影响程度。结果表明:纵梁的荷载横向分布影响线均因小纵梁道数变化而受到显著影响,且小纵梁横向分布影响线的影响大于主纵梁;在最不利车道布载作用下,小纵梁道数的变化对主纵梁关键截面的内力和挠度影响较大,而小纵梁道数的增加有助于改善宽幅钢箱梁的受力,建议采用5道小纵梁的布置方式;在横向荷载作用下,横梁间距布置不同对横梁应力有影响,尤其是在非拱梁结合段跨中截面和拱梁结合段1/4跨截面处,应力最大值出现在拱梁结合段跨中截面,而主纵梁应力也仅在非拱梁结合段与拱梁结合段的跨中截面处影响较大;大桥横梁间距可与吊杆位置对应,即每隔6 m设置一道横梁,可满足结构横向受力要求。

时变效应下自锚式悬索桥车载响应演变规律

为研究长服役期内混凝土收缩徐变、环境温度变化对车载作用下自锚式悬索桥主梁应力状态演变的影响规律,建立了山东省湖南路大桥ANSYS精细化实体有限元模型,分析了30 a运营期内混凝土收缩徐变、5~20℃温升工况下超宽箱梁底板的应力变化规律。结果表明:随着桥梁运营年限增加,箱梁底板纵向压应力逐渐减小,30 a期时部分位置出现0.085 MPa的纵向拉应力;箱梁底板与最外侧腹板交接处出现2 MPa的横向拉应力,需优化横向预应力筋的布置方式。桥梁运营30 a时,在1.0~1.6倍对称等效设计活荷载下,箱梁底板与内侧腹板交接处的纵向拉应力达到1.06~2.70 MPa。桥梁运营30 a并且环境温度升高5℃时,在对称等效设计活载下,箱梁底板部分区域的纵向拉应力超过混凝土抗拉强度,20℃温升使得底板最大纵向拉应力达到8.65 MPa。

海上全断面超宽钢箱梁吊装施工技术

澳氹四桥南引桥为(6×80+60)m连续变宽钢箱梁桥,钢梁为钢箱+挑臂形式,宽48.4~61.7 m。南引桥钢梁沿纵向分12个大节段,大节段钢梁分成中间钢箱和两侧翼缘,在工厂制造后运到桥位,中间钢箱利用浮吊架设成联后安装翼缘吊机进行两侧翼缘安装(S5~S7号墩间大节段除外)。由于南引桥西侧存在污水管道,S5~S7号墩超宽钢箱梁分为7个大节段制造,中间钢箱与两侧翼缘在工厂整体焊接,利用浮吊定点在S5号墩西侧起吊全断面大节段钢梁至滑移支架,由S5号墩向S7号墩方向逐节段滑移到位,最大滑移重量715 t。针对航空限高及钢梁节段重量的吊装要求,建造2200 t L臂架起重船,非自航浮吊;制造组合吊具,以满足不同规格、不同重量的梁段吊装需求。施工时,浮吊和运梁船抛锚定位后,浮吊在高潮位取梁并携梁缓慢移位到架梁区域,分级落梁后浮吊退出,完成海上全断面超宽钢箱梁的吊装施工。

偏载作用下超宽幅分体钢箱梁扭转效应分析

为研究不同成桥偏载作用下宽幅分体钢箱梁的扭转效应及结构参数对扭转效应的影响规律,以西堠门公铁两用大桥主桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁为背景进行有限元分析。该桥为主跨1488 m的斜拉-悬索协作体系桥,主梁为由3个流线型扁平钢箱通过箱形横梁连接组成的超宽幅分体钢箱梁。采用Abaqus软件建立该桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁精细化有限元模型,计算3种偏载工况作用下钢箱梁3个典型截面(吊索作用截面、无横梁连接截面、斜拉索作用截面)顶、底板扭转翘曲正应力;分析腹板厚度、横梁宽度以及吊索横向间距对宽幅分体钢箱梁扭转效应的影响。结果表明:3种偏载工况作用下宽幅分体钢箱梁扭转效应明显,其中无横梁连接截面扭转效应最为突出,设计时应予以关注;增大腹板厚度可以降低钢箱梁顶、底板扭转效应,增大横梁宽度会增大顶板、腹板中间位置附近的扭转翘曲正应力,但会降低底板的扭转翘曲正应力最大值;吊索横向间距对扭转效应影响较小。

不同宽跨比宽幅箱梁桥横向分布系数计算研究

为了解不同宽跨比宽幅箱梁桥横向受力变化,基于梁格法相关原理,以(32+32+32)m连续梁桥为依托工程,建立不同宽跨比典型桥梁模型,分析不同宽跨比对桥梁横向受力分布情况的影响。结果表明:在城-A级设计荷载下,中梁横向分布系数最大,两侧边梁相对较小,呈抛物线型分布,且随着宽跨比增大,桥梁截面横向联系加强,各片梁横向分布差距减小,受力较为均匀,研究结果可为该类桥梁的横向受力分析提供参考。

公铁平层宽幅钢箱梁桥面车致局部振动研究

公铁平层布置桥梁由于桥面板较宽,列车引起的桥面板局部振动可能影响公路车辆的响应。本文通过建立桥梁局部板壳单元有限元模型,分析列车荷载通过桥梁时的桥面板响应,讨论列车引起的局部振动在横桥向、纵桥向的分布以及对公路车道的影响。结果表明:列车轨道附近桥面板节点的竖向速度与加速度有显著提升,随着节点位置远离列车轨道,竖向响应迅速衰减;列车荷载作用下竖向响应影响范围约为列车中心线附近5 m的区域;列车通过桥梁时最靠近列车线路的公路车道响应频谱分析中并未观察到桥面板局部振动的高频部分,认为列车引起的局部振动对公路车辆的影响有限。

宽幅钢箱梁若干设计要点研究

随着经济建设的发展,桥梁宽度日益增加,宽幅钢箱梁被广泛的应用于各类工程实践,为探究此类结构的受力模式,以2×40 m跨径的宽幅钢箱梁为研究对象,建立三维数值分析模型。以典型工况为荷载条件,验证单梁法、梁格法及板壳单元法的设计精度,在此基础上,分析、归纳及总结了宽幅钢箱梁的受力特性,结合有限元分析成果及中外规范着重论述了宽幅钢箱梁横梁的受力模式及简化计算方法,提出了宽幅钢箱梁的设计建议,以期为类似结构的设计提供参考。