双层钢桁梁独塔斜拉桥荷载试验

为了准确评价双层钢桁梁独塔斜拉桥成桥时的工作性能和承载能力,以联石湾大桥为对象,建立有限元模型,并对桥梁结构进行静、动载试验测试,测试内容包括主桁挠度、截面应变、主塔纵桥向水平位移、斜拉索索力增量以及结构模态、冲击系数等参数,旨在评估该桥的结构状态。同时,将试验结果与理论分析结果进行了对比,表明:联石湾特大桥各控制截面的应变、挠度及位移均满足技术规范的要求,且该桥各阶振型实测频率均大于理论频率,结构整体刚度符合设计要求;大桥受力状态良好,整体处于弹性工作状态,满足设计荷载正常使用的要求。

双层钢桁梁三矮塔斜拉桥拼装工艺设计

在已有的钢桁梁拼装施工技术中,从分段划分、组装、工装、拼装顺序、焊接变形控制及检测等方面进行研究。总结“单元件制造+单元件地面拼装为大节段+大节段总装+节点自适应顶推+分阶段检测验收”工艺在赣州蟠龙大桥项目的成功应用。

大跨径双层钢桁梁悬索桥主桁杆件疲劳寿命评估

为了探明大跨径双层钢桁梁悬索桥主桁杆件疲劳寿命,以某双层悬索桥为工程依托,采用MIDAS/Civil建立双层悬索桥全桥空间有限元模型,以荷载影响线原理为依据,获得了主桁各杆件应力幅最大单元的位置。通过ANSYS Workbench数值模拟出钢桁梁焊接交叉部位过焊孔构造细节S-N曲线,并确定出200万次循环对应的疲劳强度。悬索桥计算模型中以中国最新公路规范中的标准疲劳车为加载车辆,探明了主桁杆件200万次等效应力幅,并与理论计算出的S-N曲线200万次疲劳容许应力对比。结果表明主桁杆件最大应力幅小于200万次循环对应的疲劳强度,主桁杆件疲劳寿命满足设计要求,为桥梁的安全运营提供理论依据和技术支持。

一种双层钢桁梁悬索桥梁段连接施工工艺探究

依托于已建成通车的大连星海湾跨海大桥主桥,针对其施工特点及难点,详细介绍和探究了一种双层钢桁梁梁段连接施工工艺及质量控制措施,不仅提高了工程质量,而且创造了可观的经济效益。

双层钢桁梁悬索桥疲劳构造细节及补强措施研究

为了探明双层钢桁梁悬索桥主桁杆件疲劳构造细节形式及相应的补强措施,文章以某双层悬索桥为工程依托,通过ANSYS Workbench数值模拟出钢桁梁焊接交叉部位过焊孔直角及圆弧构造细节应力曲线,确定出双层钢桁梁悬索桥过焊孔构造应采用直角过渡构造形式;针对构造细节提出疲劳补强措施,确定补强方式,并数值模拟获得了补强后构件的疲劳设计曲线,得到了相应的应力幅为89.66 MPa。结果表明,采用相应补强措施后的主桁杆件疲劳寿命满足设计要求,为桥梁的安全运营提供理论依据和技术支持。

山区大跨双层钢桁梁斜拉桥总体方案设计

某山区大桥位于宜昌市五峰县渔洋关附近,是宜都至来凤高速公路(宜昌段)控制性工程,亦是省道242渔洋关绕城段公路关键工程。大桥桥位跨越典型的深切“V”型沟谷,拟采用主跨480 m双层钢桁梁斜拉桥。介绍了大桥的工程概况、主要技术标准及工程特点,并对大桥的总体方案设计进行了论述。

双层钢桁梁桥车桥动力响应与TMD减振研究

以一座简支双层钢桁梁桥为研究对象,分析其在车辆荷载下的动力响应。针对其上层为汽车机动车道、下层为人行及非机动车道的结构特色,采用参数优化后的分布式STMD系统进行振动控制,进而达到行车安全、人行舒适的目的。结果表明:桥梁跨中位移响应冲击系数为1.221,大于规范计算值1.067;分布式STMD系统对简支双层钢桁梁桥车致振动起到控制作用,位移振幅减振率达91.2%;车辆过桥时桥上行人舒适度提升明显,且在不同工况作用下均有较好的改善效果。

变高度双层钢桁梁节段模型静力试验分析

为研究变高度双层钢桁梁结构在竖向荷载作用下的受力特点,以福州道庆洲大桥为工程背景,截取了其主墩处6个节段,设计制作了1∶5的缩尺模型并开展相关试验。结果表明:在超过最大设计荷载作用下,结构仍处于弹性阶段,其承载力安全储备较高;在竖向荷载作用下,结构主桁腹杆左右翼缘的应力相差较小,而上下弦杆的上下翼缘应力相差较大,说明结构主桁腹杆以受轴力为主且应力水平较高,上下弦杆除受轴力外还受到一定弯矩的影响,符合一般桁架的受力特点,设计时需要重点关注主桁上下弦杆的抗弯能力、腹杆的抗压能力及稳定性;偏载作用下结构的变形及应力普遍小于对称加载,偏载工况并不控制结构设计;变高度的双层钢桁梁结构杆件受力复杂,经过优化设计可满足其受力性能。

双层钢桁梁斜拉桥振型模态及地震响应特征研究

为研究典型双层钢桁梁斜拉桥的振型模态及地震动响应特征,建立了三维精细化有限元模型,并选取1条人工波和4条天然波分别作为输入地震荷载以模拟双层钢桁梁的地震响应过程。结果表明,桥梁整体为长周期结构体系,一阶自振周期为8.11s,基本振型特征为主梁横弯、主梁纵飘和横飘、反对称横弯。不同地震波作用下桥梁主要结构的位移峰值、内力峰值等分布规律基本一致;然而,由于人工波、El Centro波等含有更加丰富的长周期成分,对应工况下的结构动力响应相对偏大。此外,竖向正弯、竖向反弯及水平横弯等3种变形模式下,结构最大拉应力主要分布在腹杆与纵梁连接垫板、腹杆及焊接板等区域。不同地震波作用下的斜拉索轴力响应趋势均呈宽U形分布。

大跨度变截面双层钢桁连续梁桥静力性能研究

以某大跨度变截面双层钢桁连续梁桥为工程背景,结合结构空间有限元模型,综合考虑桥梁在恒载、公路活载、轨道交通荷载工况下,以及最不利荷载组合作用下结构应力和变形的情况,总结其受力特点,研究该类桥梁成桥及运营状态下的静力特性。结果表明:大跨度变截面双层钢桁连续梁桥整体受力性能满足规范要求,主力荷载在结构的受力中占主要因素,在度变截面节段和变高、等高过渡位置,以及跨中合拢段为关键受力区域,尤其需重点关注度变截面节段下弦杆与下层桥面系连接的腹杆及过渡位置腹杆。

双层变高钢桁连续梁桥车辆荷载效应研究

为了研究双层变高钢桁连续梁桥的车辆荷载效应,以福州市道庆洲大桥为工程背景,采用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,考虑多种加载模式及工况并对模型加载,研究此种桥型关键位置和关键杆件的车辆冲击作用。结果表明:在上下层单独加载和上下层同时加载工况中,计算所得的挠度冲击系数均符合现行规范规定;在上下层同时加载时,变高度段的关键杆件相比于等高度段,轴力计算值更大,而轴力冲击系数更小;在单、双线轻轨加载工况的结果对比中可以发现,偏载对关键杆件轴力冲击作用较为明显。上下层同时加载计算值不能简单等效为上层和下层单独加载的线性叠加,前者普遍小于后者。

1700米单跨悬吊双层全焊钢粝梁制造技术

武汉杨泗港长江大桥为主跨1700m单跨悬吊双层钢桁梁悬索桥,单个节段长36m,宽34.3m,高12.5m,重1050吨,竖杆、斜杆与上下弦杆间采用焊接连接。钢桁梁制造釆取大块件分部分类制造后再进行整体匹配组拼技术,文中详细介绍了板块划分,弦杆组装,桁片拼装,正交异性桥面板反造,大型柔性片体构件翻身,节段匹配拼装等全过程制造控制技术,值得同类型钢桁梁桥制造时的借鉴。

中山香山大桥主桥主梁结构设计

中山香山大桥主桥为双层钢桁梁公路斜拉桥,跨径布置为(136+312+880+312+136)m。桥塔采用人字形混凝土塔,下设整体式钻孔灌注桩;斜拉索采用∅7 mm高强度锌-铝合金镀层平行钢丝索;约束体系采用带纵向阻尼器的半飘浮体系。主梁采用2片N形主桁的钢桁梁结构,桁宽42.2 m,标准梁段桁高2.8 m。上、下弦杆和腹杆均采用带加劲肋的箱形截面,横梁均采用鱼腹式。边跨187.2 m范围内下层桥面采用混凝土桥面板起压重作用,其余上、下层桥面板均采用正交异性钢桥面板。下层纵向钢-混结合段位于辅助墩往跨中第4个节段,距辅助墩51.2 m,设置承压板、支撑加劲肋、预应力钢束、剪力钉和PBL板;横向钢-混结合段位于下层行车道两侧钢桥面板和混凝土桥面板之间(距下弦杆2.2 m处),设置剪力钉、PBL板和1.3 m宽UHPC后浇段。采用有限元软件进行全桥整体受力分析及桥面板局部分析,结果表明:结构满足规范要求。主梁采用大节段整体吊装施工,标准吊装节段长度为25.6 m,节段间除钢桥面板和弦杆顶板采用焊接外,其余均采用高强度螺栓连接。

瓯江北口大桥散索鞍钢结构制造技术

温州瓯江北口大桥是世界上首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,大桥散索鞍为铸焊结构,具有结构形式复杂、尺寸及重量大的特点。文章介绍了该桥鞍槽朝下的铸造工艺方案,通过焊接工艺评定试验、焊后热处理仿真分析等方式,严格控制施工质量,使得散索鞍各项技术指标均满足要求。

双层钢桁架梁桥静力与动力特性分析研究

青浦大道主桥为双层钢桁架连续梁桥,上层桥梁跨径组合为(67+86+67)m=220 m,桥宽为24.6 m;下层桥梁跨径组合为(61+86+61)m=208 m,桥宽为35.75 m。以该桥为研究背景,介绍了该桥梁总体设计方案,建立了有限元数值模型进行计算,对其静力特性、自振特性、人行舒适性进行分析。结果表明,钢桁架结构受力可满足规范要求,结构设计合理。其研究过程及结果可供其他工程项目同类桥型参考。

双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动

为研究车桥耦合振动对双层公路钢桁桥冲击效应的影响,基于分离法,以车轮与桥面接触点为界,将车桥耦合振动系统分为车辆与桥梁2个子系统,分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程,并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相联系,采用迭代法求解系统响应。以某双层公路简支钢桁梁桥为研究对象,应用ANSYS软件建立三维梁格有限元模型,分析了车速、桥梁阻尼、桥面平整度及不同加载模式对车桥耦合振动的影响。研究结果表明:车速与双层钢桁梁桥冲击系数之间没有规律性的函数关系;桥梁阻尼增大,能使钢桁桥杆件内力、位移冲击系数适当降低;桥面平整度是车桥耦合振动的一个重要激励,桥面状况越差则车辆振动越强烈,对桥梁的整体和局部产生的冲击作用越大;单双层加载模式的不同对桥梁整体的动力响应改变不大,但是对局部动力响应的影响比较明显,应在桥梁设计时考虑局部冲击效应的影响。

鱼腹形横梁工艺降耗技术研究

北口大桥跨江主桥是世界首座三塔四跨双层连续钢桁梁悬索桥,是G1523高速公路(宁波-东莞)和G228国道(丹东-东兴)在温州市内跨越瓯江的控制性工程。上层宽33.5m,为时速100km的双向六车道高速公路;下层宽33m,为时速80km的双向六车道一级公路。大桥总长2090m,上、下桥面顺桥向每间隔3.3m设置1道倒T形横梁[1]。为解决在大桥BKGL-03标段工厂制作环节422道鱼腹形横梁消耗失控问题,创造性地开展了三段制作、镜像叠合备料等全新工艺降耗技术研究。在满足设计要求的同时,化解了大桥制作成本上涨的风险。

新型动力控制装置的受力分析和数值模拟

由于耐久性不足,常规黏滞阻尼器等动力控制装置不适用于双层钢桁梁斜拉桥减隔震设计。本文提出高性能的新型动力控制装置应用于双层钢桁梁斜拉桥抗震设计的研究思路,基于一座抗震设防烈度Ⅸ度区的跨径(90+128)m的双层钢桁梁斜拉桥,建立三维有限元分析模型,进行地震动时程分析,应用两种新型动力控制装置-弹性索组合黏滞阻尼器以及拉索减隔震支座,进行地震作用下的结构受力分析及数值模拟,针对弹性索组合黏滞阻尼器的设计参数-弹性索水平刚度K及阻尼系数C进行优化设计。研究得出以下结论:(1)由弹性索组合黏滞阻尼器和拉索减隔震支座组合而成的动力控制系统既满足正常使用状态下的耐久性要求,又可以有效减少结构在地震作用下的动力响应。(2)纵向地震动作用下,组合动力控制系统对梁端位移减震率达75%,塔底弯矩减震率达60%;横向地震动作用下,组合动力控制系统对边墩底弯矩减震率达45%,同时可控制墩梁相对位移在0.3 m以内。(3)假定阻尼指数α=0.3,参数优化设计表明,针对场地类别Ⅰ0地区,阻尼系数C推荐值为2000 k N·s·m-1,弹性索水平刚度K推荐值为10000 k N/m;针对场地类别Ⅱ地区,C推荐值为4000 k N·s·m-1,K推荐值为50000 k N/m;针对场地类别Ⅳ地区,C推荐值为6000 k N·s·m-1,K推荐值为100000 k N/m。

高速铁路三线独塔斜拉桥设计研究

以某高速铁路三线大桥设计方案为工程依托,对主桥跨度、主梁形式及桥型方案进行研究,提出一种大跨双层钢-混结合钢桁梁独塔斜拉桥结构。根据双层钢-混结合钢桁梁独塔斜拉桥的结构特点,采用空间杆系有限元分析方法,对结构的纵向约束体系、辅助墩设置及钢桁梁断面形式进行分析,针对不同的设计方案分析对其力学行为的影响,确定最优方案。研究结果表明:双层钢-混结合钢桁梁独塔斜拉桥,可应用于高速铁路主跨300 m桥梁;结构采用纵向固定约束体系,可大幅减小主梁梁端位移,确保轨道结构的稳定性,提高结构行车安全;边跨设置辅助墩可提高主梁竖向刚度,减小梁端转角;钢桁梁采用倒梯形断面,双层钢-混结合桥面系,不设横联,是一种较合理的三线斜拉桥主梁断面形式。

温州瓯江北口大桥主桥总体设计及结构选型

温州瓯江北口大桥为高速公路和普通国道合建的通道,结合建桥条件对该桥主桥进行总体设计及结构选型。受通航孔位置、净空尺度控制,综合考虑防洪影响、结构受力和施工难度等因素,主桥采用主跨2×800m的三塔悬索桥。南边缆跨跨径为348m,北边缆跨设置6根背索,跨径为230m,两边跨均采用悬吊结构。选取平层合建和双层合建两种加劲梁方案进行比选,最终采用结构受力合理、建设难度较低的双层钢桁梁方案。为解决中塔主缆抗滑移的技术难题,该桥中塔选取整体结构刚度大、抗风稳定性好的纵向A形混凝土塔,并采用设置竖向摩擦板的中主索鞍。中塔基础采用整体性和稳定性好、能承受船舶直接撞击作用的沉井基础。边塔采用H形混凝土塔,钻孔灌注桩基础。南、北锚碇均采用安全可靠的重力式锚碇,北锚采用扩大基础,南锚采用大型沉井基础。