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。

特大桥连续梁墩顶转体施工技术研究

在特大桥梁连续梁墩顶转体施工过程中,在考虑营业线和高墩的双重影响前提下,为了确保托架的安全性和可靠性,并消除托架的非弹性变形等问题,结合工程实际,在特大桥连续梁上设置一个由上转盘、下转盘及转动球铰等部件组成的转体结构体系,通过计算获取转体结构的牵引力、转动速度等施工参数,控制转体结构体系能够按照设计参数完成对特大桥连续梁墩顶的转体施工。实例结果表明,主梁两端大小里程两侧的挠度在±1 cm内变化,转体施工过程中特大桥连续梁结构均未出现明显形变现象,验证了施工技术的可行性。

墩顶转体法施工的大跨度曲线钢桁梁桥总体设计及创新——以国道109新线高速公路安家庄特大桥主桥设计为例

国道109新线高速公路安家庄特大桥为全线的控制性工程,左右幅主桥分别位于半径1600 m和1500 m的圆曲线上,依次跨越丰沙铁路、永定河和现状109国道,桥梁施工安全、河道防洪和环保要求均较高。为解决上跨铁路需采用转体法施工以及桥墩阻水比偏高的问题,创新提出了大跨度曲线钢桁梁桥墩顶转体法施工以及大直径厚壁钢管混凝土桥墩的设计方案,左右幅主桥分别采用(248.95+248.95)m钢桁斜拉桥和(171.95+171+75.25)m连续钢桁梁,转体长度分别为(248+248)m和(171+171)m,水中墩采用钢管混凝土桥墩。结合桥位处相关工程建设条件,对桥梁孔跨布置、桥式方案、水中墩结构的选择依据进行分析,简要介绍主桥上部结构、下部结构及基础、转体系统等主要设计内容。该桥突破钢桁梁不宜采用墩顶转体施工的技术瓶颈,扩大了连续钢桁梁桥和墩顶转体技术的使用范围;采用大直径厚壁钢管混凝土桥墩,有效降低了墩柱截面尺寸,拓宽了钢管混凝土结构的应用范围;大跨度曲线钢桁梁构造及受力特性较为复杂,采用BIM正向设计技术,实现了复杂结构信息和设计意图的精准表达,提高了设计效率。

门式墩墩顶转体体系转换受力研究

襄阳东西轴线跨焦柳铁路高架桥采用柔性门式墩墩顶转体施工,因转体前后体系转换受力差异问题,需要保证门式墩盖梁在体系转换前后均能满足受力要求,并在转体完成后将荷载由盖梁分摊传递至门式墩的主墩上。提出门式墩墩顶转体施工体系转换方案,采用先顶后固的方法调整球铰支撑内力,门式墩盖梁分批次张拉预应力、转体后再释放,数值模拟分析表明达到墩顶转体盖梁与主墩的协同设计目的,大幅提升了柔性门式墩结构大跨盖梁的整体力学性能。在转体施工前后,门式墩结构受力满足施工与成桥状态受力要求,盖梁应力更加均匀合理。本研究为类似桥梁项目的设计与实施提供了参考与借鉴。

国内首例高墩墩顶曲线梁体铁路桥葫芦坡特大桥转体成功

2024年7月30日0:13,贵南高铁引人贵阳枢纽控制性工程——马大左线葫芦坡特大桥转体梁在沪昆铁路上空与两端桥体实现精准对接,标志着全线技术难度最高的关键节点工程顺利完成,这是国内首例大跨度、大吨位高空墩顶曲线梁转体施工的铁路桥。

不同荷载因素对黄土沟谷地区格构式高墩墩顶偏位的影响分析

文章采用数值模拟的方法,对黄土沟谷地区格构式高墩在不同荷载条件下的墩顶偏位展开研究。结果表明,墩顶偏位随着荷载作用的增大而增大,其中,横桥向风荷载、施工不平衡荷载及最不利荷载组合作用对墩顶偏位的影响显著,在施工过程中出现不平衡荷载时,应重点关注挂篮不平衡荷载及施工机具堆积的影响。

墩顶水平冲击作用后钢筋混凝土桥墩剩余承载力研究

采用凸形盖梁的城市高架桥在地震作用下,桥梁上、下部结构之间的异相位振动可能会导致主梁与盖梁之间的撞击。为研究钢筋混凝土(RC)桥墩在震致墩顶水平冲击作用下的动力行为及其剩余承载力,设计2个桥墩模型分别进行冲击试验和拟静力试验。此外,基于ANSYS/LS-DYNA软件对冲击试验和拟静力试验进行有限元仿真,探讨冲击质量和速度、桥墩轴压比、截面宽度和配筋率等参数对单次冲击后桥墩剩余承载力的影响。考虑到震致撞击可能是连续多次的,进一步考虑损伤的累积作用,分析桥墩在连续冲击后剩余承载力变化情况。研究结果表明:由于构件的振动,在1次冲击过程中,冲击锤与桥墩之间会出现多次接触和分离;单次冲击时,桥墩剩余承载力随冲击质量和速度增大而减小,随桥墩截面宽度和配筋率的增加而增大;多次连续冲击时,桥墩剩余承载力随累积冲击动能增加而减小,在所考虑的加载模式下,冲击后桥墩承载力降低19%~32%。

墩顶水平冲击作用下承插式桥墩动力响应研究

为研究墩顶水平冲击作用下承插式预制桥墩的动力行为,对一承插式构件进行冲击试验。基于ANSYS/LS-DYNA对冲击试验进行有限元模拟,并通过试验结果验证了有限元模型的精确性。在此基础上,通过数值模拟的方法分析冲击作用下承插式桥墩的内力(剪力和弯矩)变化规律和损伤机理,并探讨了冲击质量、冲击速度、承插深度以及接缝强度对桥墩动力响应的影响。结果表明:在初始接触阶段,桥墩的截面剪力和弯矩时程曲线出现明显振荡;相较于墩身顶部,墩身底部截面剪力和弯矩响应峰值出现具有滞后性。在墩顶位移峰值时刻,构件内力分布规律与在静载作用下的结果类似,即剪力沿墩身(不包含桥墩承插部分)呈矩形分布,弯矩近似呈三角形分布;在冲击荷载作用下,承插式桥墩的最大弯矩出现于墩身底部,而最大剪力截面位于桥墩承插段,构件的损伤主要表现为墩身底部的弯曲损伤和承插段的弯剪损伤。随冲击质量和冲击速度的增加,冲击力、构件的剪力、弯矩和塑性变形响应均有所增大;相比冲击质量而言,冲击速度对冲击力峰值的影响更为显著。增加承插深度以及接缝强度可提高构件刚度,从而减小桥墩的水平位移,但会增大构件弯矩响应。研究成果可为承插式桥墩的抗冲击设计提供参考。

高速铁路T构桥墩顶块水化热效应控制和浇筑方案优化

T构桥墩顶块具有混凝土体积大、应力状态复杂等特点,有效控制混凝土浇筑时的水化热效应是保障全桥工程质量的关键。依托渝黔高铁石梁河特大桥主桥墩顶块混凝土施工,采用数值仿真和现场监测的方法,研究一次性浇筑方案的可行性,对比不同措施对混凝土水化热效应的控制效果,提出墩顶块混凝土浇筑优化方案并应用于实桥施工。提出石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案。研究结果表明:原定一次性浇筑方案由于混凝土浇筑体积过大、所采取的降温散热措施很少,导致混凝土水化热温度峰值、最大内表温差和名义拉应力均大幅超出规范限值,不具可行性;分层浇筑、埋设冷却水管是缓解混凝土整体水化热效应的关键措施,调整混凝土入模温度是控制水化热温度峰值和内表温差的重要措施;表面热交换系数与混凝土养护覆盖措施密切相关,对混凝土内表温差有显著影响;所提出的石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案为分两层浇筑+底板埋设冷却水管+混凝土入模温度调整至15℃+混凝土表面采用6 mm厚钢板+2 cm厚聚乙烯泡沫覆盖,采用该方案进行现场施工,实测混凝土水化热温度峰值为58℃,最大内表温差22.74℃,最大表面名义拉应力为1.76 MPa,均小于规范限值,说明混凝土水化热效应和开裂风险得到了有效控制。

薄壁箱形高墩日照温度场及墩顶位移研究

薄壁空心墩在高墩大跨连续刚构桥中得到了广泛应用,日照作用下超高薄壁空心墩的墩顶偏位对于桥墩施工期和成桥后整体结构线形和受力产生不利影响。该文基于陕西省某特大桥180 m高薄壁空心墩,选取施工过程中8月28日至29日和10月11日至12日各24 h的温度场及墩顶位移测试数据,结合有限元分析方法对日照作用下超高薄壁空心墩温度场及墩顶位移随时间的变化规律进行研究。结果表明:南北墩壁温差受环境温度和昼夜温差影响较大,8月环境气温高,昼夜温差小,南北墩壁温差较小,墩顶偏位较小;10月环境气温低,昼夜温差大,南北墩壁温差较大,墩顶偏位大;墩顶位移与日照壁面温差变化规律一致;墩高达到180 m时,在8℃壁面温差下产生最大52.6 mm的墩顶位移。采用实体有限元法分析得到的墩顶位移和规范计算出的墩顶位移与实测值相比均吻合较好,具有较高的精度。

高速公路墩顶防撞墙施工修复技术研究

以高速公路墩顶防撞墙为研究对象,结合其在设施服役阶段的养护维修现状,分析并提出高速公路墩顶防撞墙加固和快速修复的需求。基于分析结果,研究预制构件加后浇快硬型超高性能混凝土施工技术,对材料性能设计、结构构型设计、安装工艺方法等关键技术展开探讨。实践应用表明,该项技术可有效提高高速公路墩顶防撞墙的施工修复质量,可为类似项目提供参考。

大吨位连续梁墩顶转体施工关键技术及应用

预应力混凝土连续箱梁转体施工包含墩底转体法和墩顶转体法两种,与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法有以下两个主要优势,首先墩顶转体减小了转体重量,降低了转体系统的设计难度;其次球铰设在墩顶,减小了承台的结构尺寸,降低了对既有线的施工干扰。文章以张呼铁路集宁南特大桥墩顶转体法为工程背景,采取严控球铰安装精度、平行于既有铁路悬臂浇筑、对梁体称重和配重、试转优化等一系列措施,极大地降低了墩顶转体法施工中的安全风险。最终形成了具有可操作性强、安全性高、节约成本等特点的预应力连续箱梁墩顶转体施工技术,可为类似桥梁施工提供借鉴。

大湾区城际铁路简支箱梁墩顶纵向刚度限值研究

为探究桥梁与轨道参数对无缝线路纵向受力变形的影响,确定大湾区城际铁路常用24 m和32 m简支箱梁墩顶纵向刚度限值,基于梁轨相互作用机理,建立钢轨-桥梁-墩台一体化有限元模型,开展墩顶纵向刚度对无缝线路伸缩力、制动力、梁轨快速相对位移的影响分析,并从无缝线路安全性出发,提出24 m和32 m简支箱梁墩顶纵向刚度限值。研究结果表明:钢轨及桥墩伸缩力均随墩顶纵向刚度的增加而增大,钢轨伸缩力变化幅度较缓,桥墩伸缩力变化幅度显著,两者增大趋势均随墩顶纵向刚度的增加而逐渐减缓;随着墩顶纵向刚度增加,钢轨制动力显著降低,墩台制动力显著增大,两者变化趋势均逐渐减缓;钢轨附加应力不控制墩顶纵向刚度取值;梁轨快速相对位移随墩顶纵向刚度增大而减小,以梁轨快速相对位移指标为控制条件,32 m单线简支箱梁墩顶纵向刚度限值建议取125 kN/cm, 24 m单线简支箱梁墩顶纵向刚度限值建议取90 kN/cm。

曲线刚构桥梁挂篮法施工及墩顶现浇段无托架法施工技术

结合豹子冲1号大桥工程项目,围绕曲线刚构桥梁挂篮法及墩顶现浇段无托架法施工技术展开研究,论文详细阐述了其施工技术要点,并采取线形控制、施工监控等质量控制措施,最终取得了良好的施工效果。经过实践可知:利用挂篮系统与定型钢模板组合完成边跨墩顶现浇段施工,并利用改装挂篮系统完成连续刚构的跨中合龙具有可行性。

某工程“花瓶墩”墩顶水平偏位处置方案设计

某项目施工过程中,A匝道桥A06号“花瓶墩”墩顶沿小桩号侧累计发生65cm水平位移。从位移发生原因、加固设计及施工方案等方面进行了深入研究,几点启发供同类工程参考。在淤泥质地质条件下,或桥墩附近存在深基坑时,不宜按常规设计,应采用抗推刚度较大的群桩基础;在桥墩附近进行泵站、污水管道、隧道等深基坑开挖时,应对墩底水平位移进行实时监测,严格控制累计位移不超过10mm,一旦出现问题应立即回填基坑,查明原因;严禁重载车在桥墩承台附近通行,严禁重载车仅在桥下某一跨内通行;在桥底下进行钻孔灌注桩施工,施工空间受限,难度巨大,需采取相关措施,设计中应尽量避免。

初始缺陷对格构式高墩墩顶偏位的影响分析

文章以西北地区某高速公路项目为研究背景,采用有限元数值模拟方法,分析格构式高墩存在初始几何缺陷和初始材料缺陷时对墩顶偏位的影响。结果表明:墩顶偏位均随着不同方向初始几何缺陷的增大而增大,对比可得双向初始几何缺陷对墩顶偏位的影响较大;当墩底节段存在初始材料缺陷时,对墩顶偏位影响最大,且同一施工节段内非全截面材料缺陷对墩顶偏位的影响比全截面存在初始材料缺陷更显著。

花瓶墩墩顶横向受拉问题研究

结合工程实例,依据新规范对花瓶墩墩顶进行受拉计算分析,结合有限元分析软件建实体模型,模拟拉压杆实际受力情况及传力路径,以此进行比较,由比较结果可见规范算法的局限性,对矮花瓶墩墩顶的受拉计算分析不应盲目套用规范,而应采用有限元分析软件建立实体模型进行分析,进而指导工程设计。

考虑墩顶约束作用的桥墩船撞力学模型及其响应

在考虑上部主梁对桥墩墩顶约束及基础约束作用的基础上,建立了边界条件合理的船舶与桥墩撞击理论力学模型,采用Laplace正变换和Crump逆变换,对该动力控制微分方程进行理论求解并分析撞击力与位移响应。将理论计算结果与欧洲规范以及未考虑墩顶约束的悬臂墩模型计算值进行了比较,结果表明考虑被撞桥墩墩顶受上部结构的约束作用对撞击响应的影响较为显著。分析上部主梁结构等效约束刚度与被撞桥墩船撞力及墩顶位移的关系并与欧洲规范和铁路规范进行了比较。建立了峰值撞击力简化计算公式,该公式在欧洲规范的基础上增加考虑了桥墩侧向刚度、船舶质量及船艏刚度等因素,与其他规范公式在改变不同参数的情况下进行了比较,验证了其具有较好的适用性。

基于车-桥随机振动模型的简支梁桥墩顶垂向动反力特征研究

为研究高速铁路简支梁桥墩顶垂向动反力的随机性特征,基于虚拟激励法和有限元方法,建立了列车-轨道-桥梁耦合系统竖向随机振动模型。采用多体动力学理论建立具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统列车模型;采用有限元方法建立轨道-桥梁有限元模型;基于等效Hertz线性轮轨接触关系建立列车-轨道-桥梁耦合系统动力学方程。通过虚拟激励法将轨道高低不平顺转化为一系列简谐不平顺的叠加,将非平稳随机振动问题转化为确定性时间历程问题,推导了列车-轨道-桥梁耦合时变系统随机振动计算模型。基于该计算模型,以五跨32 m预应力混凝土简支箱梁桥为研究对象,研究了轨道不平顺和车速对墩顶垂向动反力随机特征的影响。结果表明:墩顶垂向动反力受列车轴重引起的确定性激励控制,轨道不平顺随机激励对其影响显著;不同轨道不平顺随机激励下墩顶动反力均方根(σ)不同,基于3σ法得到的限值(μ±3σ)相差较大;随着车速的增大,墩顶动反力均方根(σ)逐渐增大。

变截面高墩墩顶位移计算

由于山区的地形特点,新建高速公路存在大量高墩,墩顶位移作为设计的一项控制指标,必须进行精确验算。每个桥墩都建立模型来进行验算,计算工作量较大。通过对墩顶位移的推导提出位移计算公式,将大大的减少计算工作量,有利于提高设计效率。采用提出的计算公式与有限元模型计算结果较接近,精度较高。