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。

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。

公铁同层超大挑臂钢箱梁制造技术研究

“高强、轻型、整体、大跨度、新结构”是我国桥梁的重要发展方向。珠机城际金海特大桥是国内首座公铁同层合建跨海大桥,钢箱梁桥面宽为49.6m,挑臂长为16m,均为国内桥梁之最。钢箱梁的超大挑臂制造及在支墩位置与钢塔、桥墩多接口固结的复杂结构制造的高精度要求,对工厂工艺提出了更高要求。对大结构、大尺寸、多接口钢箱梁结构制造技术进行深化研究,以期解决钢结构桥梁行业高精度制造控制难题,提高钢桥间匹配程度及结构连续性,保障桥梁制造质量。

公铁同层大挑臂钢箱梁正交异性桥面板疲劳特性研究

为深化认识大挑臂钢箱梁正交异性钢桥面板的疲劳问题,以世界首座公铁同层大挑臂钢箱梁斜拉桥——金海大桥为背景,采用ANSYS软件建立钢箱梁节段精细化有限元模型,分析了多种工况下箱梁在有挑臂和无挑臂处顶板、U肋及横隔板关键疲劳细节的应力状态、应力影响面等,并对比分析了箱梁疲劳特性在横桥向的差异。结果表明,大挑臂钢箱梁的顶板-U肋细节应力影响面长宽约为2个U肋和2道横隔板,与普通闭口钢箱梁无异,而横隔板-U肋细节应力影响面长宽约为7个U肋和3道横隔板,远超普通闭口钢箱梁同类细节应力影响范围;箱梁在不同区域的部分同类疲劳细节受力状态存在明显差异,沿纵桥向,分别在有挑臂和无挑臂处的横隔板开孔底边细节应力差距高达85.4%;沿横桥向,靠近箱梁中心线的内侧车道为最不利加载车道,该车道内横隔板侧边开孔细节最不利应力幅可高出其他车道57%;箱梁各疲劳细节对轮载横向分布位置十分敏感,其沿横桥向疲劳特性差异主要由横梁整体弯剪变形引起,同时,邻车道疲劳荷载对横隔板侧边开孔细节应力幅影响超过38%。因此,多车效应不宜忽略,根据重车车流量统计推算,本桥多车效应系数建议取值1.05。

挑臂长度对钢桁梁颤振稳定性的影响

基于数值模拟方法研究挑臂长度对钢桁梁悬索桥的颤振稳定性影响.通过风洞试验测试不同攻角下某悬索桥钢桁梁原设计断面(挑臂长度L为0.947 m)的颤振稳定性,并与CFD结果对比,验证了数值方法的可靠性.然后对同一折减风速下单个周期气动力输入的能量值大小以及流场的演变规律进行研究,得到不同的挑臂长度(0.0L,0.5L,1.0L,1.5L)对钢桁梁颤振稳定性的影响.结果表明:正攻角下,挑臂长度对钢桁梁的颤振稳定性影响不明显,而0°攻角及负攻角下,挑臂长度为1.5L的钢桁梁断面颤振稳定性显著优于其他工况.0°攻角钢桁梁上表面旋涡的运动导致的压强变化以及下表面迎风侧压力值的变化成为气动力的主导因素,气动力方向与钢桁梁运动方向相同,促进扭转振动发散,而增大挑臂的长度削弱了上表面旋涡的尺度,并在挑臂处形成了强度大小相对稳定的压强区.负攻角钢桁梁上表面无明显旋涡,下表面旋涡的演变及压力变化成为颤振发散的主导因素,增加挑臂能削弱下表面旋涡的尺度和强度,并在迎风侧挑臂的下表面处持续形成稳定的负压区,气动力输入的能量值为负.

挑臂式钢箱梁面板-中纵梁构造细节疲劳性能研究及构造参数分析

为研究挑臂式面板-中纵梁构造细节的疲劳特性,运用大型通用有限元软件ANSYS建立精细化分析模型,结合热点应力法、Palmgren-Miner线性累积损伤理论及雨流计数法对该构造细节进行横纵向疲劳车加载应力结果计算分析,并开展构造参数影响研究。研究结果表明,轮载作用下该细节经历多次应力循环,应力影响线具有明显的轴重识别效果,采用横向应力/竖向应力研究其疲劳特性是合适的;该细节面板焊趾较腹板焊趾应力水平高,更易发生疲劳开裂,而腹板处焊趾具有无限寿命;面板厚度从12 mm增加到20 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力分别降低55%和40%,中纵梁腹板与附近U肋的间距从250 mm增加到400 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力增幅达61%和58%,而中纵梁腹板厚度从12 mm变化到20 mm,面板焊趾处和腹板焊趾处的热点应力基本不变,维持在53 MPa和22 MPa左右。建议在充分考虑安全性和经济性的情况下,合理选择面板厚度及中纵梁腹板与附近U肋的间距以提高面板-中纵梁构造细节的疲劳寿命。

贝雷悬臂支架体系在大挑臂盖梁施工中的应用

以左岸大道盖梁施工为例,通过对特定条件下盖梁支架体系方案进行研究,介绍了在长江漫滩地高空盖梁施工时,穿心棒贝雷悬臂组合支架体系的设计与施工技术,得出了该支架体系的结构优点和施工要点,可为后续同类结构施工提供参考。

大挑臂横梁悬浇连续箱梁桥设计要点及受力特性研究

相对于常规的悬浇箱梁及整体现浇的挑臂横梁结构而言,挑臂横梁悬浇连续箱梁桥在城市高架桥建设中具有更好的适应能力。本文结合工程实例介绍某高速上的一座大挑臂横梁悬浇连续箱梁桥,阐述其设计要点,并通过结构分析研究其受力特点及结构性能,为同类结构的设计及建设提供参考。结果表明,相对于常规的整体现浇挑臂横梁,该类型结构挑臂横梁在自重作用下将引起更大的弯矩;成桥状态下横梁扭矩值较小,不控制设计;横梁钢束张拉批次对施工期间横梁应力影响较大;悬臂施工状态下不平衡荷载引起的横梁扭矩较大,宜通过监测横梁扭转角来控制施工过程中的横梁扭矩。

大挑臂预应力混凝土箱梁汽车荷载偏载效应研究

以大挑臂预应力混凝土箱梁为背景,研究多车道汽车荷载在横向不同加载位置对结构的影响。采用大型通用有限元程序ANSYS建立全桥实体模型,对汽车荷载的偏载效应进行分析。通过对不同车道数汽车荷载对称布载和偏载布载的对比分析,得到了不同车道数加载时结构偏载系数,并在此基础上提出了基于多车道数的偏载效应修正方法。该类型桥梁汽车荷载偏载系数在1.18~1.34之间。

城市互通立交现浇大挑臂盖梁施工技术浅析

城市是人口、产业集聚之地,随着社会经济的高速发展,城市高速公路网在城市交通中的重要地位日益显现。但相比于乡村野外,城市立交枢纽(互通桥梁)的建造,面对的施工环境较为复杂。交通行车、人口密集、设施繁杂等众多因素,增加了施工的安全风险及难度,给城市互通立交施工带来了极大的挑战和压力。本文以广佛肇高速公路广州石井至肇庆大旺(广州段)SG01合同段朝阳互通立交主线桥现浇大挑臂盖梁施工为例,通过介绍钢管柱+H型钢梁支架施工现浇大挑臂盖梁的工艺技术,希望为今后城市施工类似桥梁下部结构提供借鉴和经验。

带挑臂箱梁涡振气动控制试验

为尝试一种有效控制带挑臂箱梁涡振的气动措施,以某叠合箱梁斜拉桥为背景,在同济大学TJ-1边界层风洞进行了1∶50缩尺模型10个工况的对比试验,研究移动检修轨道、增设不同形式的导流板和扰流板等气动措施的抑振效果.结果表明:带挑臂箱梁涡振振幅随着风攻角增大而增大,涡振性能对风攻角比较敏感;导流板可能会增大带挑臂箱梁涡振振幅,导流板的夹角和水平板的宽度是影响抑振效果的关键因素,夹角越大,水平板越宽,抑振效果越好;在设有导流板的情况下,检修轨道对带挑臂箱梁涡振性能没有影响,移动检修轨道没有抑振效果;扰流板对带挑臂箱梁抑振效果明显,在一定范围内扰流板越宽抑振效果越明显,而且扰流板对涡振的控制效果同风攻角有密切关系.

带有挑臂的双层钢桁悬索桥颤振性能风洞试验

为了提高加劲梁的颤振性能,针对某三塔两跨公铁两用悬索桥进行了节段模型风洞试验,探讨了多种气动措施对加劲梁颤振临界风速的影响。结果显示,在三种风攻角下,常规气动措施如增加上下桥面板中央稳定板、铁路道板及检修道开槽等措施降低了加劲梁的颤振临界风速,封闭铁路挑臂并给合上桥面板上、下中央稳定板后,加劲梁在三种风攻角下的颤振性能均大幅提高,使颤振临界风速满足要求。相关结论可为类似桥梁断面的颤振优化提供借鉴。

大挑臂结合梁节段模型剪拔试验研究

简要介绍了大悬臂钢 -混凝土结合梁节段模型剪拔试验概况 ,测出了剪力钉上拔力的大小与分布规律 ,得出了剪拔复合受力情况下剪力钉受力行为 ,指出了防止钢梁与混凝土板剥离的途径 ,为大悬臂结合梁结构的设计提供了依据 .

大挑臂生态景观桥设计研究

东太湖水域辽阔,泄洪通道宽,是典型的自然生态环境保护区。多跨大挑臂连续梁结构造型轻盈,气势恢宏。东太湖大桥主要通过"型、光、声、水、绿"五元素将现代的大桥建筑、吴越古韵的双重风格及东太湖自然山水完美融合,充分体现桥梁建筑理念及工艺,打造出一座将东太湖之美与姑苏繁荣完美过渡的生态景观桥。为了合理处理大桥与防洪通道的关系,对防洪堤调整方案进行比选。为了保护太湖水域环境,桥面雨污水通过设置在箱梁挑臂下雨水管收集后排入桥头附近设置的调蓄池后统一纳入市政管网。实施结果表明:所选结构形式、景观方案合理,且为桥梁排水提供了新思路。

公铁平层合建多塔斜拉桥大挑臂式钢箱梁设计

珠机城际金海特大桥主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5) m四塔三主跨斜拉桥,为国内首座公铁平层合建的多塔斜拉桥。主梁采用一种新型的大挑臂式钢箱梁结构,由中间主箱加两侧挑臂组成,中间布置荷载较重的双线城际列车,两侧布置荷载较轻的高速公路,桥面宽度达49.6 m。挑臂式钢箱梁结构形式新颖,构造较复杂,杆件和节点多,对其总体设计、构造细节进行详细阐述;为研究其受力性能,建立精细化有限元模型开展局部应力分析。计算结果表明:挑臂式钢箱梁设计合理,各构件受力良好,节点位置未出现较大的应力集中现象,结构安全可靠。挑臂式钢箱梁结构轻盈,具有良好的经济性和美观性。

大挑臂桥墩应用研究

为确保大挑臂桥墩受力安全,结合具体工程,对净悬臂达12.22 m的大挑臂桥墩设计利用MIDAS/Civil进行平面杆系模型计算,利用ANSYS进行三维实体模型计算,并对结果进行相互校和比较.结果表明,通过合理的结构设计,大挑臂桥墩受力满足规范要求.目前该项目已经通车两年,使用状况良好,对其他类似工程有借鉴意义.

大挑臂复合截面节段梁后装挑臂纵向预应力效应研究

以3×50m大挑臂复合截面节段梁为背景,通过建立空间杆系及实体有限元模型,针对复合截面节段梁特有的后装挑臂,对其纵向预应力效应进行研究,分析不同钢束类型及横向位置的后张拉效应,并推荐了合理的后张拉钢束布置形式。

关于大挑臂桥墩盖梁简化模型的精度验证

连云港跨海大桥下部因桥下景观需要多采用矩形桥墩大挑臂盖梁结构,大挑臂盖梁在设计过程中存在一些问题,如上部荷载传递方式、挑臂根部剪切变形、挑臂根部应力集中及钢束张拉方式等。基于上述存在的问题,建立了全桥有限元板—实体模型和简化的盖梁杆系模型,通过两种模型的对比,对简化模型的精度进行验证。经过验证,简化模型的精度达到设计要求,其具有工程实践意义。

带集中质量的挑臂梁在基础运动时的动力响应

讨论了带集中质量的挑臂梁在基础运动时的动力响应问题。将挑臂梁离散为简支段和外伸段二个均匀、等厚度梁。用初参数表示在段梁的一般解，并使它们满足边界条件和相邻间的物理和几何连续条件，得到了解析形成的自由振动频率方程和振形函数。在此基础上得到了挑臂梁在基础运动时的动力响应的最终解。

钢箱梁挑臂及钢护栏安装两用型移动操作平台设计与应用

针对钢箱梁挑臂和钢护栏在城市复杂施工条件下遇到的难题,对传统的钢箱梁挑臂和钢护栏操作平台进行了研究,为减少挑臂及钢护栏施工工期、消除临边施工安全隐患和解决占用现有道路的问题。以武汉常青路改造工程为例,介绍了钢箱梁挑臂和钢护栏两用型移动操作平台的结构设计、构造组成、使用流程、注意事项、优点等。