异步挂篮在大跨径波形钢腹板箱型组合梁中的施工应用

文章以武汉至松滋高速公路武汉段项目施工为例,该项目通顺河3号特大桥设计为(95+170+95)m波形钢腹板箱型组合梁。作为项目关键控制性工程,工期要求紧,项目创新采用新型异步挂篮,实现了波形钢腹板箱型组合梁N-1、N、N+1节段流水化作业,同时水平运输小车配合异步挂篮,有效解决了波形钢腹板水平运输及安装问题,在安全、质量、进度、成本等方面取得了良好的施工效果。

多梁式波形钢腹板工字钢组合梁荷载横向分布系数研究

为探讨多梁式波形钢腹板工字钢组合梁横向分布系数计算方法,同时考虑波形钢腹板抗扭刚度、剪切变形及钢混滑移效应,对传统的偏心压力法、修正偏心压力法及刚接梁法进行修正,并结合有限元模型通过一座典型的4主梁波形钢腹板工字钢组合梁桥对比分析了上述方法的适用性,最后基于参数分析研究了横隔板数量及刚度对其横向荷载分布系数的影响。结果表明,考虑剪切变形及滑移效应的刚接梁法得到的荷载横向分布系数与有限元值符合最好;当桥梁宽跨比小于2时,宜采用刚接梁法计算各主梁荷载横向分布系数,当宽跨比大于2时,宜采用更为简洁的修正偏心压力法进行计算;横隔板的设置可改善各主梁荷载横向均匀分布,但跨间横隔板间距和刚度对其荷载横向分布系数影响较小,实桥设计时可仅在端部及跨中位置布置横隔板,横隔板刚度及其余部位横隔板数量可根据结构稳定性要求进行布置。

浅议波形钢腹板钢混组合梁的支架法施工技术

为分析支架法在波形钢腹板-混凝土组合箱梁桥施工中的应用,文章以我国西北地区某公路的天桥为研究对象,研究了支架法在实际工程中的施工过程与质量控制标准。基于项目实际情况的分析,结合钢材预处理精度、构件加工误差、钢箱梁组装工艺、防腐涂装设计等,指出钢箱梁的设计应充分考虑现场实际条件控制构件的加工与组装误差,并依据服役条件设计适宜的防腐涂装,以提高桥梁耐久性。以支架法的实际施工过程为例,通过分析支架搭设及预压、钢箱梁吊装施工、桥面板及支点处混凝土施工等关键施工工艺,总结了对应工艺流程及质量控制标准。研究结果表明:结合现场条件细化钢箱梁的设计流程,严格控制钢箱梁的加工与组装精度,采用支架法进行波形腹板钢箱-混凝土组合梁的施工,可实现高质量控制精度、成本、规范化程度。

基于异步悬臂浇筑的波形钢腹板组合梁桥腹板先行架设研究

达摩沟大桥主桥为主跨105 m的双幅波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥,采用异步悬臂浇筑法施工。针对该桥波形钢腹板架设工作面多、人员调度紧张的问题,基于传统异步悬臂浇筑方案,提出在悬臂初期同时架设2个节段波形钢腹板的优化方案,并通过先行架设腹板的线形控制分析确定采用优化方案的可行节段范围。为验证优化方案的可行性与适应性,采用有限元软件Abaqus建立实体模型模拟其施工过程,对比分析异步悬臂浇筑施工优化前、后结构的受力与变形,并进行实桥应用。结果表明:优化方案下先行架设2个节段腹板的可行范围为2~6号节段,相邻节段腹板的预拱度最大调整值为6.4 mm,优化方案对各节段顶板与底板应力、相邻腹板剪应力及变形的影响均较小,且应力计算值均小于规范要求的强度设计值。施工中偏安全考虑仅在右幅1号墩2~4号节段采用优化方案施工,腹板高程均在可调节范围内,且腹板变形实测值与有限元值吻合良好,证明了优化方案的可行性及适用性。

波形钢腹板组合梁桥异步施工控制探析

为明确采用异步施工法进行波形钢腹板组合梁桥施工时在施工阶段及成桥后线形、应力控制要点,以某跨河桥梁为例,应用MIDAS/Civil有限元软件构建桥梁上部结构分析模型,对异步施工与普通悬浇施工受力、位移等展开模拟与比较;进而对异步施工过程中关键控制截面顶底板位移及应力模拟值和实测值进行对比分析。结果表明,在加强施工线形及应力控制后,波形钢腹板组合梁桥异步施工法下荷载分布更为合理,在施工工效、结构安全及经济性方面均具有显著优势。

波形钢腹板组合梁桥同步异位法施工控制探析

为明确同步异位法在波形钢腹板组合箱梁桥施工中应用的要点,以某桥梁工程为例,首先分析了同步异位法的技术优势,对施工工艺进行调整;然后应用MIDAS/Civil软件构建组合箱梁桥有限元模型,对最大悬臂状态及成桥状态下结构应力、轴力、弯矩等取值情况展开模拟分析;最后通过布置施工监测网,对不同施工阶段预拱度、线形及应力控制结果进行比较分析。结果表明,组合箱梁桥所采用的同步异位法施工工艺合理适用,施工监测网及测点的布设较为合理,各施工阶段参数监测结果和模拟结果基本吻合,可为桥梁施工质量控制提供有效保障。

波形钢腹板组合梁桥同步异位法施工控制要点分析

为探究同步异位法在波形钢腹板组合箱梁桥施工中应用的技术要点,以具体的桥梁工程为例,对同步异位法的技术优势进行分析;应用MIDAS/Civil软件构建起组合箱梁桥有限元模型,对最大悬臂状态及成桥状态下结构应力、轴力、弯矩等取值情况进行模拟分析;布置施工监测网,对不同施工阶段预拱度、线形及应力控制结果进行比较分析。分析结果表明,同步异位法施工工艺适用于组合箱梁桥;施工监测网及测点的布设科学合理,各施工阶段相关参数监测值和模拟值基本吻合,为桥梁施工质量控制提供了可靠保证。

改善型波形钢腹板PC组合梁抗弯强度试验研究

传统的波形钢腹板PC组合梁,在荷载长期作用下,易产生挠度过大的问题,从而影响桥梁安全。为了改善这一情况,提出了一种新型的波形钢腹板PC组合梁——改善型波形钢腹板PC组合梁,并依据传统力学理论,采用实验结合有限元方法,对改善型波形钢腹板PC组合梁的抗弯性能进行研究。研究结果表明:改善型波形钢腹板PC组合梁较传统波形钢腹板PC组合梁具有更大的抗弯极限承载力、更大的抗弯刚度、更好的抗裂性等等,并且能较大程度地改善传统波形钢腹板PC组合梁挠度过大问题。

采用箱形GFRP肋板的波形钢腹板-钢底板组合梁剪力滞效应研究

以采用箱形GFRP肋板的波形钢腹板-钢底板组合梁为研究对象,对其进行剪力滞效应分析。建立了考虑界面滑移效应的波形钢腹板-钢底板组合梁有限元模型,通过变化GFRP肋板高度、GFRP肋板宽度、连接件刚度、宽跨比研究了GFRP箱形肋板空腔对组合梁剪力滞效应的影响。研究表明:采用GFRP箱形肋板的组合梁剪力滞效应要高于传统的混凝土板组合梁,剪力滞系数受GFRP肋板高度、GFRP肋板宽度、连接件刚度、宽跨比影响,对于宽跨比较大的组合梁可以采用箱形肋填充混凝土的方式降低剪力滞效应。

波形钢腹板组合梁桥异步浇筑线形计算及工作面长度分析

多工作面异步浇筑法作为波形钢腹板组合梁桥的一种高效建造方法,得到了国内多个工程项目的推广应用。基于施工过程中N-1节段顶板、N节段底板、N+1节段波形钢腹板形成的异步工作面,研究了每个工作面的长度参数对施工线形的影响。首先,提出线形简化计算方法,通过推导悬臂前端变形预测公式,建立了工程实例的有限元模型,随后结合现场监测数据,验证了计算公式的正确性;其次,分析N节段底板、N-1节段顶板的工作面浇筑长度分别为3.2、4.8、6.4 m组合时对施工线形的影响,根据波形钢腹板线形可调范围,确定了N+1节段波形钢腹板工作面吊设的适用长度。分析结果表明:提出的线形简化计算方法可以有效预测异步周期内的阶段变形量;以成桥目标线形为目标,3.2 m短浇筑工作面组的阶段变形值明显小于6.4 m长浇筑工作面组,其可控性更高,但会相应延长异步施工周期、增加施工成本;吊设工作面设置为对波形钢腹板吊装节段长度的扩充,受到相邻腹板可调范围的影响,实例中的2~6号节段在异步周期内可延长吊设工作面。

考虑波形腹板剪切的端部固支组合梁挠度分析

波形钢腹板组合梁因其优良性能得到广泛应用,其挠度问题是研究的重点之一,近年来我国对波形钢腹板组合梁挠度计算方法的研究虽有长足的进步,但多集中于静定结构,并且端部固支的超静定结构体系在桥梁工程中应用广泛。为了探讨不同支承下波形钢腹板组合梁滑移附加挠度变化的规律,并为波形钢腹板组合梁的后续研究提供理论基础和参考,在足够刚度的前提下将端部固支波形钢腹板梁简化为两端固支和一端固支一端活动铰支的端部约束条件,推导了其考虑滑移和腹板剪切变形影响时的跨中挠度计算公式,找到适用于实际桥型的挠度计算方法;基于试验梁和有限元模型对本文公式进行了验证,结果表明:端部固支波形钢腹板组合梁的滑移附加挠度占比随剪切刚度的变化趋势显著区别于一端固定铰支一端活动铰支的抛物线型而呈线性变化;不对称约束放大了波形钢腹板组合梁腹板的剪切变形和滑移效应。

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%。

单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究

为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。

波形腹板组合梁桥大节段异步浇筑施工分析

波形腹板组合梁桥异步浇筑施工以波形钢腹板作为挂篮主要承重构件,将节段顶、底板混凝土与腹板划分成多个独立工作面,是一种新型高效的施工方法。为研究悬臂大节段波形腹板在挂篮异步施工过程中的安全、可靠性,通过实际工程——北京达摩沟大桥,利用Midas Civil建立全桥模型,对施工全过程进行整体分析,并结合该桥大节段长悬臂腹板支撑挂篮受力的特点,利用ABAQUS建立关键工况局部模型,研究腹板节段长度对异步浇筑线形控制的影响,推导节段变形计算公式。结果表明:施工全过程结构受力安全,腹板悬臂长度对浇筑前后所在节段的变形影响较大,异步浇筑过程结构呈现悬臂根部至N-1节段、N节段、N+1节段3个区域不同的受力模式,提出的变形计算公式理论值与施工实际下挠值吻合较好,可为该类桥型的异步浇筑施工提供参考。

波形钢腹板组合梁双开孔钢板连接件横向抗弯性能研究

为研究波形钢腹板组合梁双开孔钢板连接件的横向抗弯性能,以地约科1号大桥(波形钢腹板连续刚构桥)为背景,分析波形钢腹板与混凝土顶板双开孔钢板连接件(简称“T-PBL连接件”)在横向弯矩作用下的破坏模式及抗弯性能。以穿孔钢筋直径为变量,设计了3个试件,进行横向抗弯静力试验,并将试验值与现行《波形钢腹板组合梁桥技术标准》(CJJ/T 272-2017)中的理论值进行对比。结果表明:穿孔钢筋直径对T-PBL连接件试件破坏形态影响较小,在横向弯矩作用下试件的破坏形态均为受拉侧底部混凝土拉裂,同时受拉侧混凝土与钢翼缘板发生较大的剥离;试件的荷载~位移曲线分为弹性阶段、弹塑性阶段和屈服阶段;增大穿孔钢筋直径可以提高T-PBL连接件试件横向抗弯承载力,现行行业标准中对于T-PBL连接件的横向抗弯承载力计算方法较为保守,尤其对于大直径的穿孔钢筋试件,其安全储备较高。

波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力模型试验及建议公式

为研究波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力增量的影响因素和计算方法,开展了体外预应力波形钢腹板组合梁的抗弯承载力试验,建立了非线性数值模型,分析了各参数对体外预应力极限应力增量的影响规律.基于Pannell模型和参数拟合分析,提出了适用于波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力的建议公式,并与已有试验结果进行对比验证.结果表明:波形钢腹板组合梁具有良好的延性;体外预应力筋应力增量随混凝土强度的增加而线性增加,随受拉区普通钢筋面积和强度、体外预应力筋初始有效应力及跨高比的增加而线性减小;跨中加载与三分点加载方式下极限应力增量的比值为0. 87;等效塑性铰长度和中性轴高度比值的均值为17. 74.

波形钢腹板预应力组合梁桥上部结构施工技术

波形钢腹板预应力组合梁桥由于其自重轻、跨高比大、抗震性能好、造型优美等优点,近年来被广泛应用于世界各地新建桥梁工程中。其最大特点是以钢腹板替代了混凝土腹板,以预应力体外索代替了腹板体内索,挂篮悬臂现浇是钢腹板桥最常见的施工工法,为进一步总结论述该工法的经济效益合理性和施工安全可靠性,特对该工法中核心施工方案,包括墩梁临时固结、钢腹板加工运输、钢腹板安装与定位、预应力体外索施工等核心施工技术进行详细论述。该工法被完整应用于伊朗德黑兰北方高速公路BR-06特大桥,以此作为应用案例作分析说明。

工字型装配式波形钢腹板组合梁张拉试验研究

郑州市机西高速二期贾鲁河大桥主桥为2×50 m装配式波形钢腹板连续箱梁桥,采用预制装配式施工方法,二次张拉体内预应力束。为研究工字型装配式波形钢腹板组合梁在预应力张拉阶段的受力性能,以该桥主桥为背景,制作工字型装配式波形钢腹板组合梁试验梁,实测了预应力钢束张拉阶段试验梁的挠度和波形钢腹板的应变,并与有限元计算和理论分析结果进行对比。结果表明:张拉底板预应力钢束时,波形钢腹板纵向力值较小,接近于0;波形钢腹板几乎不承受轴向力,易被压缩使得预应力能有效地施加在混凝土顶、底板上,从而提高预应力施加效率;张拉试验完成后,单片试验梁上挠值较小,可确保所有的工字梁均基本处于同一平面,可减小施工现场工字梁组合成箱梁过程中的施工误差。

波形钢腹板PC组合梁桥前吊后托模架设计及应用研究

文章根据广西飞龙大桥的桥梁工程经验,在模架关键点上进行技术改进和工艺优化,模架后托部分采用了预应力锚固牛腿支架作为支撑,结合贝雷梁完成对1#节段施工平台搭设,并结合挂篮前吊施工,形成前吊后托体系。整个施工工艺流程方便简单,能有效缩短施工时间,提高材料周转率,具有良好的社会效益和经济效益。研究成果可为同类型的波形钢腹板桥梁施工提供参考和依据。

波形钢腹板PC组合梁桥设计

为系统地阐述波形钢腹板PC组合梁桥预应力体系及钢腹板构造特点,着重分析箱梁轴向变形、钢腹板局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性和扭转力学特性,以某跨河大桥为例,对包括主梁、波形钢腹板、剪力键等在内的上部结构设计进行分析探讨;并通过静载试验对挠度及应力实测值和计算值进行比较分析。结果表明,在试验荷载工况下,实测挠度及应力值均满足规范要求,设计方案科学合理,可为同类工程提供借鉴。