山区铁路不对称连续钢桁梁柔性拱桥主梁设计

研究目的:钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称钢桁梁柔性拱桥式方案,为山区铁路桥梁选型拓宽思路。研究结论:(1)采用(216+144)m不对称连续钢桁梁柔性拱桥方案,适用于桥址处的建设条件;(2)通过建立有限元模型,对本桥进行静力和动力计算分析,表明本桥结构刚度、杆件强度等各项力学性能均可满足规范的要求;(3)桥面系采用纵横梁桥面体系,纵梁上设置道砟槽板,减轻了桥面系自重,解决了桥面系后期维修和更换的难题;(4)本桥采用塔架扣索施工方案,解决了悬拼过程主桁架应力及变形过大的难题;(5)本桥形式新颖、结构合理、造型美观、节省材料,对山区地形桥梁设计具有借鉴意义。

下承式钢桁梁柔性拱桥拱肋施工探析

为探析下承式钢桁梁柔性拱桥拱肋施工工艺,以某跨江大桥为例,提出拱肋竖转方案,在介绍方案实施思路后,应用MIDAS/Civil有限元程序对全桥施工过程及拱肋竖转进行计算,进而介绍包括拱肋布置、索塔、拉索、牵引系统、后锚结构等柔性拱竖转体系,并分析拱肋竖转施工要点。结果表明,拱肋竖转方案在结构受力、工期、施工风险及临时结构用量等方面均具有显著优势,对下承式钢桁梁柔性拱桥拱肋施工较为适用。

大跨度超长联钢桁梁柔性拱桥施工监控研究

雄商高铁黄河特大桥主桥(60+80+4×260+280+80+60)m连续钢桁梁柔性拱为大跨长联型桁梁和拱组合体系结构,施工工序复杂,体系转换频繁,施工控制难度大,文章以此为例,对该桥施工控制重难点进行剖析,运用MIDAS Civil软件建立全桥有限元空间模型,并提取一次成桥下的变形情况与设计值进行对比,验证模型参数的正确性。通过结构仿真模拟计算,得到该桥施工过程中的受力、变形、参数敏感性等情况,结合计算结果对桥梁的监测内容和把控要点进行论述,为大桥的顺利施工、合龙并达到设计的目标成桥状态提供了保证。

无下加劲弦钢桁梁柔性拱力学性能

传统的钢桁梁柔性拱为提高结构刚度,一般采用下加劲弦,主要适用于悬拼的施工方案;取消下加劲弦之后,可采用顶推的施工方案,降低纵断面,减少工程总投资,其适用性更加广阔,但其结构力学性能将产生一定的变化。论文以合肥枢纽南环线跨合宁高速115+230+115 m无下加劲弦钢桁梁柔性拱为基础,对其结构设计和带拱顶推施工进行研究,深入分析了该结构整体及节点力学行为和车桥耦合振动特性,探讨了正交异性复合钢桥面板首次在铁路桥上的应用成果。本桥不仅为国内最大跨度无下加劲弦钢桁梁柔性拱,而且率先于铁路桥梁中使用复合钢桥面板,并在国内首创"带拱顶推,拱脚合龙"施工方案,对同类型桥梁设计施工具有较大的参考和推广价值。

大跨度铁路下承式钢桁梁柔性拱桥稳定性研究

基于洪奇沥水道特大桥主跨为2×360m的大跨度下承式钢桁架柔性拱桥建立有限元模型,考虑结构的几何初始偏位、几何和材料的双重非线性以及温度因素,进行施工阶段和运营阶段的稳定性分析。结果表明:该桥失稳形式为拱肋整体面内失稳;仅考虑几何非线性时,结构的稳定系数降低10.53%;考虑几何和材料双重非线性时,稳定系数降低73.9%,并随几何初始偏位的增大进一步减小;拱肋施加1/3000—1/1000计算跨径的初始横向位移时,结构的稳定系数降低0.38%—5.66%;钢桁梁受材料非线性影响显著,拱肋次之,纵横梁最小;温度变化对结构的稳定性影响较小,当温度上升60℃时,结构的稳定系数增加0.72%,当温度下降15℃时,结构的稳定系数降低0.19%。各种因素下最不利稳定系数为2.39,桥梁结构总体稳定性良好。

高铁大跨度钢桁梁拱桥柔性拱安装抗风措施研究

新建银西高铁银川机场黄河特大桥主桁为2联3×168m下承式连续钢桁梁柔性拱结构,采用墩梁同步、先梁后拱的方案施工。为提高施工阶段吊杆的横向刚度,在基于风洞试验实测三分力系数的基础上,采用MIDAS Civil软件建立施工阶段的有限元模型,分析拱肋安装阶段的静风响应,基于分析结果提出了地锚式和自锚式2种横向抗风方案,并优化抗风方案。结果表明:在静风荷载作用下,合龙前柔性拱的杆件应力会超过规范容许值,且横向位移较大,将引起结构横向失稳;2种方案均能有效抑制柔性拱的静风响应,出于施工便捷的考虑,该桥采用自锚式抗风方案;对该方案的布索方式优化后,施工阶段柔性拱的最大静风应力减小到162.2MPa,满足规范要求。

大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥极限承载能力研究

研究目的:钢桁梁柔性拱桥具有强大的承载能力及跨越能力,也是大跨度铁路桥梁常用桥型之一,其跨度不断发展。针对铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力问题,本文同时采用MIDAS及ANSYS两种有限元软件建立一座双主跨360 m的大跨径下承式钢桁梁拱桥的有限元模型,通过对比双主跨满载等三个荷载工况的线弹性承载力分析,并考虑结构几何非线性、几何与材料双重非线性的影响,系统分析大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力。研究结论:(1)由线弹性承载力的计算对比分析可知,实际结构在恒载+主跨满载的工况下,结构的受力最不利杆件为拱肋及主桁上弦杆和斜腹杆部分,杆件应力达到屈服时的承载力系数最小为2.06;(2)线弹性极限稳定承载系数介于10.64～12.46,均为拱肋的整体失稳破坏,最不利的荷载工况为恒载+主跨活载,表明桥梁结构的稳定承载力远大于杆件强度承载力;(3)考虑p-Δ效应与整体、局部几何偏位初始缺陷后,计算得到的稳定承载系数依次降低至2.75、2.65,表明几何偏位初始缺陷会显著降低极限稳定承载能力,考虑材料非线性后极限稳定承载力系数进一步降低至2.20;(4)验证了桥梁结构具有良好的稳定承载能力及构件强度承载能力,可为类似桥梁极限承载能力分析提供参考。

厦深铁路榕江特大桥连续钢桁梁柔性拱组合桥成桥静、动载试验及结构性能研究

厦深铁路榕江特大桥(110+2×220+110)m连续钢桁梁柔性拱桥系同类结构中最大跨度结构,介绍理论分析和成桥桥静、动载试验方法,进而以构件应力、结构变位和刚度、结构的自振频率、振型、阻尼比、动力系数、振幅动态参数为主要对象,对结构的性能进行评价,研究结果表明:该结构符合规范和使用要求。结合试验结果中横向基频高于理论值和大吨位支座在活载作用下水平变位基本为0的现象,对正交异性整体钢桥面的有限元模型模拟精度、活动支座模型模拟等进行了深层次探讨,提出理论模型建立中避免弱化桥面板刚度和应重视支座实际变位情况的具体建议,对同类结构具有参考价值。

大跨度钢桁梁柔性拱拱肋施工方案研究

南沙港铁路洪奇沥水道桥为主跨360m的下承式钢桁梁柔性拱桥,钢桁梁采用华伦式,柔性拱采用焊接箱形截面。由于拱肋结构的特殊性,其柔度大,提出拱肋竖转方案和两侧原位拼装中间部分提升后合龙的"三大段+提升"方案,采用有限元软件对2种方案进行全桥施工过程分析计算,特别是拱肋施工过程中的稳定性。结合结构受力、临时结构的用量、工期、施工风险等方面的对比分析,"三大段+提升"方案不但节约了工期和临时结构的投入,同时避免了拱肋在施工中容易失稳的不利因素,保证了结构在施工过程中的安全性,最终确定该桥钢拱采用"三大段+提升"方案。

大跨度钢桁梁柔性拱桥稳定性能研究

某跨径布置为(130+338+338+130)m的钢桁梁柔性拱双线铁路桥,其跨度和建设规模在同类桥梁中均属于最大,稳定性问题更为突出,设计难度高。研究在恒载和活载作用下的一类稳定性和二类稳定性。研究结论:(1)一类稳定过高地估计本桥的承载能力,不能作为承载能力的设计依据;(2)二类稳定非线性特征主要表现为材料非线性,几何非线性的影响可以忽略;(3)加载方式对稳定性分析有较大影响,隔跨布置活载时是最不利的受力状态,全桥满布活载时是最理想的受力状态;(4)具备足够的安全储备,结构设计合理。

大跨度钢桁梁-拱组合结构拱肋架设关键技术

为解决大跨度钢桁梁-拱组合结构中拱肋架设存在的问题,本文以清水坪乌江大桥大跨度钢桁梁-拱组合结构拱肋的架设为例,通过介绍钢桁梁-拱组合结构特点,分析了拱肋架设关键施工技术、总体思路,提出通过控制柔性拱在架设、提升、合龙过程中结构体系转换,可以实现大跨度钢桁梁-拱组合结构拱肋架设的可行性和稳定性的观点。

高速铁路大跨度连续钢桁梁柔性拱桥减震研究

在1联(3×168)m连续钢桁梁柔性拱桥设置纵向粘滞阻尼器,采用非线性时程分析方法研究其减震效果。从减小拱脚轴力、墩底内力、墩梁纵向相对位移三方面出发,讨论了粘滞阻尼器各参数对结构地震响应的影响,并与未设置粘滞阻尼器情况下的地震响应进行对比。初选了减震效果较好的阻尼系数C和速度指数ζ,继而在全桥(两联3×168m连续钢桁梁柔性拱)布置该参数的粘滞阻尼器并分析其减震效果。结果表明:固定墩顶的拱脚轴力值在纵向布置粘滞阻尼器后显著减小,而位于活动墩顶的拱脚轴力值个别存在增大情况,且当ζ一定时,C越大减震效果越明显;活动墩顶的墩梁纵向相对位移随ζ的减小和C的增大而减小;以1联连续钢桁梁柔性拱桥为研究对象,所选定的阻尼器在全桥布置后,全桥地震响应的最大正减震率为76.5%,最大负减震率为-21.40%;尽管全桥布置阻尼器后某些位置出现了负减震率,但其地震响应仍然全桥最小;通过对两侧简支钢桁梁粘滞阻尼器的参数优化后,个别位置的地震响应进一步减小,从而提高了全桥的抗震性能。

大跨钢桁梁桥加劲柔性拱施工阶段抗风性能

为研究大跨度钢桁梁柔性拱桥在柔性拱施工阶段的抗风性能,以世界最大跨度的该类桥梁——厦深铁路榕江特大桥为例,对柔性拱施工阶段的抗风性能进行系统分析,研究柔性拱合拢点位置对拱肋抗风性能的影响.基于分析结果开展不同抗风措施的比选和优化,并针对桥梁结构特征提出新型抗风措施.结果表明,柔性拱施工阶段的抗风问题突出,需要采取必要的抗风措施对结构进行临时抗风防护.本文提出的新型抗风措施(内部缆索法)效果明显,为类似工程的抗风设计提供参考.

钢桁梁柔性拱吊装阶段风致效应分析

为探究强风作用下大跨钢桁梁柔性拱在吊装过程中的结构响应,基于振动分析理论推导出结构随施工阶段变化的频率、刚度及质量增长率的关系,并结合钢桁梁柔性拱实例,通过MATLAB脉动风数值模拟与MIDAS/Civil施工阶段仿真计算,分析了柔性拱架设阶段体系的动力特性及风致效应.计算结果表明,脉动风数值模拟与功率谱吻合度较高;增长率关系式能较好反应出结构刚度变化;在柔性拱架设过程中,结构的横向刚度变化显著,并呈现出先减小后增大的趋势,最小值出现在最高拱肋的后续节段.

厦深铁路榕江特大桥主桥连续钢桁梁柔性拱施工关键技术

厦深铁路榕江特大桥主桥为(110+220+220+110)m连续钢桁梁柔性拱桥。主桥钢梁由连续钢桁梁、V形加劲弦钢梁和柔性拱钢梁三部分组成,连续钢桁梁为N形结构,其正交异性整体钢桥面板顶面与下弦杆顶面平齐;柔性拱钢梁由箱形拱肋、吊杆和平联组成,拱肋按二次抛物线布置。针对主桥钢梁结构复杂、连续钢桁梁与柔性拱合龙难度大等技术难题,制定了将连续钢桁梁与柔性拱分层架设、分次合龙的架设方案,先施工连续钢桁梁,再施工柔性拱钢梁。连续钢桁梁用4台全回转架梁起重机,分4个架梁作业面进行架设,分别在两主跨的跨中进行合龙;2个柔性拱钢梁用2台全回转架梁起重机分别从2个柔性拱的外则向主桥中间架设,在主桥中墩处进行对接合龙。

粘滞阻尼器在连续钢桁梁柔性拱桥中的应用研究

采用非线性时程分析法对某高速铁路三跨连续钢桁梁柔性拱桥进行地震响应分析,所涉参数包括墩底剪力、弯矩、拱脚轴力以及墩梁相对位移。结合结构特点,通过设置粘滞阻尼器来进行减震效果研究。对阻尼系数C和速度指数进行了参数敏感性分析,探讨了C和的合理取值。分析结果表明,通过设置粘滞阻尼器可以得到理想的减震效果,其中墩梁相对位移的减震率在65.0%以上,墩底最大弯矩减小了25.82%,拱脚最大轴力减小了28.78%。

连盐铁路灌河特大桥主桥钢桁梁柔性拱施工关键技术

连盐铁路灌河特大桥主桥为(120+228+120)m三跨连续钢桁梁柔性拱桥。针对钢梁空间结构复杂、中跨无法设置临时墩、钢梁合龙与柔性拱合龙难度大等技术难题,制定了由两岸向跨中先梁后拱的安装方案:首先在两岸边墩位置安装龙门吊作为提升站安装前3个节间,在半悬臂状态下拼装钢梁至主墩;然后在全悬臂状态下向中跨拼装钢梁,同时在两主墩上方安装吊索塔架辅助悬臂拼装,平弦梁于跨中合龙;最后用1台全回转架梁吊机从主墩一侧安装柔性拱,在另一侧附近拱脚位置合龙。

合肥南淝河特大桥钢桁梁柔性拱顶推法施工技术与工艺

文章通过对南淝河特大桥现场施工顶推过程记录加以整理和总结,在施工过程中存在的问题加以分析和处理,为其他同类型的桥梁施工提供借鉴。

榕江特大桥钢桁梁柔性拱架设方案比选

针对新建厦深铁路榕江特大桥主桥连续钢桁梁柔性拱的结构特点,结合设备、工期和气候环境等影响因素,对连续钢桁梁的三种施工方案:利用临时塔架及拉索对称悬拼方案、采用临时支墩配合对称悬拼方案和采用临时支墩不对称悬拼方案进行了比选,最终确定采用临时支墩配合对称悬拼的连续钢桁梁柔性拱施工方案,具有施工设备投入少、风险低、工期短等优势,为编制施工组织设计提供了技术支持。

大跨径柔性拱桥钢桁梁桥的施工技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥是世界上最大跨度的公铁两用钢桁梁柔性拱桥,上部结构采用钢性梁柔性拱,跨径布置为140+336+140=616米。主梁首次采用双层板桁组合梁新结构,主桁作为带竖杆的华伦式三主桁桁架,桁间距为17.25米,节间距14米,全桥共44个节间。拱肋为钢箱梁柔性拱,矢高60米,吊索为平行钢丝拉索。上部结构首次采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋梁上竖向转体”的施工工艺,在钢桁梁上进行柔性拱肋转体属于世界首创。