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。

ZLD自动连续顶推系统在波形钢腹板PC组合梁桥施工中应用

以国内郑州市陇海路快速通道工程常庄水库段波形钢腹板PC组合梁桥首次采用顶推施工法为背景,介绍了ZLD自动连续顶推系统应用于波形钢腹板PC组合梁桥顶推的施工方案设计、相关施工工艺和关键要点,工程实践表明其同步控制、自动化程度高、施工灵活的优越性,能多点实时同步地根据墩顶水平反力、变形调整顶推力,提高了顶推工程施工的效率和安全可靠性,有着广泛的应用前景。

高墩大跨度波形钢腹板PC组合梁桥施工技术

伊朗德黑兰北部高速公路6^(#)桥为主跨跨径达153 m、墩高最大65.56 m的高墩大跨径钢腹板预应力混凝土箱形连续梁桥。结合该工程案例,在分析其施工难点的基础上,介绍了波形钢腹板0^(#)、1^(#)块托架施工,挂篮设计,钢腹板桥面水平运输与安装定位以及施工控制等悬臂施工技术。通过工艺应用,该新型结构形式的桥型在地震多发的伊朗国家得到成功应用,对我国桥梁建造技术走向世界具有重要的历史意义。

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。

简支波形腹板钢箱组合截面与传统截面箱梁桥抗震性能对比分析

为研究波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥(CW-SBCCGB)与传统箱梁桥抗震性能的异同,基于截面等效原理,根据某实际工程CW-SBCCGB的单箱截面,等效出波形腹板混凝土箱梁桥(CW-CBGB)和混凝土箱梁桥(CBGB)的单箱截面,再结合动力分析理论和ABAQUS有限元模型对比分析3种截面简支梁桥动力特性和抗震性能的不同。结果表明:3种截面简支梁桥前五阶振型不变,CW-CBGB和CBGB前三阶频率相比于CW-SBCCGB有所下降,但相差不超过1Hz,第四阶及以后频率差异逐渐变大;剪滞效应对CW-SBCCGB和CW-CBGB动力特性影响较大,对CBGB影响较小;在纵桥向+竖桥向和横桥向+竖桥向地震作用下,CW-SBCCGB和CBGB的墩顶位移和跨中位移均大于CW-CBGB结构,CW-SBCCGB主梁跨中截面剪力最小,CW-CBGB跨中截面弯矩最小,说明CW-SBCCGB和CW-CBGB的抗震性能均优于CBGB的抗震性能。

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。

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PC预制箱梁桥结构力学特性分析

为研究波形钢腹板PC预制箱梁桥结构力学特性,以一座波形钢腹板预应力混凝土预制箱梁桥为例,借助大型专用有限元软件,建立了结构数字孪生模型,进行波形钢腹板验算分析,开展了静动载试验,对主梁挠度、应变和动力性能的实测值与理论值进行对比验证。结果表明,装配式预应力混凝土波形钢腹板先简支后连续箱梁具有优良的受力性能,桥梁结构在静力荷载作用下工作良好,实测的振动时域曲线与连续梁桥的振动规律一致,具有合理的振动时域、频域曲线、阻尼比及冲击系数,说明该桥的理论刚度小于整体刚度,满足设计要求。此研究有助于剖析波形钢腹板PC预制箱梁桥的实际受力性能并进行承载能力评价,对于波形钢腹板PC预制箱梁桥的建造与应用具有工程参考价值。

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。

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。

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。

带损伤的波形钢腹板PC组合箱梁动力特性

为探究波形钢腹板PC组合箱梁(简称PC梁)损伤后动力特性变化机理,以上海塘大桥波形钢腹板PC组合箱梁为研究对象,采用ANSYS建立有限元计算模型,模拟箱梁无损伤、边跨损伤和中跨损伤3种工况,并结合前6阶固有频率和典型的振型图分析。结果表明:中跨损伤对PC梁动力特性的影响大于边跨损伤,边跨损伤位置和程度与PC梁的动力特性变化有一定的关系,边跨损伤后PC梁的振型变化较小,中跨损伤后PC梁的振型变化呈现反对称变化,损伤后PC梁振型呈现以竖向弯曲变形为主、扭转和翼板翘曲变形相结合的特点。

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。

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%。

基于波形钢腹板组合PC梁矮塔斜拉桥挂篮异步悬浇施工控制技术

波形钢腹板组合PC梁矮塔斜拉桥作为一种新型桥梁,具有材料使用率高、自重降低、抗震性能好、施工进度快等优点。本文基于一种波形钢腹板PC组合梁矮塔斜拉桥,针对其在施工过程中受挂篮安装定位、预埋件安装精度要求高、悬浇、异步施工风险高等难题,介绍挂篮异步悬浇施工技术,主要包括工程概况、专项方案、挂篮设计、钢结构分块、主梁悬浇施工工艺流程、节段钢腹板结构安装、浇筑、预应力张拉、压浆等技术,总结了钢腹板PC挂篮异步悬浇的控制技术。

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。

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PC组合箱梁桥施工问题探讨

以一单箱三室波形钢腹板PC组合梁桥为例,在概述桥梁结构、波形钢腹板设计及抗剪连接设计的基础上,分析了箱梁轴向变形、弯曲、波形板局部屈曲、整体屈曲及合成屈曲稳定性、扭转等力学特性,并对箱梁桥施工要点进行分析探讨。研究结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁桥在体外预应力束、波形板与上下混凝土板抗剪连接件等方面存在区别,这也是增强该桥型受力稳定性的关键所在,使其上部结构自重更轻,剪切屈曲强度更高,预应力效率提高,结构优势凸显。