预应力混凝土桥塔斜索锚固区空间应力分析

现代斜拉桥的桥塔往往采用混凝土结构，由于斜拉索强大的水平拉力作用，使得斜索在塔体的锚固构造处理变得十分关键．为此，以实际工程为背景，运用现代有限元方法和光弹模拟试验，对塔体斜拉索锚固区进行了空间应力分析，探讨了在强大斜拉索力作用下锚固区的受力特点，分析数据为塔体锚固构造设计提供了重要的参考依据．有限元分析与光弹试验结果比较表明。

大跨度斜拉桥倒Y形混凝土桥塔的横向拟静力试验

为研究强震下大跨度斜拉桥倒Y形混凝土桥塔的横向破坏机理及屈服后性能,文中以苏通大桥为背景,基于OpenSees平台建立了有限元分析模型,根据动力特性等效和恒载轴力等效原则将全桥模型简化为单塔模型,并确定了两点位移加载模式,采用1:35的几何缩尺比设计了试验模型并进行拟静力推倒试验,最后结合数值模拟分析,得到地震下桥塔的屈服顺序和破坏位置,并分析屈服后性能。研究结果表明:提出的简化单塔模型可替代全桥模型进行横向地震破坏机理研究;在横向强震下,横梁上侧塔柱截面最先屈服,塔底截面其次屈服,横梁下侧塔柱截面最后屈服,最后破坏位置为横梁上侧塔柱或塔底截面;在塔柱截面屈服后,桥塔整体强度增幅明显,破坏位移可达屈服位移的4~6倍,具有延性破坏特性;塔柱截面配箍率的增加会显著增大桥塔的整体强度和位移能力。

长江下游地区倒Y形混凝土桥塔的三维日照温场及其效应

以长江下游某大跨斜拉桥的倒Y形混凝土桥塔为例,基于传热学、气象学和计算机几何图形学等理论,建立倒Y形混凝土桥塔的三维日照温度场及其效应的有限元模型,对桥塔的三维日照温度场及其效应进行研究。研究结果表明:桥塔南北塔壁和东西塔壁的外表面最大温差分别可达13.1℃和10.4℃,超过规范的推荐值(推荐值为±5℃);东南西北各塔壁沿壁厚方向上的最大温差分别可达14.5,18.2,16.8和7.8℃,且温度沿壁厚方向近似呈指数形式分布,北塔壁和其他三面塔壁的衰减系数分别处于3.1~3.5和4.1~5.0之间;桥梁走向为南北时,塔顶纵横桥向的最大位移分别可达132.3 mm和8.7 mm,桥梁走向为东西时,塔顶纵横桥向的最大位移分别可达51.4 mm和25.7 mm;不论桥梁走向是东西还是南北,桥塔纵桥向和横桥向的温度应力均超过C50混凝土的抗拉强度设计值1.83 MPa,与其他荷载组合时可能会使桥塔开裂,故建议在塔壁内外表面以及截面突变部位多布置一些钢筋或钢筋网片。

混凝土桥塔损伤与补强的分析研究

针对某座斜拉桥的混凝土桥塔在施工缝处出现的损伤和补强措施,建立了空间实体有限元模型,仿真模拟了损伤对结构设计状态的影响,并在损伤状态下对结构进行补强,然后比较分析了补强效果。通过对设计状态、损伤状态和损伤后的补强状态这三种情况的静力计算和动力性能分析,得出了施工缝处的损伤会减小结构设计状态的刚度,而采取补强措施后,结构刚度基本能够恢复到设计水平。

大跨度斜拉桥钢筋混凝土桥塔快速施工技术发展与展望

为寻求桥塔施工速度提升的发展方向,结合国内部分大跨度斜拉桥钢筋混凝土桥塔施工实践,总结桥塔快速施工技术,包括桥塔分节高度、塔吊配置、钢筋和混凝土工序,以及上(下)横梁施工、上塔柱锚固区快速施工技术和塔柱施工控制技术。通过总结分析,因分节高度限制、塔吊性能不足、钢筋和混凝土作业工法单一、大型锚固构件吊装困难等,导致当前桥塔施工速度提升缓慢。基于此,以沪苏通长江公铁大桥桥塔施工实践为背景,按预拼吊装和结构优化2个方向分部位提出快速施工方案构思,包括下塔柱采用钢筋分节段整体绑扎或钢筋混凝土节段分段预制后吊装,下横梁采用分块预制吊装+湿接头方案,中、上塔柱采用钢壳混凝土组合结构等方案构思,以期为桥塔快速施工技术创新提供参考。

全飘浮体系斜拉桥A形混凝土桥塔施工控制

为了确保全飘浮体系斜拉桥A形混凝土桥塔在施工过程中线形顺直、锚点坐标准确、受力安全,以武汉青山长江公路大桥为背景,建立全桥有限元模型,对桥塔施工进行全过程控制计算,分析施工过程中的桥塔受力状态、横向预偏量、竖向预抬量、临时横撑的顶推力及拆除顺序,并对桥塔应力、线形进行监测。结果表明:塔柱实测应力与理论应力趋势基本一致,最大应力偏差为1.84 MPa;施工过程中混凝土桥塔节段倾斜度偏差小于6 mm,符合规范要求,锚点坐标控制准确;设置临时横撑,并根据施工实际需求优化横撑拆除顺序,保证桥塔线形及受力状态符合设计要求。

混凝土桥塔日照温度效应分析

在温度与应力、变形不耦合,混凝土热物理性能不随温度变化的假定条件下,利用天文参数和气象资料推导出混凝土桥塔热交换边界条件;以大型有限元通用软件ANSYS为平台编制相应的热力耦合分析程序,计算出混凝土桥塔在日照温度效应下的温度场和应力场,分析其分布规律;并将计算值与实测值比较.计算结果表明,温度的实测值和计算值差异较小,采用的计算方法能够满足工程实际的需要;太阳辐射强度是影响截面温度分布的最主要因素,桥塔截面上某点的温度分布日时程曲线大致呈S形;截面形状对温度场的分布影响较大,截面突变、畸角部位温度拉应力相对其它部位较大.

混凝土桥塔早龄期时变对流影响分析及主动控制

为研究混凝土桥塔早龄期表面温度与受力的真实状态,开展时变对流对其早龄期表面温度应力的影响分析。温度效应计算针对各施工环节选取相应的对流参数,采用模板拆除阶段12h内的风速均值作为边界施加到结构表面。以芜湖长江公路二桥为背景,采用ANSYS分析频遇风速、防护工艺以及冷却工艺对桥塔早龄期表面温度应力的影响,结果表明:在频遇风速影响下,桥塔表面拉应力水平较高是大量开裂产生的主要原因;防护工艺优化及增加冷却工艺可以降低结构表面的累计应力与瞬时应力。在此基础上提出一种基于冷却工艺,通过加速桥塔施工前期的对流效应以提高结构抗裂安全性的对流参数主动控制方法,该方法主动控制阶段的表面降温速率取为6~13℃/d。将所提出的对流参数主动控制方法应用在芜湖长江公路二桥桥塔上取得了很好的控制效果。

深中通道伶仃洋大桥超高混凝土桥塔施工关键技术

深中通道伶仃洋大桥为主跨1666 m的双塔全飘浮整体钢箱梁悬索桥,东塔采用C55混凝土门式桥塔,塔高270 m,设3道横梁。东塔塔柱采用钢筋部品化和一体化智能筑塔机(集钢筋部品调位、自动浇筑、智能养护和自动控制于一体)施工。钢筋部品化施工时,首先在钢筋加工场按照节段进行钢筋部品网片制作及弯折,现场通过钢筋部品拼装胎架组装成钢筋部品;然后进行钢筋部品整体吊装。塔柱底部5个节段(高程+25.0 m以下)采用支架法施工后,组拼一体化智能筑塔机;筑塔机试拼装合格后,利用筑塔机进行钢筋部品安装、塔柱节段混凝土自动化浇筑和养护施工;然后筑塔机爬升进行下一节段施工,依次完成6~48号节段塔柱混凝土流水作业。

多曲面混凝土桥塔钢模板设计方法探究

多曲面混凝土桥塔由于空间曲面较多,给钢模板的设计带来了较多的困难。通过研究异形结构钢模板选型的标准,建立对应的设计方法和安全验算方法,可保障桥塔的实施质量。同时,形成了模板比选、设计、验算为一体的模板设计体系,可为类似工程提供参考、借鉴。

世界第一高混凝土桥塔封顶

11月13日,世界第一混凝土高塔桥一一贵州平塘特大桥16号索塔胜利封顶。平塘特大桥为平罗高速的控制性工程,该桥位于贵州省余庆至安龙高速公路平塘至罗甸段,横跨槽渡河峡谷,桥梁宽30.2米,长2135米,设计时速80公里。

“悬索桥钢管混凝土桥塔施工技术研究”进入科技成果鉴定阶段

3月14日下午，中国公路学会组织多位专家，对中交第一公路工程局第一工程有限公司开展的“悬索桥钢管混凝土桥塔施工技术研究”课题进行科技成果鉴定。

钢壳混凝土桥塔施工技术

漳州开发区双鱼岛大桥是独塔双索面斜拉桥索塔采用钢壳混凝土空心结构,索塔总高90m。钢壳混凝土桥塔能很好塑造桥塔造型,达到良好的景观效果且提高了桥塔结构的寿命。目前我国对于钢壳混凝土桥塔在斜拉桥中的应用日趋广泛,文中较为详细介绍了无附面板液压爬架及上塔柱主动横撑施工技术,可为同类的斜拉桥钢壳混凝土桥塔施工提供参考。

外包钢壳混凝土拱形桥塔节段拼装几何姿态预测研究

赣州市集结大桥主桥为外包钢壳混凝土拱形桥塔斜拉桥,为确保钢混组合拱形桥塔节段拼装精准合龙,采用MIDAS Civil软件建立拱形桥塔空间几何模型,分析外包钢壳和混凝土湿重对桥塔变形的影响,采用切线初始位移法对桥塔施工阶段位移进行预测,通过求解制造线形对桥塔待拼装节段进行预偏修正,并与实测数据进行对比。结果表明:外包钢壳能显著减小桥塔变形;施工阶段桥塔变形主要由混凝土湿重引起,临时支撑能有效减小混凝土浇筑产生的横向变形。基于切线初始位移法的几何姿态预测方法能有效预测桥塔拼装全过程几何姿态,实测成桥阶段桥塔各节段最大偏位为6 mm,小于施工控制要求,具有较高的实施精度,可保证成桥状态下桥塔几何姿态的准确性。

独塔单索面钢管混凝土斜拉桥设计

以某钢管混凝土组合结构桥塔的单索面跨河斜拉桥为例,对主梁、桥塔、塔底锚固、斜拉索等结构展开设计,并从结构稳定及塔梁平衡、主梁主塔截面设置、主梁安装等方面概括了结构设计特点。应用空间有限元模型进行的桥梁结构静力计算结果,体现出斜塔斜拉桥成桥阶段主梁横弯以及运营阶段主梁刚度偏小的受力特性,分析结果对于该桥梁设计、建设及成桥质量控制具有参考价值。

泉州湾高铁斜拉桥桥塔截面均匀温度分量极值研究

根据泉州湾高铁斜拉桥桥塔1年实测温度和气象资料,采用Bootstrap方法建立桥塔截面均匀温度分量的最大熵极值模型,分析桥塔截面均匀温度分量的日变化和年变化特征,估算桥塔截面均匀温度分量在不同重现期的温度代表值。预测一定重现期内桥塔截面均匀温度分量日极值的时程曲线及其表达式,得到均匀温度极值的时空特征。研究结果表明:桥塔截面均匀温度分量以年为周期随季节变化,呈余弦式曲线波动;春秋季的桥塔截面均匀温度分量日变化幅值比夏季的大,但远小于年变化幅值,对桥塔变形的影响可忽略不计;桥塔截面均匀温度分量50年一遇和100年一遇的最高温度代表值分别为36.09℃和36.48℃,最低温度代表值分别为3.91℃和3.52℃;本文所提方法可为桥塔等结构根据短期温度实测值建立极值概率模型并预测极端环境条件下桥塔等结构的均匀温度极值。

高原高寒地区H形混凝土桥塔日照温度效应

分析了混凝土结构温度场边界条件计算方法,以青海省海黄大桥H形混凝土桥塔为工程背景,计算了高原高寒地区四季典型气象条件下的桥塔温度场分布,对比了四季的桥塔表面温差和塔壁局部温差,确定了桥塔的最不利温度荷载,建立了桥塔整体有限元模型,分析了四季桥塔的偏位、竖向应力、横向应力和纵向应力等温度效应。分析结果表明:桥塔表面温差与桥塔局部温差均在冬季最大,最大值分别可达11.88℃、20.79℃,在夏季最小,最大值分别可达5.15℃、15.25℃;横桥向和纵桥向桥塔表面温差最大值分别达到9.15℃、11.88℃,远大于《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01—2007)推荐值±5℃;接近正南方向的塔壁局部温差最大,沿壁厚方向的温差分布接近指数形式,冬季和夏季温度衰减系数最大值分别为4.50、5.01,故冬季桥塔壁板局部温度分布较夏季更不均匀;桥塔温度效应同样在冬季最大,1天中最大桥塔偏位超过40mm,白天桥塔偏位变化值超过15mm,不利于施工过程中的桥塔偏位监测;桥塔根部竖向最大拉应力达到2.2MPa,桥塔根部同样产生较大水平向拉应力,纵桥向和横桥向最大拉应力分别为1.82、0.82 MPa,均发生在桥塔内侧,在与其他作用组合时可能会造成桥塔开裂,建议在桥塔塔壁内侧布置一定量的钢筋网片来控制裂缝;在进行高原高寒地区桥塔设计和施工控制时,应充分考虑温度效应带来的不利影响。

钢管混凝土桥塔工程应用与研究进展

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。

基于IDA的混凝土斜拉桥桥塔非线性抗震需求分析

由于缺乏对斜拉桥在地震作用下的损伤和破坏过程等基础研究,我国目前的桥梁抗震设计规范要求在偶遇地震作用下,斜拉桥的桥塔也需基本保持弹性。而近年来的研究表明桥塔在强震作用下有进入塑性的可能,且国外已建成的大跨度桥梁明确允许桥塔可以出现塑性。本文利用Open Sees有限元程序,对一典型中等跨度斜拉桥试验模型建立弹塑性有限元动力分析模型进行IDA分析,得出在顺、横桥向地震作用下桥塔的潜在塑性区域、塔顶位移及桥塔关键截面曲率IDA曲线,并利用以上结论指导混凝土斜拉桥模型的振动台试验加载方案设计,为发展斜拉桥非线性抗震理论提供必要的研究基础。

江阴大桥主塔混凝土结构防腐涂装方案设计与施工

通过对江阴长江公路大桥桥塔混凝土结构的现状调查,针对存在的病害设计了两种防腐涂层方案。着重介绍防腐涂层的设计方案、施工工艺、技术要求、质量保证体系和检测标准等。通过涂装,桥塔混凝土结构将达到适用耐久、经济和美观的良好效果。