钢桁-混凝土组合连续梁桥面板负弯矩区抗裂技术研究

为解决大跨度连续组合桁架桥面板负弯矩区开裂问题,分别以主跨80,120 m的钢桁-混凝土连续组合梁为研究对象,采用midas Civil 2021软件建立空间杆系模型,并分别按优化施工顺序法、预加荷载法、施加预应力法、抗拔不抗剪剪力钉连接技术,以及综合抗裂技术等方法进行抗裂性能对比分析。结果表明,采用优化施工顺序使桥面板负弯矩区拉应力降低明显,但由于钢桁梁节点处的剪力集中效应,全桥桥面板拉应力仍较高;预加荷载法在预加力超过一定限值后,对负弯矩区抗裂能力再无贡献;施加预应力法可直接解决负弯矩区开裂问题,但预应力产生的次内力对主桁受力影响较大;抗拔不抗剪连接件可有效释放负弯矩区拉应力,但难以降低桥面板整体拉应力水平;综合抗裂技术在采用抗拔不抗剪连接件的同时,优化施工顺序,分期张拉钢束并改变桥面板的叠合时机,具有良好的的抗裂性能。

大跨钢桁结合梁悬索桥现浇桥面板拉应力优化研究

为改善大跨钢桁结合梁悬索桥现浇桥面板的拉应力,解决现浇桥面板在负弯矩区易开裂的问题,以四川卡哈洛金沙江大桥(主跨1030 m的钢桁结合梁悬索桥)为背景,对现浇桥面板拉应力优化进行研究。采用有限元软件BNLAS建立桥梁三维模型,通过施工阶段分析揭示现浇桥面板拉应力产生的机理,研究浇筑长度、桥面板浇筑顺序、工作面数量3个因素对浇筑后桥面板与钢桁梁应力的影响。结果表明:减小现浇桥面板浇筑长度可有效降低其浇筑后最大拉应力,但当浇筑长度较小时,继续减小浇筑长度对降低桥面板拉应力的效果会减弱;不同桥面板浇筑顺序对桥面板浇筑后的应力有较大影响,将工作面在主跨范围内均匀布置可以得到较优的应力;增加工作面数量可进一步降低桥面板的拉应力,降低浇筑过程中钢桁梁杆件最大应力,工作面数量从2个增加到4个,对降低现浇桥面板浇筑后最大拉应力效果较好。建议该桥现浇桥面板施工采用浇筑长度84 m、工作面数量4个、工作面沿主跨均匀布置的方案。

大跨度曲弦钢桁架拼装顺序研究

为有效降低曲弦钢桁加劲连续梁桥运营期间的下挠和箱梁开裂等病害,线形控制是施工过程中的关键问题之一。以郑阜高铁沈界1号特大桥为工程背景,采用Midas/Civil软件建立桥梁的三维有限元模型,并对其各施工节段进行仿真分析。通过比较各阶段的杆单元的变形及内力,从而确定更加合理的杆件拼装顺序。结果表明,方案Ⅰ所引起的下弦节点变形略低方案Ⅱ。随着桁架长度的不断增长,待拼接杆件的竖向变形逐渐增大,并在跨中处达最大值。两种悬拼方案下的桁架待拼杆端部的竖向下沉位移存在较大的差异。竖向位移是上平联杆件安装过程中的主要控制因素。方案Ⅰ中大部分杆件产生的变形和内力均低于方案Ⅱ。

瓯江北口大桥双层钢桁梁吊装施工新技术

温州瓯江北口大桥是世界上首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,针对现场梁段吊装工期紧张、吊重大,施工风险高、难度大等特点,对三塔四跨悬索桥双层钢桁梁吊装施工新技术进行研究。在全桥加劲梁吊装过程中,采用1 000 t缆载吊机、1 400 t分体式缆载吊机、14轴液压模块车等关键施工设备,辅助无索区梁段施工的支架,因地制宜地采取了不同形式的滑移及存梁方式,有效解决了大吨位梁段就位吊装的难题,降低了施工风险。该桥复杂及多样式的梁段吊装施工新技术,可为今后多塔连跨悬索桥施工提供新的思路和宝贵经验。

曲弦钢桁加劲连续梁桥挂篮施工监控

随着挂篮在大跨径桥梁悬臂浇筑过程中的广泛应用,由于设计和施工不当所致的挂篮坠落事故时有发生。以曲弦钢桁加劲连续梁桥为工程背景,介绍三角形挂篮系统的前吊杆、后吊杆、模板、操作平台和走行系统,采用外置式的钢弦应变计监测不同工况下的前吊杆和后吊杆的内力,并与理论值进行对比分析。结果表明,吊杆的实测内力值略低于理论值,靠近箱梁腹板处的吊杆内力值最大,且随着吊杆距离的增大而减小,应予以重视。研究成果可为今后类似同类施工提供参考。

世界首例转体双层钢桁混凝土桥成功转体

8月31日凌晨2时30分,由铁四院设计的东莞市莞番高速上跨广深铁路主桥经过100 min逆时针旋转实现精准定位,标志着世界首例转体双层钢桁-混凝土组合桥成功转体。上跨广深铁路桥是莞番高速全线重难点控制性工程。为有效利用宝贵通道资源,经过设计人员反复论证对比,逐步优化设计方案,最终采用公路上、下分层合建上跨铁路的桥梁方案。其中,上层为莞番高速公路(双向8车道高速公路),下层为环莞快速路(双向6车道一级公路),足足创造了14条通道。

高速铁路上承式连续钢桁组合梁合理设计参数研究

为给高速铁路上承式连续钢桁组合梁的结构设计提供理论支撑,以某高速铁路主跨172 m跨运河上承式连续钢桁组合梁桥为背景,进行合理设计参数研究。分析桁高、边中跨比及桥面板是否设置预应力筋对结构静力特性以及用钢量的影响,并进行车-桥耦合振动分析。结果表明:主桁桁高合理取值为主跨跨径的1/12,此时桥梁结构能够获得较好的技术及经济指标;边中跨比取0.4~0.5时,结构静力特性均能满足规范要求,取0.5时最为合理;混凝土桥面板不适宜设置纵向预应力筋,为避免中支点附近桥面板开裂,采用UHPC超高性能混凝土是较好的解决方案;该桥型在上述设计参数下,列车运行速度在350 km/h及以下时,舒适性指标可达到“优秀”。

无砟轨道下承式钢桁结合梁拼装监控技术

成兰铁路甲竹寺中桥为客货共线无砟轨道钢桁架桥,本桥钢桁结合梁主跨80m,全长82m,节间10m。梁体跨度长,质量重,拼装难度大。现从钢梁杆件预拼、临时支架施工及梁体拼装等工序介绍各施工环节的监测与控制技术,确保了梁体的精确拼装,提高了施工效率。

跨河桥梁钢桁加劲梁架设施工工艺探讨

为探索悬索桥钢桁加劲梁安装架设期间梁段连接控制要点及施工内力控制效果,以某跨河悬索桥为例,结合桥梁实际,提出全刚结法和有铰逐次刚结法架设加劲梁的方案,经过比较,选用后者,并对有铰逐次刚结法架设加劲梁方案下临时铰结构进行了分析。结果表明,钢桁加劲梁全刚结法施工时加劲梁抗弯性良好,抗扭刚度大,稳定性有保证且连接灵活,但架设期间梁段局部应力超出允许值;有铰逐次刚结法施工时将加劲梁划分成若干梁段,并在相应位置增设临时铰以抑制加劲梁施工应力,结构安全性有保证。

铺设无砟轨道的平面折线钢桁结合梁设计及施工关键技术研究

福州道庆洲大桥第5联钢桁梁采用2×84 m平面折线连续钢桁结合梁,主桁采用三角桁,桁宽15 m,桁高9.5 m,标准节间长度12 m,上层采用组合梁结构,通行6车道公路,下层采用整体钢桥面结构,通行双线地铁,轨道采用"钢桥面+减振垫浮置板无砟轨道"结构。本桥位于平曲线上,采用以折代曲的方案进行设计,平面折角为177.617°。设计过程中,对折线钢桁梁的悬臂施工、顶落梁等过程开展研究,阐明折线钢桁梁在悬臂拼装、顶落梁等工况上、下弦杆会发生横向错动和扭转;提出顶落梁过程中内、外侧弦杆不同步起顶,以减小错动变形和减小主桁面外弯矩的方法;折点处钢桁梁结构复杂,采用BIM正向设计方法。

灌河特大桥连续钢桁-柔性拱主桥建造技术

连盐铁路灌河特大桥主跨(120+228+120) m连续钢桁-柔性拱,为全线跨径最大桥梁。灌河特大桥的主桥糅合拱桥与下承式桁梁桥的双重桥梁造型,整体线型平顺、外形优美、配比和谐、受力合理。本文综合考虑桥位地质、通航、地震及台风等复杂条件,全面探讨了钢桁梁-柔性拱桥设计及施工中的主要工艺,并对主桥下部基础与围堰施工、钢桁梁同步拼装、主桥不对称悬拼与合龙、抗台风措施、新型TLMD双调谐阻尼器和主墩消能阻尼防撞系统等制造及施工新技术和新工艺作了说明。研究成果可为同类工程的设计和施工提供经验和借鉴。

装配式钢桁—混凝土组合连续刚构桥钢桁制作安装工艺

基于装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥依托工程-广佛肇高速公路青岐涌大桥,结合桥位较远、不能大尺度远距离运输的特点,研究了钢桁整体式制作的安装技术工艺,对杆件制作、工厂节段拼装、现场半桥拼装以及半桥钢桁吊装工艺进行了详细阐述。结果表明,整体吊装工艺可以适用于桥梁高度较矮、运输条件有限等场合,且钢桁线形控制精度高、合拢段构造简单,不失为一种快速建造桥梁方法。

银西高速铁路拱加劲连续钢桁梁结构设计

依据防洪评价报告,银西高铁银川黄河特大桥跨越黄河主河槽最小跨径需160 m以上。文章从美观、造价、施工难易度、结构受力分析等方面综合比较分析了平行弦连续钢桁梁、变高弦连续钢桁梁、拱加劲连续钢桁梁3种设计方案的优缺点,最终推荐采用3×168 m等跨拱加劲连续钢桁梁结构跨越黄河主河槽方案。介绍了该方案的设计要点、组合结构的受力规律、结构的刚度、材料用量及施工方案,通过增加拱肋的方式,大大增加了结构的刚度,使每孔结构的受力规律与简支结构类似,改善结构的受力条件,克服等跨布置受力缺陷。该桥在施工及运营阶段的刚度、强度均满足规范要求,具有良好的动力特性,为同类桥梁的设计施工起借鉴作用。

坝陵河大桥钢桁加劲梁施工架设方案研究

首先研究了跨缆吊机架设法、缆索吊机架设法、桥面吊机悬臂拼装架设法和顶推架设法4种悬索桥钢桁加劲梁施工架设方法,根据坝陵河大桥的建设条件,综合考虑施工安全、质量、工期、环保和经济性等因素,推荐采用桥面吊机悬臂拼装架设法。在此基础上,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中的3种连接方式:全铰法、无铰逐次刚接法和有铰逐次刚接法,综合考虑施工安全、质量和工期要求,推荐采用有铰逐次刚接法。此外,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中架设前端吊索的牵引方案。最后,研究了靠索塔首次节段、标准节段以及合龙段等3个关键阶段的架设方案。桥面吊机悬臂拼装方案为我国西部地区大跨钢桁加劲梁悬索桥的设计和施工提供了1种新的方法。

高速铁路钢桁结合梁桥结构噪声预测研究

为了解高速铁路钢桥结构噪声辐射特性,基于车-线-桥空间耦合振动理论和统计能量分析原理,提出高速铁路钢桥结构噪声预测模型,对其辐射噪声空间分布规律和结构各部分声贡献量进行分析。该预测模型采用空间板梁混合有限元模型进行车-线-桥空间耦合振动分析,得到桥面板的振动速度时程,经FFT变换后得到频域内的结果,作为后续统计能量模型的输入。通过求解统计能量平衡方程,得到系统振动能量分布和传递结果,根据振动声辐射理论,求得桥梁结构噪声。对64m钢桁结合梁的分析结果表明:钢桥结构噪声波阵面为略显纺锤形的柱面波;纵、横梁和主桁为主要声源;纵、横梁和主桁的噪声峰值频段分别为1 000 Hz和630 Hz;随着至线路中心线的距离增加,近主桁辐射结构噪声衰减最快;近场噪声衰减速度比远场快。

基于非线性规划实现钢桁连续梁预拱度

研究目的:大跨钢桁连续梁结构复杂,预拱度较大,影响预拱度计算结果因素较多。本文通过运用非线性规划理论建立数学模型,利用MATLAB软件,达到准确快速求解桁式方案复杂、拱度值较大的钢桁连续梁桥预拱度曲线的目的,为大型钢桁连续梁桥预拱度曲线实现方法提供参考。研究结论:求解桁式复杂的钢桁连续梁桥预拱度,应采用升降温计算方法实现结构预拱度;非线性规划理论优化目标明确,约束方程灵活,可方便快捷地得到结构的预拱度曲线,不失为一种求解桥梁预拱度曲线的普遍方法;本方法仅改变上弦杆的长度,可使设计工作大大简化。

既有连续钢桁梁桥加固后工作状态模拟

结合在役桥梁特点,依据桥梁实例,分析建立了既有连续钢桁梁桥加固前、后平面和空间计算模型。通过模型计算结果与实测资料对比分析,以及空间与平面模型计算结果的比较,表明空间计算模型为合理的工作模型。空间计算模型采用空间梁单元模拟桁架桥杆件,可以考虑弯曲次内力和结构空间受力行为,能够比较真实地实现连续桥梁的工作状态模拟。该模型为桥梁加固后安全寿命评估奠定了基础。

连续钢桁结合梁桥桥面系受力状态及与桥面系刚度的关系

以1座下承式连续钢桁结合梁桥为例,采用有限元法研究其桥面系的受力特性,考察中支座区域桥面系受力状态与混凝土板板厚、纵梁抗拉刚度及抗弯刚度的关系;针对纵横梁及混凝土板在中支座区域受力比其他区域突出的问题,探讨解决方案。研究结果表明:在中支座两侧节间内,随着纵梁抗拉刚度的增加,纵梁轴力增加速度逐渐减小,且低于抗拉刚度的增加速度;随着纵梁抗弯刚度的增加,纵梁竖向弯矩也增加;采用较高的纵梁或增加混凝土板厚对降低中支座区域纵横梁的应力效果并不明显;选择合适的纵梁高度并增加翼缘厚度或采用4根小纵梁的方法均可降低该区域纵横梁的应力水平,在中支座两侧节间内再布置横梁时,纵横梁的应力可进一步降低。

哪吒大桥钢桁加劲梁架设方案研究

以哪吒大桥———钢桁加劲梁悬索桥为工程实例,详细分析了贝雷架架设法和缆索吊装法两种施工方案的可行性。通过对比计算贝雷架架设法施工方案与缆索吊装法施工方案对应的钢桁加劲梁受力性能,并考虑到哪吒大桥在钢桁加劲梁施工中采用刚接和铰接混合的施工方案、钢桁加劲梁在施工过程中位移变化较大等情况,得出哪吒大桥钢桁加劲梁安装采用缆索吊装方案是合适的结论。

下承式半结合钢桁结合梁桥第一系统受力性能

以下承式半结合钢桁结合梁桥为例,引入下弦节点水平刚性系数概念,根据下弦杆与桥面系变形协调条件,推导第一系统作用下桥面系纵向力分配系数的计算公式,形成"柔度矩阵";研究下弦节点水平刚性系数k对纵向力分配的影响,并给出k的经验表达式;最后,对64m下承式半结合钢桁结合梁桥进行计算。研究结果表明:在第一系统作用下,桥面系分摊的纵向力与下弦杆拉压刚度、桥面系拉压刚度、横梁水平抗弯刚度和k等因素有关,桥面系分摊纵向力的比例从桥端节间往跨中节间逐渐减小;在第一系统作用下,横梁水平弯曲应力不可忽略;本文计算结果与有限元计算结果和试验结果均较吻合;在计算下承式半结合钢桁结合梁桥第一系统受力时,本文公式方便、有效。