大跨连续钢桁拱桥吊索塔架系统设计与施工

吊索塔架是大跨连续钢桁拱桥施工的关键临时结构。以江汉七桥钢桁拱桥施工为例,建立有限元模型,计算分析悬臂架设不同工况应力、挠曲及倾覆稳定性。采取工厂制造及现场预拼等施工措施,解决钢桁拱悬臂架设倾覆稳定和合龙问题。结果表明,通过合理设置塔高及吊索前后锚点,采取边跨压重、边支点锚拉等措施,使吊索塔架与拱梁协同受力,实现了大跨度钢桁拱悬臂架设结构内力均衡、抗倾覆性能好、线形控制好以及高精度合龙的目标,保证了钢桁拱施工安全。

超长悬臂钢桁拱桥顶推施工导梁设计分析及实际应用

针对武汉市友谊大道项目单跨85m钢桁拱桥跨二环线及罗家港渠道顶推施工,受二环线高架桥和罗家港地面桥结构及交通影响,钢桁拱桥顶推施工所需支架无法在现有桥梁影响范围内搭设支架,为完成跨越二环线和罗家港渠道顶推施工,需克服最大悬臂81.4m超长距离顶推,同时悬臂距离/钢桁拱跨径达到0.95,施工技术难度大,安全风险高。导梁设计过程中,对其进行施工验算及优化,在施工过程中,实时监测导梁的应力和变形情况,确保钢桁拱顺利完成顶推施工。

大跨度铁路连续钢桁拱桥设计研究

尖扎黄河特大桥建设条件复杂,综合考虑桥址环境、通航、行洪和环境保护要求,采用(141+366+141) m连续钢桁拱桥一跨跨越黄河。从主桁桁式、节间长度、拱顶桁高、加劲弦高度、矢跨比、边跨长度、桥面结构形式、施工压重等方面对连续钢桁拱桥的受力、变形、用钢量进行了对比分析。结果表明:连续钢桁拱桥主桁桁式采用P式,拱顶桁高10 m,采用12 m和15 m相结合的节间长度,主梁系杆从拱肋下弦第三个节点通过,加劲弦高度28.59 m,矢跨比1/3.85,采用正交异性钢桥面时,结构受力合理、整体刚度大且美观经济;在满足梁端转角限值的情况下,边跨长度取141 m能够节省施工压重。依据比选出的结构参数和构造形式,对主桥进行了设计。

主跨136 m空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥受力性能分析

为研究空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥的力学性能,以广州市从化大桥为例,采用空间有限元分析软件对影响空间钢桁拱稳定性的主要控制因素以及拱与主梁抗弯刚度变化等对结构内力和位移的影响进行了参数分析。结果表明拱肋刚度对桥梁整体稳定性影响较大,横、斜撑刚度的影响不大;只有中间吊杆时,拱肋的稳定性较差;主梁刚度对桥梁受力影响较大;吊杆初始张拉力大小影响恒载作用下主梁和拱肋的受力状态。

大跨连续钢桁拱桥动力系数影响因素研究

以南京大胜关长江大桥为研究对象,建立其车桥耦合动力分析模型,采用逐步积分法求解动力方程,以动力系数作评判标准,讨论行车速度、阻尼比、行车方向、车辆数、吊杆布置方式等参数对动力性能的影响。结果表明:动力系数随行车速度的提高而增大;吊杆索力的动力系数与无应力索长成反比;随着阻尼比的增大,各构件动力系数均有所降低;同向行驶时,两侧对称构件动力系数稍有差别;异向行驶时中桁动力系数低于同向行驶的值且两侧对称构件动力系数差别较大。动力系数不随车辆数的增加而增大;尼尔森体系各构件的动力系数出现了不同程度的减小,可见尼尔森体系有利于提高结构的动力性能。

横琴二桥主桥钢桁拱架设施工关键技术

珠海横琴二桥主桥为主跨400m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥,边跨钢桁梁采用架梁吊机悬臂法吊装,中跨钢桁拱采用斜拉扣挂悬臂法、先拱后梁法架设。施工中对结构体系进行多次转换,并在边、中支点设置了三向调位装置,以确保施工过程中结构受力满足要求;斜拉扣挂系统扣锚索张拉采用"等值法"控制索力,以确保索力的均匀性;中跨主拱合龙采用预偏位移补偿+顶落梁法,避免了复杂调索和整体大吨位移梁施工;刚性系杆合龙采用限位中支座法,避免了架设临时系杆,合龙方便快捷;采取了栓孔重合度控制、拱度控制、轴线偏差控制等线形控制措施,以确保拼装拱度和轴线满足要求。实践表明,该桥施工采取的关键技术有效解决了一系列施工难题、确保了大桥施工安全、缩短工期和节约成本。

桩-土-结构相互作用对大跨度连续刚架钢桁拱桥地震响应影响研究

以广州新光大桥为例,研究软弱分层土、较软分层土、较硬分层土和岩石地基与群桩相互作用下大跨度连续刚架钢桁拱桥动力特性以及地震响应。研究表明在各种地震时程激励下,不同地基土对大跨度连续刚架钢桁拱桥拱肋以及V形刚架的内力和位移影响很大。随着地基土刚度的增加,在横桥向、顺桥向和竖向地震激励下,主拱肋和边拱肋上弦杆、V形刚架靠边跨斜腿轴力基本呈递减趋势,而V形刚架面内和面外弯矩随地基土刚度变化的规律性不强。

钢桁拱桥非线性及面内极限承载力分析

以实桥为例,研究大跨度钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为,矢跨比、布载形式、温度荷载、钢材屈服强度对钢桁拱桥极限承载力的影响以及提高钢桁拱桥极限承载力的措施。结果表明:在活载半跨布载时,拱肋的破坏始于拱脚下弦的屈服,拱肋由无铰拱逐渐转化为三铰拱,最后由于拱脚塑性铰的破坏而导致拱肋失去承载能力;钢桁拱的工作过程可分为弹性段、位移稳定发展段及位移快速增长段,位移稳定发展段仍表现出弹性工作的特点;拱轴线的面内初始偏移控制在L/1000左右时,拱肋的极限承载力不会有明显降低;矢跨比越大承载能力越高;钢材屈服强度与钢桁拱极限承载力呈线性关系;温度的变化与承载力系数的变化大致呈线性关系;提高拱脚上、下弦杆处钢材的屈服强度和增大拱脚、L/4处截面的方式是提高钢桁拱桥极限承载的有效措施。

大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接节点疲劳性能试验研究

主跨552m的重庆朝天门长江大桥轨道横梁采用新的半刚性结构与主桁连接。为评估半刚性连接结构在公路及轻轨荷载共同作用下的抗疲劳性能,对其进行全寿命期疲劳试验研究。通过空间有限元分析,选取受力最不利的主桁E18节点与轨道横梁的连接结构为研究对象。参考美国AASHTO及英国BS5400设计规范,基于M iner疲劳损伤累积原则,得到轨道横梁半刚性连接结构的疲劳内力幅。采用1∶4缩尺模型,完成半刚性连接结构设计寿命期及超长服役期的疲劳试验。设计寿命期疲劳试验结果表明,朝天门长江大桥轨道横梁与主桁E18节点的半刚性连接在其设计寿命期内不会发生疲劳开裂,疲劳性能满足设计要求。全寿命期疲劳试验结果表明,轨道横梁上翼缘的连接角钢是半刚性连接结构的易损部位。

维义大桥连续钢桁拱架设的合龙技术研究

广西柳州市维义大桥是一座主跨288m的连续钢桁拱桥,采用半悬臂拼装方法施工,在中跨跨中合龙时,合龙口的多个合龙点在高程、里程、轴线以及转角等方向存在不同位移差,且临时结构规模大、钢桁拱吨位重。为确定有效的位移调整方案来实现钢桁拱的精确合龙,对合龙位移调整措施进行了研究。结果表明:拱桁合龙口的里程位移差可通过钢桁拱的纵向预偏或纵移进行消除,其高程和转角的位移差通过临时支墩顶落梁调整最为有效;桥面刚性系杆合龙口的高程和里程的位移差可通过临时支墩顶落梁进行消除;各合龙点的轴线位移差可通过横向对拉调整。

南京大胜关长江大桥六跨连续钢桁拱梁施工控制测量

南京大胜关长江大桥六跨连续钢桁拱梁施工测量采取钢梁施工前对主桥控制网进行复测和加密,对六跨连续钢桁拱梁范围内墩、台进行贯通测量;施工监测阶段建立钢梁监测局部控制网;桥面系施工时建立桥面控制导线的方法,满足钢梁施工各阶段控制测量的需要。既保证主桥钢梁中心线与南京大胜关长江大桥桥梁中心线、京沪高速铁路线路中心线协调一致,又保证钢梁各个节间监测数据的测量精度,满足钢梁安装线形及合龙口线形调整的需要。

大跨度钢桁拱施工阶段空间受力特性分析

根据大跨度钢桁拱的施工特点和施工工艺,对朝天门大桥进行施工阶段静动力分析,探讨了大跨度钢桁架拱桥施工阶段的空间静动力特性,验证了拱上吊机悬臂拼装法施工的可行性.

临时支墩在大跨度钢桁拱桥梁架设中的应用

研究目的:大跨度钢桁拱桥架设施工过程中钢梁局部杆件应力和变形大于桥梁使用过程中的应力和变形,为此在施工此类桥梁过程中会采用临时设施辅助施工,吊索塔架是常用的结构形式,临时支墩目前国内同类桥梁尚无使用先例,根据柳州维义大桥,钢桁拱跨度大、横向稳定性弱的特点,对该桥施工关键技术进行研究,解决支墩法架设大跨度钢桁拱的关键施工技术问题。研究结论:桥梁施工中最简单、常用的临时支墩作为钢桁拱外部辅助构件适用于大跨度钢桁拱桥架设施工,能够满足对钢桁拱的线形调整,并通过纵横移及标高控制等主动控制技术实现钢桁拱的拱和系杆的合龙,避免了钢桁拱桥的整体起落操作,简化了钢桁拱桥梁的合龙调整措施。

东平水道特大桥(85+286+85)m双拱肋钢桁拱设计

东平水道特大桥主桥为(85+286+85)m双拱肋钢桁拱桥,该桥式上拱肋延伸至边墩支承,下拱肋支承在主墩上,上下拱肋用桁架联接,边跨不是梁,仍是拱,通过拱上立柱支撑桥面,边中跨比仅为0.3。桥面系采用带水平K撑的正交异性板结构。该桥式结构和带水平K撑的钢桥面系在国内均是首次应用,丰富了铁路桥梁结构类型,拓宽了桥梁结构设计思路,整个体系受力层次分明、简单明确。

武汉汉江湾桥连续钢桁拱架设关键技术

武汉汉江湾桥主桥为(132+408+132)m三跨连续钢桁系杆拱桥,边跨为变高度钢桁梁,中跨为钢桁系杆拱,横向设2片主桁,主桁采用变高度N形桁式,采用Q370qD、Q500qE、Q690qE钢。该桥钢桁拱采用先边跨后中跨,中跨“先拱后梁”、“拱上爬坡吊机+吊索塔架”方案架设。在该桥施工中,汉口侧边跨架设时,采用扩大基础+千斤顶补偿支架和横跨龙门吊机方案,克服了地面施工条件的限制;中跨钢桁拱架设时,采用边跨锚索避开平面曲线段、分3次边跨压重并设扣锚索、增设尾部平衡梁、边支点与边墩承台锚拉等措施,解决了悬臂架设抗倾覆的难题;采取边支点预降低、整体纵移一侧钢桁拱和设置合龙口顶拉装置实现中跨钢桁拱快速、精确合龙;采用了一系列加热、保温、防风和焊接工艺措施,解决了Q500qE、Q690qE高性能桥梁钢焊接控制难题;研制了吊重100 t、爬坡角30°、覆盖2个节间作业的拱上爬坡吊机,实现了钢桁拱安全、快速架设。

三主桁钢桁拱桥整体节点应力分析

结合武广客运专线东平水道(99+242+99)m四线三主桁连续钢桁拱桥的建设,采用有限元软件ANSYS中的板单元对中桁E11整体节点进行局部应力分析,结果表明设计结构中存在局部应力过大的现象。为此对结构设计进行了修改。改进节点构造后,该节点具有足够的受力与传力功能。

武广高铁大跨度钢桁拱桥施工

由于在大跨度钢桁拱施工中,中跨钢桁梁的架设需要边跨钢桁梁提供特别大的抗倾覆力矩,结合武广高铁大跨度钢桁拱桥的施工,介绍钢桁拱边跨辅以临时墩的悬臂施工,中跨采用吊索塔架辅助悬臂安装,最后跨中合龙的施工方法。

广州东平水道主桥连续钢桁拱悬拼架设分析

广州东平水道特大桥其主跨结构为(99+242+99)m的连续钢桁拱,被誉为武广客运专线"第一跨"。该桥具有如下特点:三片主桁,桁中心距14 m,空间效应明显;四线铁路,荷载较大,抗疲劳设计是重点;拉索辅助悬拼架设,悬臂长度121 m,需保证结构抗倾覆稳定性;无应力多点合龙,体系转换复杂,施工难度较高。本文从钢桁拱施工架设特点出发,对架设过程中采用的边跨压重及塔吊、拉索等辅助架设方法进行分析,对边支座顶落梁、纵向预偏等合龙措施进行探讨;根据计算提出合理的架设方法及可行的合龙措施,并检算所有工况杆件强度、稳定应力,确保设计杆件在施工阶段安全可靠。其计算成果对今后钢桁拱的设计、施工等有一定参考价值。

钢桁拱静动力特性分析

根据钢桁拱的受力特点,以实际工程实例为背景,探讨了钢桁拱桥的静动力特性。

大跨度钢桁拱桥架设方案的确定

悬臂法施工架设拱圈作为跨山区峡谷主要施工方法,多数采用缆塔、扣塔一体化拱肋安装或为缆塔、扣塔分离式安装。怒江四线特大桥考虑到拱的结构、桥址、自然条件、造价、工期因素,采用悬臂架设法,在缆扣塔分离架设常规施工基础上,采用两个主扣塔和两个辅助扣塔的施工方案。针对扣点、扣塔、锚点等几个方面展开技术可行性、安全可靠性、经济合理性比较,最终确定四扣塔多扣索的拱圈架设方法。施工实践证明,此方案既满足了施工工期的要求,又有效的分担了双扣塔承担的巨大不平衡力,保证了施工安全。