大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁制造关键技术

结合公司近几年生产制造的大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁结构,以禹门口黄河大桥为例,介绍了钢锚梁结构组成,分析了大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁制造重难点,针对该项目钢锚梁结构复杂、熔透焊缝多的特点,论述了大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁的制造关键技术,解决了加工制造过程中焊接变形及尺寸精度控制等诸多技术难题。

螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力状态的影响研究

为了解螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力性能的影响及高强螺栓自身的受力状态,在宏观受力分析的基础上,以在建贵州红水河特大桥为背景,基于ANSYS建立该桥整体及索塔锚固结构的混合单元有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:螺栓接触非线性一方面对钢牛腿与钢锚梁的协同受力性能产生有利影响;另一方面,高强螺栓参与受力后,钢锚梁两端的纵向约束加强,钢锚梁中部上拱量明显增大,钢锚梁与钢牛腿之间的相对滑移明显减小,螺栓孔周边局部应力显著增大。综合来看,螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力性能的影响偏于不利,不考虑高强螺栓作用的分析结果偏不安全。

红水河特大桥钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计研究

红水河特大桥是贵州省第一座采用混合式叠合梁的大跨度斜拉桥,其桥跨布置、主梁结构形式及索力分布均不对称。针对其突出的非对称受力特征,该桥索塔锚固区拟采用钢牛腿-钢锚梁组合结构形式。根据钢锚梁的不同受力模式,该文提出了两种钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计方案,基于Ansys分别建立了两种设计方案的钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构精细化有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:采用以钢锚梁纵向拉伸变形为主的小偏拉设计方案,可以显著降低钢牛腿-钢锚梁组合结构的应力水平,加大钢锚梁与钢牛腿接触面的相对滑移,使钢锚梁偏向于轴向拉伸的理想受力状态,结构整体力学性能更好、更安全。红水河特大桥索塔锚固结构设计最终采纳了小偏拉设计方案。

可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构力学性能试验研究

佛山富龙西江特大桥4~26号斜拉索塔上锚固采用可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构,为掌握这种新型索塔锚固结构的力学性能,开展1∶2缩尺模型试验,对滑动副的工作性能、钢锚箱和混凝土塔柱应力状态、钢锚箱与混凝土塔柱间竖向相对滑移量、斜拉索索力传递路径及混凝土塔壁裂缝的发展规律进行研究。结果表明:镜面不锈钢与双组份石墨烯改性氟碳漆涂层组成的滑动副摩擦系数为0.055,适合作为可滑动钢锚箱的滑动副;钢锚箱侧拉板在斜拉索索力作用下处于拉、弯、剪复合受力状态,最大应力为150 MPa,应力水平较低,混凝土塔柱顺桥向最大拉应力仅为0.57 MPa,即使不设预应力也无开裂风险;钢锚箱与混凝土塔柱间的竖向相对滑移量很小,二者间连接可靠,能够很好地共同承受竖向索力;滑动端锁定前,竖向索力几乎全部由钢锚箱的固定端通过剪力连接件传递给混凝土塔柱,水平索力几乎全部由钢锚箱承担,滑动端锁定后,斜拉索索力增量由钢锚箱与混凝土塔柱共同承担;加载至2.5倍标准组合索力过程中,结构依次出现竖向裂缝和水平裂缝,所有裂缝宽度均较小,最大宽度仅0.2 mm。

钢牛腿支承锚梁型索塔锚固结构传力机理分析

运用通用分析软件Ansys,采用三维弹簧单元模拟焊钉连接件的作用,考虑两端固定、两端滑动及一端固定一端滑动3种钢锚梁端部支承形式,对钢牛腿支承锚梁型索塔锚固区端壁板连接件在锚固区自重、斜拉索力、混凝土收缩、塔壁日照温差和内外温差等作用下的传力机理进行分析。研究表明:钢牛腿支承锚梁型索塔锚固区端壁板连接件的受力分布极不均匀,其中作用于牛腿顶面附近连接件的拉拔力最大,约为30kN;钢锚梁端部支承形式对连接件剪力分布的影响不超过7%,对拉拔力分布的影响约为10%;斜拉索力、混凝土收缩对连接件拉拔力和剪力分布的影响约占总作用力的80%。

波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥结构性能分析

为解决传统预应力混凝土PC箱梁桥跨中挠度过大和腹板开裂的难题,文中提出“大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥”的新桥型结构,通过有限元建模和计算分析,对波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥结构性能进行研究,并论述该桥型结构的性能优势。研究表明,波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥具有以下特性:(1)结构恒载内力占比明显降低;(2)结构沉降适应性较好;(3)结构横向刚度弱于竖向;(4)偏载对顶板应力影响明显,对底板应力影响次之,对主梁竖向位移影响小;(5)该桥型结构在梁高、顶板厚度和顶板横向预应力方面具有较大优势。随着UHPC材料的推广应用,波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁有望成为大跨连续梁桥具有竞争力的桥型方案。

某斜拉桥钢锚梁-钢牛腿组合结构受力分析与优化

本文对某斜拉桥钢锚梁-钢牛腿组合结构进行了详尽的有限元分析,为索塔锚固区设计提供依据。根据计算结果 ,对塔壁钢板剪力键进行了优化,取消了PBL板的设置,在满足结构受力安全的前提下,简化施工,保证主塔塔壁钢筋的布置;同时考虑极端断索工况,验证了钢锚梁-钢牛腿组合结构安全性。

钢-混凝土组合结构桥梁拼宽设计与成桥试验研究

采用钢-混凝土组合结构对既有桥梁进行拼宽可有效缩短施工周期、降低整体梁高并减少墩柱数量,在城市繁忙交通路口的建设环境下综合效益明显。本文以实际工程为依托,对既有混凝土高架桥采用钢-混凝土组合结构展开拼宽设计,建立空间有限元模型展开拼宽桥梁的力学性能分析,并采用成桥试验研究手段研究桥梁的整体受力性能与工作状态,结果表明,采用钢-混凝土组合结构拼宽后的桥梁整体工作状态良好,实测结果与理论分析模型接近,结构体系安全可靠。

缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点

随着桥梁跨度的增加 ,减轻上部结构自重便成为首要问题。波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢 混凝土组合结构。这种结构能够实现主梁的轻型化 ,进而减轻下部结构的工程量。通过对这种结构在国外的工程研究 ,本文介绍了这种箱梁的波形钢腹板和预应力体系的构造特征 ,并着重分析了箱梁的轴向变形、弯曲应力、钢腹板的局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性以及扭转等力学特性 ,并以日本的松木七号桥和其他实桥为例 ,进一步介绍这种箱梁的结构特点及施工方法。

带组合扁梁多层轻型钢框架结构体系分析

结合某多层钢结构住宅示范楼的设计 ,着重讨论了组合扁梁楼盖在大开间住宅体系中的应用及设计方法。分析结果表明 ,对于大开间住宅 ,采用组合扁梁楼盖不仅能够很好地满足建筑方面的要求 ,显著地降低建筑的层高 ,减少围护结构的费用和减轻基础压力 ,而且能够减少结构的总用钢量 。

荆岳长江公路大桥索塔锚固钢锚梁结构体系分析

荆岳长江公路大桥主桥为主跨816m的双塔不对称混合梁斜拉桥,在成桥状态下,索塔锚固采用两端固定的钢锚梁结构体系。为研究钢锚梁平衡斜拉索索力的作用,验证超静定结构体系钢锚梁的合理性,采用ANSYS软件建立索塔锚固区有限元模型,分析钢锚梁施工过程中2种不同的支承体系方案,并通过足尺模型试验研究钢锚梁对斜拉索索力的分配比例。结果表明:斜拉索初张时采用边跨固定、中跨滑动,斜拉索张拉后两端固定结构体系的钢锚梁承担了斜拉索索力水平分力的83.7%,钢锚梁与塔壁对索力水平分力的分配比例为8∶2,该体系能够发挥钢锚梁平衡斜拉索索力的作用,且结构可靠度高。

赤壁长江公路大桥钢锚梁索塔锚固结构优化设计

赤壁长江公路大桥主桥为主跨720m的结合梁斜拉桥,9~29号斜拉索采用钢锚梁索塔锚固体系。钢锚梁与钢牛腿最初设计采用张拉后固结连接,设计分析发现后期更换斜拉索时施工复杂,断索时固结连接受力较大。优化设计为在钢锚梁底板增设顺桥向限位钢板,限位钢板与钢牛腿顶板侧面磨光顶紧,即张拉后顶紧式连接;钢锚梁与钢牛腿之间采用普通螺栓栓合。通过优化,换索时可直接对称放松旧索、更换新索、再对称张拉新索,断索后斜拉索水平力通过限位钢板以压力的形式传递至塔壁。采用有限元软件建立该桥索塔锚固区索力最大节段模型进行计算,得到优化方案塔壁在换索工况下不受力、在断索工况下外侧受拉,规避了原方案塔壁内侧受拉,在塔壁外侧配置适量预应力后,可满足受力要求。

结构参数对钢-混组合桥塔自锚式悬索桥静力性能的影响研究

为了解钢-混组合桥塔自锚式悬索桥的静力特性,根据挠度理论,利用三维有限元软件Midas进行空间分析,对模型中主缆矢跨比、主缆抗拉刚度、加劲梁的横竖向抗弯刚度以及主塔纵向抗弯刚度参数进行横向对比。分析结果显示随着参数值的递增,结构位移在减小,而主缆的水平拉力和加劲梁的弯矩却呈现不同变化趋势,自锚式悬索桥的整体静力特性对主缆矢跨比、主缆的抗拉刚度以及加劲梁的竖向抗弯刚度的变化很敏感,而基本不受加劲梁的轴向刚度和主塔纵向刚度的变化的影响。

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的结构设计

钢 -混凝土组合结构桥梁在日本和欧美得到了广泛的应用 ,其特点在于它充分利用了混凝土和钢的材料特点。通过分析波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的构造特征和力学特性 ,阐述了这种新型的组合结构的设计方法 ,并介绍了国外的桥梁实例。

波形钢腹板PC组合箱梁结构设计与试验研究

通过对大尺寸波形钢腹板PC组合模型箱梁进行的设计和试验研究,得到一些有价值的结果,为波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计和施工提供经验。结果表明,采用贴角焊将分段波形钢板连接成整体是可行的。波形钢腹板的纵向正应变值比混凝土顶板、底板小得多,数值上接近于零。试验梁的破坏形态为典型的弯曲破坏。

整体预制钢-混凝土组合梁桥合理结构研究

为了在中小跨径桥梁中推广使用钢-混凝土组合结构桥梁,提高桥梁的工业化建造水平和组合梁桥的装配化程度,提出了一种整体预制钢-混凝土组合梁桥结构。结合常用的中小跨径的需求,考虑公路运输条件和吊装能力,构建了整体预制钢-混组合梁结构基本单元,并提出了单元之间的连接方式,进一步形成整体桥梁。计算分析表明:所提出的整体预制钢-混组合梁,在受力性能方面均优于传统分离预制钢-混组合梁,在全寿命周期的经济性能方面优于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁,在施工性能方面相比于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁以及分离预制钢-混组合梁会明显提高施工效率、缩短施工工期,而且更容易保证施工质量,为桥梁工程提供了一种结构合理、施工便捷的结构形式。

内置式钢锚梁索塔锚固结构试验研究

荆岳长江公路大桥索塔锚固结构采用支承于钢牛腿上非对称布置的钢锚梁形式,为了保证索塔结构的安全,验证索塔设计的抗裂性及安全度,了解非对称布置的钢锚梁在多种不同的支承方式下的受力特性,对索塔锚固区作了足尺模型试验研究。结果表明,钢锚梁三种支承状态下,在设计恒载、活载及最不利荷载组合作用下,索塔锚固结构是安全可靠的,且具有足够的安全储备。钢锚梁两端固定时,单根拉索"失效"或换索状态下,索塔锚固结构是安全的。

李家河桥波形钢腹板组合箱梁结构设计研究

李家河桥为湖南省第一座波形钢腹板组合箱梁桥,该文介绍了该桥波形钢腹板组合箱梁桥横断面形式、横隔板构造、波形钢腹板形状、预应力体系以及波形钢腹板与顶、底板连接形式等结构的设计方法,并讨论了该组合结构的计算方法。

跨兰西高速公路特大桥主桥连续梁-钢桁组合结构设计

跨兰西高速特大桥是兰新第二双线的一座跨度最大的桥梁,为跨越兰西高速公路而设,受线路高程的控制,主桥采用一联(80+168+80)m连续梁-钢桁组合结构,即梁部为单箱双室预应力混凝土连续梁,在中跨156 m范围内设置无竖杆三角加劲钢桁,主要承重结构由预应力混凝土连续梁和加劲钢桁梁组合而成,使结构整体刚度大幅提高,结构徐变变形明显减小,同时大大改善了梁端转角。加劲钢桁对连续梁刚度较弱的部位进行了加强,使整个桥梁结构的竖向刚度分布更加均匀,同时有效降低了桥梁建筑高度。