A Survey of Steel Arch Bridges in China

A review of the current status and progress of steel arch bridges in China is presented in this paper. The existing steel arch bridges in China were analyzed in terms of steel material, span, structure type, main arch rib form and construction method. The comparison with CFST arch bridges and RC arch bridges is also conducted. It is shown that steel arch bridge has gain rapid development in China since 2000, characterized by long main spans. As for the span, most of the steel arch bridges have a span less than 250 m, while when the span exceeds 350 m, steel arch bridges are strongly competitive against CFST or RC arch bridges. Over 80% of the bridges are through and half-through bridge types, and the arch ribs are hingeless structures. The rise-to-span ratios of the arches are mainly between 1：4 and 1： 5. Most of the arches use solid box ribs, and a small portion of arches use truss ribs in which box sections are mostly adopted for the truss members. The cantilever method and scaffolding method are the two main construction methods used, but some other construction methods have also been developed.

大倾角钢箱提篮拱桥总体设计

考虑施工技术、经济性和景观效果等方面,陕西蔡家坡渭河特大桥主桥采用(35+210+35) m大倾角钢箱提篮拱桥。该桥采用摩擦摆和环向钢丝绳阻尼支座综合减隔震约束体系,以降低结构的地震响应。拱肋为单室等宽钢箱截面,采用主、副拱肋2条悬链线,主、副拱肋共面,设计为横向内倾20°的大倾角,在提高桥梁景观效果的同时,又有效提高了结构的整体稳定性;拱肋设钢-混结合段连接拱脚与混凝土拱座。桥面系采用自重较轻的正交异性钢桥面板结构。吊杆采用抗拉强度1 860 MPa的环氧柔性钢绞线。基础采用Φ2.5 m的钻孔灌注群桩,以抵抗软弱地质条件下荷载的竖向及水平作用力。该桥总体采用先梁后拱的施工方案。整体及局部有限元分析结果表明,桥梁结构力学性能均满足规范要求,设计安全可靠。

大跨公铁两用钢桁拱桥边跨施工关键技术

常泰长江大桥天星洲专用航道桥为(168+388+168)m大跨重载公铁两用钢桁拱桥。主梁采用2片主桁双层板桁组合结构,边跨钢梁施工采用架梁吊机悬臂散件拼装。为确保边跨钢梁架设轴线和竖曲线线形,按照最快形成稳定桁片结构原则拼装,上墩前悬臂拼装并形成三角桁片稳定结构后再实施抄垫;在钢梁架设过程中对钢梁标高进行调整,精确控制钢梁上墩标高;为确保边跨钢梁架设结构受力满足要求,通过有限元理论分析比选,确定临时墩最优脱空时机;采用“基于空间六点调位法”对边跨钢梁进行整体精确定位;主墩支座采用重力法灌浆;基于多点变形协调,通过优化杆件安装工艺,解决了超静定结构杆件带力安装难题。

山区铁路不对称连续钢桁梁柔性拱桥主梁设计

研究目的:钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称钢桁梁柔性拱桥式方案,为山区铁路桥梁选型拓宽思路。研究结论:(1)采用(216+144)m不对称连续钢桁梁柔性拱桥方案,适用于桥址处的建设条件;(2)通过建立有限元模型,对本桥进行静力和动力计算分析,表明本桥结构刚度、杆件强度等各项力学性能均可满足规范的要求;(3)桥面系采用纵横梁桥面体系,纵梁上设置道砟槽板,减轻了桥面系自重,解决了桥面系后期维修和更换的难题;(4)本桥采用塔架扣索施工方案,解决了悬拼过程主桁架应力及变形过大的难题;(5)本桥形式新颖、结构合理、造型美观、节省材料,对山区地形桥梁设计具有借鉴意义。

暮坪湘江特大桥拱梁同步施工技术及爬拱起重机设计

受现场条件制约,钢桁拱桥在架设过程中经常遇到在桥梁侧面90°取梁,若采用常规施工方案通常难以兼顾结构的施工安全性与经济性。以暮坪湘江特大桥为工程背景,从桥区现场条件、安装难易程度、架设施工工法、经济性、水文地质条件5个方面综合分析了3种钢梁架设方案可行性,提出采用爬拱全回转起重机进行钢桁拱桥架设的拱梁同步施工技术,并采用有限元分析软件对爬拱全回转起重机在各种不利工况下的安全性进行了评估。结果表明,采用爬拱全回转起重机架设的拱梁同步施工方案简便易行、成本低、安全性高,可确保大桥顺利施工。

大跨山区铁路悬索桥钢桁梁智能吊装系统研究

研究目的:艰险山区峡谷地区一般场地狭小且施工条件较为恶劣,为解决山区峡谷地区重型钢桁梁架设装配对接难度大、主缆线形控制困难、架设施工时间长、安全隐患多等难题,本文以丽香铁路金沙江特大桥钢桁梁架设工程为依托,针对重型钢桁梁架设中的共性难题,研发了大跨山区铁路悬索桥钢桁梁智能吊装系统,该系统通过物联网和云计算相关技术,将钢桁梁架设中关键要素和工艺信息数字化,通过科学的传感采集、数据分析、反馈控制等流程环节,以期将钢桁梁架设过程转换为精准受控的自动化作业,节约项目成本,保障项目安全,提高施工效率。研究结论:(1)本文研发的钢桁梁智能吊装系统针对山区重型钢桁梁的架设提供了一套较为可行的系统解决方案,经过工程实施后验证是可行的,能够满足施工的需求,解决了山区峡谷复杂环境下悬索桥重型钢桁梁架设拼接的难题,相比于传统模式实现了使用上和操作上的便捷性,能够大幅度提高施工效率;(2)经过工程验证和实施,研发的钢桁梁智能吊装系统可以实现测控精度厘米级,反馈控制时间响应速度秒级,实现了平均4.5 h完成双节段重型钢桁梁的架设工作,整个架设过程控制双节段钢桁梁横桥向摇摆倾角在1.23°以下,顺桥向摇摆倾角在1.51°以下,缆塔偏位在5 cm以下,吊具中心转角均满足在±1.5°以内的要求;(3)采用基于物联网和云计算技术的钢桁梁智能吊装系统,可以实现数字化钢桁梁架设施工作业,形成了一整套可推广的原创技术成果,可为今后类似大吨位钢桁梁等结构施工提供宝贵经验,在山区和大吨位钢梁架设施工中具有广泛的推广前景。

悬臂施工阶段大跨度拱桥抖振响应及抑振措施

为了探讨大跨度拱桥悬臂施工阶段的抖振位移响应及相应的抑振措施,以主跨400 m的中承式钢桁架拱桥为研究对象,首先建立了最大悬臂施工阶段拱桥结构的有限元模型,并基于谐波合成法模拟了三维空间脉动风场,然后采用时域分析方法计算了拱肋悬臂端和施工扣塔顶部的抖振位移响应,并利用风洞试验结果进行了对比验证,最后考察了不同抑振措施的减振效果。结果表明:在拱肋悬臂端设置竖向抗风缆能有效减小拱肋的竖向抖振位移响应;同时,设置倾角45°的扣塔抗风缆和拱肋抗风缆,可以使拱肋横桥向、竖向及扣塔横桥向、顺桥向抖振位移响应的减振率分别达到62.5%、84.8%、61.0%和62.7%。此外,采用空间交错方式和竖平面内交错方式“软连接”拱肋悬臂端,可以使拱肋横桥向、竖向及扣塔顺桥向抖振位移响应的减振率分别达到49.5%、95.7%和67.1%。以上结果证明大跨度拱桥悬臂施工期抖振减振效果与抗风措施的布设位置和方式密切相关,应合理选择适合的抗风措施。

大矢跨比钢箱拱肋拼装施工关键技术研究

钢拱桥造型奇特形式优美,深受各位工程师的青睐,也是各位学者的热点研究对象。该文以石家庄市复兴大街市政化改造泊水湾公园特大桥项目为例,对钢拱肋的拼装施工关键技术进行研究,主要包括钢拱肋拼装施工的临时支架措施、钢拱肋拼装施工的起重设备选择和钢拱肋拼装施工的吊装。在整个拼装过程中,要保证构件对接口的精度问题,尽量避免在后面的提升施工中出现无法与拱脚进行顺利对接的情况,为相关工程的施工提供可靠建议。

张吉怀铁路酉水大桥非对称拱桥钢拱肋架设技术研究

张吉怀铁路酉水大桥主桥为主跨292 m的非对称上承式钢管混凝土拱桥,其钢拱肋采用斜拉扣挂法进行节段悬臂架设施工。本文结合张吉怀铁路酉水大桥工程,针对高速铁路非对称拱桥钢拱肋安装施工技术展开研究,主要包括:复杂地形条件下的施工技术,因地制宜地进行缆索起重机的设计及安装,钢管拱整节段拼装和架设,合龙装置和技术等。该施工技术保障了钢拱肋架设的精度和质量,钢拱肋的成拱线形与设计值较为吻合。该桥运营以来,各结构性能指标均满足设计要求。

大吨位钢桁梁柔性拱桥节段拼装结构应力分析

为了分析大吨位钢桁梁柔性拱桥节段拼装结构应力分布规律,以岐江河大桥为背景,建立钢桁梁柔性拱桥有限元模型,模拟多节段拼装施工,分析体系转换对结构应力分布特征的影响。结果表明:安装钢桁梁与下层桥面板后,钢桁梁峰值应力出现在跨中且应力沿两侧逐级递减;安装上层桥面板及钢拱肋后,端点应力增长1倍;张拉吊杆后,1/4跨应力增长1.4倍。上层桥面板在施工阶段的应力水平高于成桥后的应力水平,其应力沿纵桥向呈双峰分布,峰值应力在两侧1/4跨。下层桥面板在施工阶段的应力水平较低,支架拆卸后其应力整体增长85%。拼装过程中,拱脚构造细节与桁梁支点构造细节的受力较小,梁-拱体系转换完成后峰值应力分别增加70%与200%。安装钢桁梁与桥面板对结构刚度影响较小,安装拱肋后结构刚度明显下降。对于拼装支架拆卸流程,由桥梁两侧向跨中拆卸施工支架能确保结构应力、线型平滑过渡。

江汉湾桥两种钢拱安装方案的建安费对比

随着国民经济的发展,对于桥梁的形式,人们在安全实用的基础上,增加了对美的追求。近年来,拱桥因造型优美受到了人们的广泛青睐。然而,目前的市政定额体系对大跨度钢桁拱桥的费用测算实例较少,因此通过结合江汉湾桥实际情况,运用造价软件对大跨度钢桁拱桥的工法进行分析,对比架梁吊机施工和缆索吊机施工两种不同工法的建筑安装工程费用,分析两种工法在缆索吊、码头、栈桥、平台等方面的差异,为今后大跨度钢桁拱施工方案的选择提供参考。

大跨度钢箱拱桥拱肋安装控制技术研究

沿河大桥主桥为183 m的中承式提篮钢箱拱桥,拱肋内倾10°,结构三维造型复杂,其成形后的线形是钢结构吊装施工中的控制核心。结合工程实际施工环境条件,采用大节段的整体提升方案、吊机提升拼装方案、缆索吊提升拼装方案等方式进行钢箱拱的安装,其中缆索采用吊斜拉扣挂法进行安装,并制订测量控制网布设、扣锚索初张力、合龙温度和预抬值等控制措施。最终提高了沿河大桥拱肋安装精度,其可为沿河大桥的顺利合龙提供技术支持。

重庆万福路桥梁钢拱肋施工技术

为了提升桥梁钢拱肋施工水平和效率,文章结合工程实例,以万福路桥梁钢拱肋安装工程为研究对象,通过对该钢结构桥梁项目建设中用到钢拱肋吊装技术进行研究,在论述钢拱肋吊装技术要点的同时,对施工过程中的施工方法、工艺、难点以及安全保障措施进行逐一分析,为类似桥梁工程项目施工提供了参考和借鉴。

温州市七都二桥总体方案研究

七都岛作为温州国际未来科技岛的核心载体,其交通压力日益剧增,亟需谋划新通道以解决岛上的出行问题。从建设条件、纵断面控制因素等方面探讨建设的可行性;考虑慢行交通技术要求研究不同的接地方案;从景观定位论述主桥采用七跨连续中承式+上承式组合拱桥方案的合理性;考虑本桥特殊的交通功能,对比不同类型双层桥面结构形式,提出上层采用双边箱钢箱梁结构形式,下层采用钢桁架结构形式。该方案可为跨江市政桥梁设计提供参考。

菱湖大桥主跨钢拱肋快速安装施工方案设计

无锡菱湖大桥主桥为中承式三跨钢桁架系杆拱桥,跨越三级航道。为解决跨内河航道安装钢拱肋施工难度大、安全风险高、封航压力大等难题,采用支架、浮吊联合施工技术吊装大节段钢拱肋,并通过有限元仿真、现场监测进行验证。结果表明,支架、浮吊联合施工技术方案安全合理。吊装过程中,钢拱肋最小应力为-48MPa,第一阶稳定性系数最小为34.8,最大整体稳定应力比为0.3,支架立柱最小组合应力为-46.4MPa,最大偏位为7.92mm,结构受力和稳定性满足要求。

钢管混凝土拱桥拱脚安装施工技术研究

钢管混凝土拱桥拱脚埋件构造复杂,基于其与预应力筋等结构出现位置冲突,为了研究钢管混凝土拱脚安装的合理工艺,以枞阳乌金渡大桥为依托,通过BIM模型分析、理论分析与工装设计相结合的方法,开展了钢管拱脚安装方法研究。通过精细化BIM模型分析,针对拱脚范围内构件相互冲突的问题提出了相应的解决方法。设计了钢管混凝土拱脚定位施工临时支架结构,灵活地满足了拱脚钢管定位安装的需求,实现了钢管埋件结构的快速安装。探索出钢管混凝土拱脚安装的新方法,很好地实现了乌金渡大桥的拱脚安装,也可为其他钢管混凝土拱桥施工提供参考。

通航水域钢箱系杆拱桥快速安装施工关键技术研究

为了研究通航水域钢箱系杆拱桥的安装施工技术,以某网状吊杆钢箱系杆拱桥为依托,通过理论分析与数值模拟相结合的方法对系杆拱桥钢构件的合理分段、安装施工工序工艺、临时支架合理形式及施工过程的受力特性进行了研究。形成了基于陆运大节段吊装的合理分块方法,设计了拱肋一体临时支架结构;并形成了大节段安装工艺,保证临时通航条件下大节段吊装的合理工序;确保了施工过程结构的安全性,分析了结构的变形规律。研究形成的大节段施工方法可为类似桥梁的施工提供参考。

顶推拖拉法架设高速铁路拱形钢桁梁桥施工控制探析

为分析高速铁路拱形钢桁梁桥适用的施工方法,文章以具体工程为例,结合桥梁实际对施工方案进行比选,并对顶推托架法施工控制要点展开论述;应用MIDAS/Civil软件构建桥梁有限元分析模型,对施工期间结构变形、导梁变形、主桁变形及应力等进行模拟。结果表明,顶推托架法十分适用于跨河高速铁路拱形钢桁梁节段架设施工;通过施工过程控制,钢桁梁结构应变、变形均未超出容许限值,结构强度、刚度、稳定性及施工过程安全均有保证。

连续梁-钢管拱组合桥快速施工关键技术

连续梁-钢管拱组合桥系将连续梁与钢管混凝土拱两种结构结合在一起,具有跨越能力强、整体刚度大、施工方便的优点,较好地解决了高速行车对桥梁的要求,其广泛应用于跨径为60~200 m间的铁路、公路桥梁中。但连续刚构钢管拱组合存在结构复杂、桥梁的结构形式转换频繁、采用的施工方法多、工艺复杂多变,且因工期紧、现场安全和协调难度突出等问题。针对大跨度连续梁-钢管拱组合桥结构复杂、体系转换多、施工难度大的特点,提出了大跨度连续梁大节段支架现浇结合挂篮悬臂施工技术并予以实施,同时研发出一种能有效调节混凝土连续梁悬臂施工过程中荷载平衡的装置及调节方法,其适用性及可操作性强,安全可靠性高。在所依托工程0号块施工过程中,项目部技术人员根据实际情况提出了采用隐性反拉预压技术替换传统的显性堆载技术,避免了堆载过程中的施工干扰,消除了显性堆载施工过程中的安全隐患,提高了工作效率。在钢管拱施工过程中设置了支墩,提出了钢管拱安装与铺架平行作业工法并予以实施,保障了工程全线的铺架工期。

大跨度钢管混凝土拱桥安装线形控制方法研究

为解决大跨度钢管混凝土拱桥钢管拱架设过程中存在的索力偏差大、线形调整难、索力与标高不匹配等问题,提出"宁高勿低、宁静勿动"的线形控制原则和一种新的扣索索力计算方法。以某主跨360m铁路钢管混凝土提篮拱桥为例,对比新方法的计算索力与实际张拉索力的差异,研究各节段在架设过程中的线形变化及预抬高对节间焊缝宽度的影响。研究结果及实际工程表明,该线形控制原则和索力计算方法具有较高的索力计算精度,能够保证节段重量由缆索吊承载向扣索受力的顺利转换,满足成拱线形光滑的要求,且可实现扣索一次性张拉达到线形控制目的。