宽幅分离式双边钢箱组合梁斜拉桥剪力滞效应研究

为了满足日益增长的交通量需求,近年来大跨度斜拉桥开始采用桥面宽度大、横向刚度高和抗风性能好的分离式双边钢箱组合梁。以梁宽为45.9 m的超宽分离式双边钢箱组合梁斜拉桥为背景工程,分别采用MIDAS和ANSYS建立三维杆系模型和节段精细化模型,研究其成桥阶段和施工过程中的剪力滞效应,并通过敏感性分析研究钢主梁板厚度对剪力滞效应的影响。结果表明:成桥状态下,混凝土板底和板顶的剪力滞系数变化范围分别为2.152~2.762和1.262~2.024,越靠近跨中节段,混凝土板的剪力滞系数越大。在边腹板、中腹板和小纵梁位置,混凝土板的正剪力滞效应显著,横隔梁顶的混凝土板则主要呈现负剪力滞效应。受到斜拉索水平分力的影响,混凝土板两端的剪力滞效应最突出。施工过程中混凝土板底和板顶的剪力滞系数范围分别为3.978~4.188和1.186~1.301,需要重点关注板底的剪力滞效应。施工步骤对组合梁混凝土板的剪力滞效应影响较大,尤其是钢主梁安装工况。钢主梁板厚变化时,剪力滞系数变化规律相似,建议钢主梁顶板厚度为20~30 mm,底板厚度为15~20 mm。

跨航道双层钢箱梁吊装施工技术

为解决双层钢箱梁在跨越航道的吊装施工中因桥梁跨度大、空间位置复杂、施工条件受限而产生的施工技术问题。文中以苏台高速公路(二期)跨越杭申线航道的双层钢混组合梁吊装施工为例,通过采用钢箱梁分段安装、双机抬吊、设置悬臂挑梁等技术手段,并采取有限元模拟的方法,得到了在不设置水中墩、不影响河岸边坡稳定性的情况下安全快速地完成双层钢箱梁吊装的方式,能有效保证结构受力,可为今后类似双层钢箱梁的吊装施工提供参考。

新通扬运河大桥主桥改造设计

新通扬运河大桥主桥改造设计将原桥上部80 m跨钢管混凝土系杆拱拆除,利用其下部结构进行改造,新建80 m跨简支双层钢桁梁,上层布置为8车道城市快速路,下层人行道及非机动车道布置在主桁外侧,内侧为双向六车道公路。设计方案采用双层桥梁的形式,以立面空间换取平面空间,可节约用地、减少拆迁、降低造价。该改造工程的成功实施为老桥改造提供了一条新途径,可为类似改造项目提供借鉴。

武汉西四环汉江特大桥总体设计

湖北省武汉市西四环线汉江特大桥主桥为(77+100+360+100+77)m双塔双索面半飘浮体系预应力混凝土斜拉桥,引桥为3×65m预应力混凝土现浇连续箱梁桥。主桥桥塔采用H形结构,两桥塔塔高分别为130.1m和126.1m;主梁采用双边箱PK断面,整幅宽43.6m,按全预应力构件设计;斜拉索采用热镀锌钢绞线,按双索面扇形布置,每个塔柱布置28对斜拉索,全桥共224根;索塔锚固采用改进的紧凑型钢锚梁,并在索导管出口附近设预应力钢棒进行斜拉索锚下局部防裂。分别采用MIDAS Civil和ANSYS对主桥进行总体和局部计算,结果表明结构各项指标均满足规范要求。

大跨双层公铁两用钢箱拱桥设计关键技术

成贵高铁宜宾金沙江公铁两用桥主桥为主跨336 m双层桥面钢箱系杆拱桥,是世界上首座高铁在上层、公路在下层的分离式桥面公铁两用钢箱拱桥,两层桥面高差32 m。在钢箱拱上采用将公路柔性吊索内穿于铁路刚性吊杆并独立锚固于拱肋的技术,解决了双层桥面吊杆布置和锚固难的问题;采用水平钢箱连杆连接拱肋与铁路桥面的技术,解决了铁路桥面短刚性吊杆疲劳问题;拱墩固结段的钢-混接头采用直接承压式,用高强锚栓提供预压力的方式解决了钢-混接头受力复杂的难题;采用正交异性钢桥面板、底层超高性能混凝土和面层改性沥青的组合桥面铺装体系,有效降低了钢桥面的应力和疲劳开裂风险,延长使用寿命;采用八边形截面的刚性吊杆有效改善了吊杆的涡振性能,并对大桥抗风性能进行了风洞模型试验。风-车-桥耦合动力分析结果表明桥梁的动力性能和列车过桥时的安全性与舒适性均满足规范要求。

上海长江大桥斜拉桥分离式钢箱梁设计研究

上海长江大桥主航道桥采用主跨730m双塔双索面斜拉桥,人字形塔,分离式钢箱梁。该桥近期全线按高速公路标准建设,桥面设双向6车道,并预留双线轨道交通空间。该文着重介绍斜拉桥分离式钢箱梁设计要点、结构计算分析与试验、桥面铺装形式等情况。

分离式双箱钢加劲梁自锚式悬索桥横向刚度的分析研究

杭州江东大桥为跨度260m的空间自锚式悬索桥。该桥主梁采用分离式双箱钢加劲梁形式。该文通过对杭州江东大桥的分析研究,得出了用于空间杆系模型进行静、动力计算的横向刚度取值,为同类型钢加劲梁桥的设计计算提供了借鉴。

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥钢结构设计

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥为(86+229+636+229+86)m双塔双索面钢箱梁斜拉桥,采用半飘浮支撑体系。扁平钢箱梁全宽33.5m、高3.5m,顶板厚16mm、20mm,底板厚12mm、14mm,顶、底板采用U肋加劲;箱内横向设置2道纵隔板,支撑区附近采用板式纵隔板,其余位置采用桁架式纵隔板(腹杆采用焊接T形杆件);箱内横隔板采用板式横隔板。斜拉索在塔端采用钢锚梁加钢牛腿锚固系统,在梁端采用钢锚箱锚固系统。设计过程中针对正交异性钢桥面板、底板、横隔板、纵隔板、钢锚梁等多个关键位置,提出钢结构细节设计的改进措施,并对焊接工艺以及制造标准提出了要求。

益阳胜天大桥主桥桥面板和索塔局部应力分析

益阳市胜天大桥为(181.95m+450m+181.95m)双塔双索面斜拉桥。该桥主梁采用PK型分离双箱钢梁与UHPC桥面板相结合的结构形式,可降低主梁自重约30%,有效避免了普通混凝土桥面板普遍存在的易开裂问题。主桥采用花瓶型索塔,分别由下、中、上塔柱及下、中、上横梁六部分组成。本文采用Ansys14.0分别建立桥面板和索塔空间有限元模型,对桥面板及索塔受力复杂的局部区域进行空间有限元应力分析,揭示桥面板及索塔的受力特性及应力分布规律,以保证桥面板和索塔结构的安全性与耐久性。

都香高速金沙江大桥总体设计

都香高速金沙江大桥主桥采用跨径布置为(340+72+48+32)m的独塔斜拉桥。主梁采用钢-混混合梁,主跨为分离式双边箱的PK钢箱梁,边跨为整体式混凝土箱梁,钢-混结合面位于主跨距桥塔中心线12.4m处。桥塔采用钻石形混凝土结构,总高197.6m,其下布置整体式承台,钻孔灌注桩群桩基础。斜拉索按空间扇形双索面布置,每个空间索面设20对斜拉索,斜拉索采用1 770MPa高强度低松弛平行钢丝束。塔上索距为2.0~4.0m;梁上索距在钢箱梁段为16m,在混凝土箱梁段为8m、4.5m两种。塔端采用预应力锚固,梁端采用钢锚箱锚固。该桥桥塔采用爬模法施工,钢梁采用悬臂拼装法施工,混凝土箱梁采用支架现浇施工。

重庆朝天门长江大桥工程设计创新要点

重庆朝天门长江大桥工程开创了国内外桥梁史上的多项之最。该项目以经典力学理论为基础,通过"桥梁结构设计系统"、MIDAS、ANSYS及STS等计算软件进行设计计算,利用AutoCAD、3dsmax、Fhotoshop等绘图软件绘制完成。朝天门长江大桥的主要技术成就包括:1)为当前已建成的世界上跨度最大的拱桥;2)使用了当前世界上承载力最大的球型支座;3)主桁杆件选用3种不同材质、变宽度尺寸,拼接板最大板厚达80 mm,均属国内首创;4)国内首次在钢结构桥梁永久结构中采用预应力体系,减少了钢材用量,降低了工程造价;5)上下十线车道及两线轨道的交通载荷量、多箱隔室凯旋门式主墩及公轨两用先拱后梁施工难度均堪称世界第一。

重庆朝天门长江大桥工程设计创新要点

重庆朝天门长江大桥工程开创了国内外桥梁史上的多项之最。该项目以经典力学理论为基础，通过“桥梁结构设计系统”、MIDAS、ANSYS及STS等计算软件进行设计计算，利用AutoCAD、3dsmax、Fhotoshop等绘图软件绘制完成。朝天门长江大桥的主要技术成就包括：1）为当前已建成的世界上跨度最大的拱桥；2）使用了当前世界上承载力最大的球型支座；3）主桁杆件选用3种不同材质、变宽度尺寸，拼接板最大板厚达80him，均属国内首创；4）国内首次在铜结构桥梁永久结构中采用预应力体系，减少了钢材用量，降低了工程造价；5）上下十线车道及两线轨道的交通载荷量、多箱隔室凯旋门式主墩及公轨两用先拱后梁施工难度均堪称世界第一。

单叶双曲面独柱塔双幅四索面斜拉桥探讨

针对城市宽幅斜拉桥,提出单叶双曲面独柱桥塔双幅四索面斜拉桥。以双幅分离式钢箱梁桥面替代宽幅钢箱梁桥面,单叶双曲面独柱桥塔替代双肢柱桥塔,四索面斜拉桥替代双索面斜拉桥。单叶双曲面独柱塔桥塔底厚实,可保证独柱桥塔结构承载力;桥塔腰部细小,司机视野开阔;较宽的桥塔顶部,可方便斜拉索分散锚固。结合200m+420m+200m单叶双曲面独柱塔双幅四索面斜拉桥,进行工程参数设计,建立Midas有限元分析模型,开展静力分析和动力模态分析研究,验证单叶双曲面独柱塔的双幅四索面斜拉桥的结构合理性。

机非分离双层桥设计与施工

为同时满足机动车、非机动车和行人的跨江需求,机非分离双层桥已在很多城市建设中应用,实现过江通道的集约利用,改善机动车和非机动车的通行条件,也成为人们的亲水观景平台。机非分离双层桥的结构形式主要有桁架梁结构、悬挑结构和悬挂结构。文章结合某案例,根据主桥和引桥跨径中等的特点,下层慢行桥采用连续钢箱梁结构,利用宽桥面H墩柱的横系梁作为连续梁支点,上下层桥面共用桥墩;跨间利用上层混凝土梁的刚度,通过竖向吊杆悬吊下层桥面,形成梁式与悬吊式结合的体系。在有限吊装施工空间内,架设钢箱梁作为运输通道,节段经有轨式运梁车运至现场,利用特制的架桥机进行逐跨节段悬吊拼接施工,该设计与施工经验可为类似工程提供参考和借鉴。

大型钢箱梁桥面吊机设计与应用

为了实现跨江、跨河工况下,大吨位、宽幅面钢箱梁节段的吊装施工,结合重庆李家沱复线桥工程研制了QMD225t型双机联动桥面吊机。介绍了QMD225t型双机联动桥面吊机主要技术参数以及机架、吊具、起升等详细的结构组成;阐述了电气同步控制、多功能吊具、整机纵向快速调平、液压自动步履行走等关键技术;分析了桥面吊机纵移走行时纵向抗倾覆稳定性和空载走行受横向风力时横向倾覆稳定性。该大型钢箱梁桥面吊机的成功应用,可为类似大型钢箱梁工程施工设备设计提供借鉴。

双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动

为研究车桥耦合振动对双层公路钢桁桥冲击效应的影响,基于分离法,以车轮与桥面接触点为界,将车桥耦合振动系统分为车辆与桥梁2个子系统,分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程,并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相联系,采用迭代法求解系统响应。以某双层公路简支钢桁梁桥为研究对象,应用ANSYS软件建立三维梁格有限元模型,分析了车速、桥梁阻尼、桥面平整度及不同加载模式对车桥耦合振动的影响。研究结果表明:车速与双层钢桁梁桥冲击系数之间没有规律性的函数关系;桥梁阻尼增大,能使钢桁桥杆件内力、位移冲击系数适当降低;桥面平整度是车桥耦合振动的一个重要激励,桥面状况越差则车辆振动越强烈,对桥梁的整体和局部产生的冲击作用越大;单双层加载模式的不同对桥梁整体的动力响应改变不大,但是对局部动力响应的影响比较明显,应在桥梁设计时考虑局部冲击效应的影响。

跨繁忙航道超宽钢箱梁梁上运梁及分块安装方案研究

巴拿马四桥为巴拿马国内第一座公轨合建混合梁斜拉桥,桥面宽51m,中跨钢箱梁标准节段长13m,为典型超宽超重结构。桥位处通航要求高,施工期间不得占用航道,既有道路拥挤。针对这些问题,提出了一种创新的施工方案:边跨混凝土梁段采用挂篮对称悬浇施工,待混凝土梁和结合段施工完成后再架设钢箱梁;钢箱梁采用纵向分段、横向分块,通过索塔侧向提梁上桥面;梁上运梁至悬臂端桥面吊机处,尾部提梁前移并空中旋转90°,调整好姿态后再横向移梁进行匹配对位,对称张拉相应位置斜拉索。为了验证该施工方案的可行性,采用Midas civil建立了全桥有限元模型,对整个施工阶段进行了模拟计算,结果表明该方法存在横向偏载效应,但整个施工阶段结构安全可靠,可为今后同类桥梁架设提供参考。

梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响

为了研究梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响,设计了6类试验组合,共31种试验工况,通过节段模型测振风洞试验,测得各个工况单层和双层钢箱梁的量纲一化涡振振幅,分析了在不同来流风攻角时,梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响,并与单层钢箱梁的试验结果进行对比,研究其变化趋势;在双层钢箱梁的计算流体力学(CFD)分析过程中,选用了对钝体扰流模拟效果好的SST k-ω湍流模型,模拟了不同梁间距下双层钢箱梁的周边流场,分析了双层钢箱梁断面的周边绕流特性,并结合瞬态速度流线图和压力云图探讨了不同梁间距和风攻角的双层钢箱梁涡振特性的机理。结果表明:梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响与风动试验来流风攻角有关,在0°风攻角时,梁间距越大,双层钢箱梁涡振振幅越小;双层钢箱梁正风攻角的竖弯涡振,存在1个最优的梁间距,而部分风攻角的扭转涡振,也存在1个最优的梁间距;在负风攻角时,没有发现明显的涡振现象,其涡振特性较好。CFD计算分析表明:梁间距越大,上、下层梁周边绕流相互扰动越小,随着梁间距的增大,上层梁后缘斜腹板处气流越不易分离,前缘再附点越靠前;随着风攻角从正变负,双层钢箱梁上层梁上表面前缘绕流分离现象受到抑制,气流在上层梁上表面前缘发生的不同流动分离现象,是此类钢箱梁涡振特性在不同风攻角下表现出差异的主要原因之一。