大跨PK断面钢箱梁斜拉桥涡振性能及优化措施研究

红莲大桥主桥为主跨580 m的双塔斜拉桥,中跨主梁采用PK断面钢箱梁,该类主梁断面易发生涡振,需对其涡振性能及抑振措施进行研究。基于该桥有限元动力特性分析结果,制作PK断面钢箱梁1∶60缩尺比节段模型进行测振风洞试验,研究桥梁原始设计断面主梁的涡振性能,讨论增加结构阻尼比(增加至0.010和0.027)措施的涡振抑振效果,并对增设稳定板、水平导流板、部分封闭桥面栏杆等不同气动优化措施及组合对主梁涡振性能的影响进行分析。结果表明:原始设计PK断面钢箱梁的涡振振幅明显超过规范限值;增大结构阻尼比虽然可以有效抑制涡振响应,但阻尼比增加至0.027时竖弯涡振振幅仍然显著;在桥面检修栏杆上缘外挑1.6 m宽水平导流板可将涡振振幅降低到可忽略的水平;采用在检修栏杆上缘外挑1.1 m宽水平导流板、优化桥面燃气管道位置、调整防撞护栏下部封闭高度为0.42 m,或移除检修道栏杆底座、错列布置封闭检修道栏杆和防撞护栏等组合措施,虽不足以完全抑制涡振的发生,但可将涡振振幅控制至明显小于规范限值。

跨巢湖大桥分离式双箱PK断面结合梁设计

安徽省巢湖市湖光路跨巢湖大桥主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥,边跨设2个辅助墩,跨径布置为(40+45+117.5)m+300m。主跨及边跨近塔108.5m范围主梁采用结合梁,梁高3m,全宽37m。结合梁由混凝土桥面板和钢箱梁组成,钢箱梁采用分离式双箱PK断面,单个钢箱梁纵梁顶宽(含风嘴)10.21m,底宽4m。两纵梁之间采用横梁连接,横梁采用工字形断面,间距4.5m。横隔板采用实腹式和空腹式2种,为充分发挥材料性能,横隔板间距取2.25m。两纵梁之间设3道小纵梁,小纵梁采用工字形断面,为使桥面板达到双向板的受力性能,小纵梁高度取0.8m。结合段主纵梁采用后承压板格构式方案、小纵梁采用前承压板式方案以保证主梁内力的平顺传递和刚度的平缓过渡。结合梁段斜拉索采用锚拉板锚固。

斜拉桥PK断面主梁的空间应力分析与简化计算方法

针对混凝土斜拉桥PK断面主梁,进行了空间应力分析,并与平面应力进行对比;对主梁翼缘有效宽度、活载横向分布、横梁、横梁翼缘有效宽度的现有实用简化计算方法进行了分析与评价,并给出合理的简化计算方法和参数取值。

无铺装层PK断面混凝土梁日照温度场分析

针对我国桥涵设计规范未给出无铺装层PK断面混凝土梁日照梯度温度及国内外缺乏研究的现状,应用ANSYS求解了马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥无铺装层混凝土主梁温度场,并进行了现场实测,计算值与实测值吻合较好。对无铺装层混凝土梁日照温度场的参数分析表明,吸收率对无铺装层混凝土梁最大竖向温差影响较大,风速次之。计算得到了该桥主梁在施工过程中出现的最大竖向梯度温度及其分布的指数函数的梯度温度模式。该模式与现有各国规范的梯度温度模式比较表明,本文研究得到的无铺装层混凝土梁梯度温度分布趋势与各国规范已有相关规定的分布趋势基本吻合。但温度分布受地域影响,各国规范梯度温度取值存在差异,建议补充完善我国公路桥规中关于无铺装层混凝土梁梯度温度的规定。

斜拉桥PK断面钢混组合梁混凝土桥面板受力性能分析

针对选择PK断面组合梁时,必须面对阻碍其在斜拉桥中大量应用的主要因素——混凝土桥面板开裂问题,通过工程实例,运用ANSYS软件仿真模拟,分析了PK断面组合梁中桥面板的应力大小及分布特点.认为PK断面组合梁混凝土桥面板横向受力,可通过配置适当横向受力钢筋以满足抗裂要求.

宽幅PK断面混凝土斜拉桥剪力滞效应研究

针对武汉市四环线汉江特大斜拉桥宽幅PK断面的特点,采用有限元法对宽幅箱梁桥成桥运营阶段等工况下全桥的剪滞性能进行了分析,得到了箱梁剪力滞空间分布规律。横向预应力筋的作用不能忽略,其显著改变了剪力滞系数。在直腹板厚度、直腹板间距和斜腹板厚度因素中以直腹板间距对最大剪力滞系数的影响最大,但是也在5%以下。明确了施工和运营过程中主梁截面需要重点监控的位置,为拓展宽幅PK断面混凝土斜拉桥的应用提供支撑。

半封闭式风嘴PK断面钢箱梁桥气动性能研究

风嘴作为可有效地提高大跨径缆索承重桥梁抗风性能的气动措施而被广泛地采用。然而,针对实际工程中提出的一种新型的半封闭式风嘴主梁的气动性能研究较少。以某PK断面钢箱梁独塔斜拉桥为工程背景,采用风洞试验和理论分析相结合的手段,对这种半封闭式风嘴桥梁的颤振稳定性能进行了研究。结果表明:该断面成桥和施工状态的颤振驱动机理是不同的,半封闭式风嘴桥梁具有很好的颤振稳定性。针对采用半封闭式风嘴与全封闭式风嘴主梁在颤振、涡激共振以及结构风荷载响应等方面的比较表明:两者的气动性能差异较小。鉴于半封闭式风嘴良好的气动性能和结构维护方面优点,可应用于实际工程之中。

大跨度桥梁PK箱梁断面颤振性能研究

以某主跨820 m PK箱梁斜拉桥为背景,借助节段模型风洞试验并结合二维三自由度颤振分析理论方法(2D-3DOF method),进行了大跨度桥梁PK箱梁断面成桥状态颤振性能研究,提出了"软颤振"临界风速扭转响应根方差、峰值因子和阻尼比综合判定标准,并对三种尺寸抑流板颤振控制效果与驱动机理进行探索。研究表明,PK箱梁断面成桥状态具有明显的"软颤振"特点,而且风攻角效应明显,特别是0~°和+3~°颤振临界风速差异显著,主要是由于0~°攻角表现为"弯扭耦合颤振",+3~°攻角为"单自由度扭转颤振",两者气动阻尼变化规律差异明显而表现出不同的颤振特点;抑流板能有效提高PK箱梁断面+3~°攻角的颤振临界风速,其增加了颤振耦合程度,虽然会激起更多的不利耦合气动阻尼,但是扭转运动自身产生的气动阻尼对系统的稳定作用也增强,气动阻尼之间的竞争将决定系统最终的发散。

PK断面钢箱梁制作外形尺寸的控制

PK断面钢箱梁具有抗风性能优越,横向刚度大的特点,主要用于大跨度超宽主梁斜拉桥(一般30m以上),这种断面结构钢箱梁多为全焊结构,其主要制造和控制重点既是外形尺寸的控制。本文以重庆永川长江公路大桥钢箱梁制作项目为例,介绍PK断面钢箱梁制作外形尺寸的控制方法和经验。

混合梁斜拉桥边跨PK箱梁施工技术研究

纵观国内外桥梁工程建设领域,大跨径混合梁斜拉桥以其优越的跨越能力和经济性在深山峡谷、川河江湖地区被广泛运用,具有较大的发展潜力和应用前景。在大跨度混合梁中斜拉桥中,宽幅PK断面PC箱梁被广泛应用,从预应力布置、张拉工艺、混凝土物理力学性能、施工地区自然条件、箱梁本身结构特点、支撑体系约束以及外部约束条件等多种制约因素分析,宽幅PK断面PC箱梁防裂控制成为综合系统性的难题。目前国内外主流施工技术分为支架现浇和短线法节段预制胶拼两种方法,本文对支架支墩跳仓法浇筑施工和短线法预制胶拼施工两种技术展开研究,两种技术在实际工程应用过程中安全可靠,为今后同类工程施工提供宝贵经验。

中开高速银洲湖特大桥总体设计

中开高速银洲湖特大桥主桥为主跨530 m混合式组合梁斜拉桥,采用半飘浮结构体系。桥塔为A形塔,斜拉索采用扇形索面布置,全桥共24对斜拉索,采用∅7 mm标准抗拉强度为1860 MPa的镀锌铝平行钢丝,斜拉索在桥塔内采用钢锚梁+钢牛腿+环向预应力方式锚固。桥面全宽36.3 m,外侧设置风嘴;中跨为组合梁,边跨为混凝土梁,均采用PK断面;钢-混结合面设置在中跨距离桥塔中心线7.85 m处,采用“前承压板+钢格室”构造形式。通过精细化设计边跨混凝土梁构造、优化标准节段施工工序,采用“先边后中、多次张拉”,减少双悬臂施工的不平衡力,并设置临时墩改善桥塔受力,实现混合梁斜拉桥“中跨组合梁吊装+边跨混凝土梁牵索挂篮悬浇”的不平衡双悬臂施工。

沌口长江公路大桥主桥设计

沌口长江公路大桥是长江上首座双向8车道高速公路特大桥,主桥采用(100+275+760+275+100)m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。该桥为半飘浮体系,塔梁间采用弹性+阻尼复合式减震装置。主梁采用PK断面钢箱梁,箱梁总宽46m(含风嘴),钢箱梁顶板与U肋采用双面焊接。桥塔采用钻石形结构,塔高233.7m,桥塔基础采用整体式群桩基础。全桥共240根斜拉索,采用空间双索面扇形布置,索体采用1 860MPa高强平行钢丝。斜拉索梁端采用锚箱锚固,塔端采用钢锚梁锚固。辅助墩采用实体墩,墩柱顶部设系梁形成框架结构,墩柱下采用整体式承台+直径3m的大直径桩基。过渡墩顶部设置较大尺寸的墩帽,墩柱下采用分离式矩形承台+直径3m的大直径桩基。

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。

石首长江公路大桥北边跨主梁施工关键技术

石首长江公路大桥主桥为主跨820m的双塔非对称混合梁斜拉桥,大桥中跨与南边跨主梁采用PK断面钢箱梁结构,北边跨主梁采用PK断面预应力混凝土箱梁结构(长251.5m)。受粉细砂地质条件影响,大桥北边跨主梁采用"1+1桥位短线法"进行工厂化预制、胶拼施工。施工时,首先采用大型组合式移动模板进行预应力混凝土箱梁节段预制施工,然后利用1 100t特种龙门吊机将箱梁节段提升至墩顶滑移支架,最后进行预应力混凝土箱梁节段匹配、胶拼,并张拉纵向预应力钢筋进行体系转换,完成北边跨主梁施工。

重庆南纪门长江大桥主桥总体设计

重庆南纪门长江大桥为轨道专用桥,该桥主桥采用(34.5+180.5+480+215.5+94.5)m的高低塔双索面斜拉桥,半飘浮体系。主梁采用PK断面钢箱叠合梁,箱梁总宽23.6m,梁高3.3m。桥塔采用门形混凝土结构,北塔总高158m、南塔总高227m,基础为哑铃形承台接群桩基础。斜拉索采用1 860MPa高强平行钢丝,索塔锚固采用环向预应力,索梁锚固采用锚拉板。辅助墩及交接墩均采用板式桥墩。主梁采用悬拼施工,跨越南滨路及南滨国际段主梁化整为零分块拼装。为使桥位周边综合噪声满足环评标准,采取轨道设置钢弹簧浮置板减振道床+噪音敏感段设置全封闭声屏障+进出站车速控制在50km/h以内的减振降噪组合措施。

宽幅PK混凝土箱梁温控防裂技术研究

本文对武穴长江公路大桥南边跨宽幅PK断面混凝土箱梁温控防裂技术进行研究。通过对高性能混凝土配合比优化设计与早期抗裂性、长期收缩变形性能及耐久性试验,提出大掺量粉煤灰与矿粉复合掺合料可有效降低大体积混凝土水化热温升;基于温度与温度应力仿真计算结果制定了温控标准,提出各种温控防裂措施并对其应用效果进行评价。同时针对箱梁空腔薄壁结构易在变截面部位出现应力集中而导致开裂问题进行探讨分析。工程实践表明,施工所采取配合比、温控措施有效防止了有害裂缝的产生。