钢管混凝土劲性骨架拱桥施工工艺多维度分析

拱圈外包混凝土浇筑过程是主拱圈施工中最重要的环节,第一环外包混凝土浇筑过程是其中操作难度最大、风险性最高、耗时较长的一道工序。为了更好地解决大跨度桥梁建设过程中所遇到的浇筑难题,依托渔塘特大桥提出了一种带混凝土底板同步预制吊装施工新工艺,并基于现场施工过程中遇到的难点,给出了新工艺的改进思路,可解决在空中作业时钢筋绑扎与侧模封闭困难的问题。针对施工新工艺及其改进思路,分析比较了新旧工艺对施工安全和施工环境的影响,并进一步分析比较了新旧工艺两者的工期、成本及其经济性。结果表明:采用新工艺可节约工程成本30%,缩短工期25%;且在保证施工人员安全的同时,解决了混合水下落的污染问题。

大瑞铁路澜沧江大桥设计及关键技术研究

大瑞铁路澜沧江特大桥为双线铁路桥梁,大桥跨越澜沧江峡谷。结合桥位处的地质、地形及运输条件,经过方案比选,最终确定主桥结构为342 m上承式混凝土提篮拱桥,拱肋箱形混凝土截面由钢管混凝土桁架作为劲性骨架。围绕大桥的设计和施工技术开展一系列研究,采取梁-板单元模拟拱肋复合截面,对全桥进行静力、动力分析,确保全桥结构在列车活载、风荷载和地震荷载作用下受力安全;采取实体元建立拱肋内填外包钢管混凝土复合截面短柱模型,以全桥计算截面内力做外部荷载进行分级加载,最终确定拱肋拱顶复合截面受力安全系数为2.98,大于2.0;研发二次竖转的新型钢拱肋施工工艺,充分适应陡峭的地势,减少拱肋钢劲性骨架施工期间空中大悬臂状态时间。2022年7月22日,澜沧江大桥开通运营,围绕其开展的系列研究成果得以验证。研究成果中钢管混凝土参数体系与分析方法纳入《铁路桥梁钢管混凝土结构设计规范》;研发拱桥拱肋二次竖转施工新工艺,确保澜沧江大桥每岸质量2500 t的拱肋钢劲性骨架通过二次竖转实现合龙,为后期拱肋混凝土及桥面系的施工奠定基础。

悬浇连续梁中跨合拢段施工技术探讨

中跨合拢是连续梁挂篮悬臂施工后将两个“T”构联结成整体的关键。本文依托工程实例,阐述了中跨合拢段临时锁定结构受力状况的理论分析方法,及根据分析结果,采取解除1个主墩的支座固结以降低温差对锁定结构产生的应力,预应力筋部分张拉以抵抗降温拉力等技术措施。同时按结构受力情况进行劲性骨架的设计,并在施工时精心组织施工,确保了合拢段的施工质量。

骨架材料对245/40ZR17轿车子午线轮胎刚度影响的仿真分析

以245/40ZR17轿车子午线轮胎为研究对象,利用有限元仿真方法研究带束层帘线角度、带束层帘线密度、胎体聚酯帘线规格和冠带条缠绕方式对轮胎刚度的影响。结果表明:轮胎径向刚度受到带束层帘线密度影响最大,其次是带束层帘线角度;冠带条缠绕方式和带束层帘线角度对轮胎纵向刚度影响较大,增大带束层帘线角度会降低轮胎纵向刚度,增加冠带条缠绕量可提高轮胎纵向刚度;增大带束层帘线角度会提高轮胎横向刚度,胎体帘线强度对轮胎横向刚度有一定影响,但呈现非相关性;冠带条缠绕方式对轮胎扭转刚度影响最大,采用S型胎肩加厚冠带条缠绕方式,轮胎扭转刚度最小。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥地震易损性分析

为了探究完善钢管混凝土劲性骨架拱桥的地震损伤评估方法,以一座上承式高速铁路劲性骨架拱桥为工程实例,开展同种桥型的地震易损性研究。首先,基于OpenSEES平台建立拱桥的非线性数值模型;然后,通过非线性动力时程分析及增量动力分析对主拱肋子构件、交界墩及拱上立柱的地震损伤进行评估;最后,引入两种Copula函数建立串联体系下主拱肋构件系统的易损性曲线,并将其与子构件及基于第一可靠度原理的系统易损性进行对比。结果表明:在三向地震动作用下,主拱肋外包混凝土的损伤概率与损伤程度均明显大于钢管混凝土,且后者的易损位置将随着地面峰值加速度的增大而发生从跨中向拱脚的改变;主拱肋系统的易损性更偏向于外包混凝土,L/4拱肋截面的损伤概率最大;交界墩与拱上立柱的保护层混凝土的易损性水平显著高于纵向钢筋和核心混凝土,位于L/4拱肋位置的立柱损伤概率最大。抗震设计时应重点考虑对易损部位采取加强的设防措施。

轨道交通矮塔斜拉桥斜拉索施工关键技术研究

矮塔斜拉桥是城市轨道交通工程中一种有竞争力的大跨桥型,由于矮塔斜拉桥采用平行高强钢绞线拉索及塔上贯通式鞍座体系,与一般斜拉桥拉索体系的施工有显著不同。针对宁句城际轨道交通中一座160m跨径的矮塔斜拉桥,对其结构特点及斜拉索施工关键技术进行了分析,对主塔劲性骨架、分丝管索鞍、钢绞线穿索及抗滑装置安装、斜拉索张拉及二次调索等进行了研究。

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全,以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景,研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点,采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应,提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明:拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力,危及拱肋施工安全;设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力,且浪风索应力满足要求,可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小,对拱顶横向位移影响较大,同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性,设计时宜适当增加浪风索截面尺寸,以提升结构整体抗风安全储备。

斜向梁柱外伸端板连接节点的恢复力模型研究

为简化实际工程结构中斜向梁柱外伸端板连接节点的分析与设计,利用欧洲规范EC3的组件法提出了斜向梁柱外伸端板连接节点的恢复力模型。首先,采用组件法计算了斜向梁柱外伸端板连接节点的初始转动刚度和屈服承载力,提出了外伸端板连接节点考虑钢梁倾角影响的初始转动刚度计算公式。通过对试验试件骨架曲线的无量纲化拟合了此类节点的三折线骨架曲线模型。通过回归分析确定了斜向梁柱外伸端板连接节点的卸载刚度计算公式。在此基础上,建立了斜向梁柱外伸端板连接节点的三线型恢复力模型。通过与试验及参数有限元分析结果的对比,验证了斜向梁柱外伸端板连接节点恢复力模型的准确性,研究成果可为斜向外伸端板连接节点的工程分析提供参考。

大跨度高空上下连梁劲性桁架施工技术

连梁是高层或超高层建筑结构的关键耗能构件,针对高空大跨上下连梁悬挑支架施工风险大、成本高、周期长等难题,提出了新型墙角牛腿、劲性桁架施工方法。将桁架作为临时支撑结构,同时也与连梁一起成为结构部分,施工期上、下弦杆还分别兼作上、下连梁底模;采用了分期浇筑,先期混凝土与桁架共同承担二期混凝土荷载,解决了高空支架难题,提高了经济、安全、可行性。

特大跨钢筋混凝土肋拱桥建造技术

钢筋混凝土拱桥因受力合理、全寿命周期维护成本低,成为深沟峡谷、地震多发等地区最具竞争力的桥型。特别是劲性骨架成拱的钢筋混凝土拱桥,无需支架、施工安全、截面参与施工受力,已成为大跨钢筋混凝土拱桥建造最优技术之一。原有劲性骨架法成拱技术,受到主拱结构构造差、骨架强度低、刚度小、外包混凝土施工环节多等诸多因素限制,国内建设数量较少。为攻克技术难题,依托320 m官盛渠江特大桥,对劲性骨架钢筋混凝土拱桥再创新,提出强劲骨架建造特大跨钢筋混凝土肋拱桥的建造技术,该技术提出的新结构、新材料、新工艺和新装备等科技成果,可简化特大跨钢筋混凝土拱桥施工流程、降低施工风险、节约施工工期,结构设计合理、材料利用率高、节约工程造价,社会经济效益十分显著。

基于金属骨架材料分子弹簧隔振器力学性能研究

将金属有机骨架材料和水的混合物作为工作介质置于密闭容器中,形成基于金属有机骨架材料的分子弹簧隔振器;当隔振器受到外部载荷时,水分子在外压作用下侵入和逸出金属有机骨架材料的疏水微孔,实现能量的储存与释放。通过微观力学平衡和宏观体积变化关系模拟了水分子大量侵入金属有机骨架材料微孔的过程,推导隔振器在受力过程的力位移关系,采用准静态试验验证推导的力学模型,经仿真和试验分析隔振器性能的影响因素。结果表明,理论与试验结果一致性较好,基于金属有机骨架材料的分子弹簧隔振器表现出高-低-高的分段刚度特性,金属有机骨架材料的最小接触角、最大孔径、钴配比和孔容积等参数均会对隔振器的阶段Ⅱ产生影响,调整这些参数可灵活调节隔振器的性能。

大跨劲性骨架拱桥混凝土外包过程动力特性及抗风性能研究

研究劲性骨架拱桥混凝土外包过程中的动力特性和抗风性能对其施工具有重要的指导意义.本文以天峨龙滩特大桥为例,采用有限元分析软件MIDAS/Civil,建立了实桥空间有限元模型,研究了在三种不同工作面条件下,不同施工阶段桥梁的自振频率以及抗风能力的变化规律.结果表明:在外包混凝土的过程中桥梁横向频率呈现单调上升的趋势,而竖向频率却呈现先下降再上升的趋势,并且会出现veering现象;抗风能力呈现出先提高,再降低,最后再提高的变化趋势;抗风性能也会受到工作面数量的影响,工作面越多,结构的横向抗风性能越弱.

大跨劲性骨架拱桥外包混凝土浇注方案

以在建昭化嘉陵江大跨劲性骨架拱桥为研究对象,采用Midas Civil 2010建立拱箱的梁-板组合有限元模型,对该桥的外包混凝土施工过程进行计算,探讨不同的浇注方案对劲性骨架拱桥的受力及挠度的影响,并考虑施工过程中的稳定性,为同类型桥梁施工提供参考和借鉴。

大跨度劲性骨架拱桥外包混凝土方案优化

研究目的:劲性骨架拱桥以其刚度大、跨越能力强和能较好地适应山区峡谷地形等优势逐渐成为山区铁路大跨桥梁的一种主选结构形式。但是,采用该方法施工的拱肋需要经历一系列的体系转换,受力非常复杂,往往控制设计。本文以沪昆高铁北盘江特大桥为例,系统介绍劲性骨架混凝土拱桥在施工过程中的计算方法及主要影响因素,研究拱肋在施工过程中的受力状态及控制因素,分别从横向分环和纵向分段两个方面对比分析多种外包混凝土施工方案,以期为类似拱桥的设计提供参考和依据。研究结论:(1)随着截面横向分环数的增加,骨架的受力将明显降低,表明分环数量的多少直接影响着拱桥的受力,要保证分环数量不宜过少;(2)纵向分段数量并不是越多越好,尤其是工作面交界处未包混凝土的弦杆处于较不利状态;(3)本次提出的优化方案有利于降低拱顶上弦的最大应力,避免了工作面处的应力突变,保证整体受力均匀,达到了工序优化的目的。

渝黔铁路夜郎河大桥主桥设计关键技术

渝黔铁路夜郎河大桥主桥采用一跨370m的上承式钢筋混凝土拱桥。拱脚采用等截面实心超大桩径倾斜桩基础(截面长22.502 m、宽16.388 m),工程量及边坡开挖量小且施工安全、环保。主拱圈采用2个单箱单室拱肋相交组成的X形拱圈,极大地提高了桥梁的横向刚度,主拱圈外包混凝土分层(可减少对劲性骨架的强度要求)分段(可增加工作面)浇筑。钢管混凝土劲性骨架采用由通长钢管组成的桁架拱,钢管内灌注泵送混凝土,采用扣挂法节段拼装施工;通过扣索调整上、下弦钢管中的应力,管内混凝土替代了部分钢材。桥面系采用每孔跨径38m的钢-混连续结合梁,采用大节段吊装拼装钢梁、现场分段浇筑桥面混凝土的施工方案。

中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋吊装施工控制

广安官盛渠江大桥主桥为主跨320m的中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥,劲性骨架采用斜拉扣挂法施工,施工过程中扣索一次张拉到位。针对正装分析法和倒退分析法2种索力计算方法的局限性,为了精确计算扣索索力及节段安装预抬标高,使成拱线形接近理论线形,提出以成拱线形为控制目标的优化索力调整方法,利用MIDAS Civil 2015建立吊装阶段的全桥有限元模型,考虑切线位移对之后施工阶段的影响,以线形控制为主、索力控制为辅,分析该桥的线形、扣索和尾索索力、弦杆应力,并与实测值对比。结果表明:大桥的线形、扣索和尾索索力、弦杆应力的实测值与理论值符合度非常高,主拱线形及结构应力满足设计及规范要求。说明该优化索力调整方法是可行有效的。

关于桥梁结构线弹性稳定安全系数的讨论

针对桥梁工程中关于结构线弹性整体稳定安全系数的计算方法存在争议并给桥梁设计及计算带来不便的情况,对现存的三种常用方法进行了阐述,提出了线弹性分析时应注意的三个观点;以一下端固结柱为例,对三种不同的线弹性稳定安全系数计算方法进行分析对比,提出了一种新的计算方法——改进的线弹性稳定安全系数计算方法,并结合某钢管混凝土劲性骨架拱桥对各不同计算方法进行分析。结果表明:针对如今线弹性稳定安全系数计算方法的不足,新方法对承重结构恒载与外荷载进行区分,首先计算结构在恒载作用下的稳定安全系数,然后在确保结构满足自身最低稳定要求的前提下计算结构在外荷载作用下的稳定安全系数。改进的线弹性稳定安全系数计算方法能较合理的判断结构的线弹性稳定性及承载能力,而且专业概念明确,可供工程设计人员参考。

连续箱梁桥中跨合龙段劲性骨架优化设计

结合某连续箱梁桥悬臂施工实践,对中跨合龙段劲性骨架设置和受力进行了分析,推导了劲性骨架设计的理论计算公式,并分析了劲性骨架刚度大小对桥梁整体结构的影响。

劲性骨架混凝土拱桥施工阶段的非线性稳定分析

论述了钢管混凝土作为劲性骨架施工的钢筋混凝土拱桥的行为特点，此类桥的结构在施工过程中，历经三种状态：①劲性骨架状态，②劲性骨架的一部分杆件被混凝土包裹的状态，③钢筋混凝土拱业已形成之后的成桥状态。用荷载增量法并考虑几何非线性和材料非线性影响以及施工加载历程，建立了3种计算模型，对用劲性骨架法施工的跨度为313m的拱桥各施工阶段稳定性进行了分析研究。指出了各种计算模型的适用范围。

大跨度钢筋混凝土拱桥钢管混凝土劲性骨架施工阶段稳定性分析

本文用荷载增量法，考虑几何非线性、施工加载历程及构件极限承载力的影响，对大跨度ＲＣ拱桥钢管混凝土劲性骨架施工阶段稳定性进行了分析，并研制了相应的微机程序。所得结论有助于大桥劲性骨架的设计与施工监控。