公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

丹江口水库特大桥地锚式桥台设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,1号、4号桥台采用地锚式设计。基于桥台规模限制及结构耐久性考虑,地锚式桥台创新采用了空腔式箱形台身结构(由底板、墙身、盖板和锚台段主梁等组成)。桥台全长45.8 m、顶宽31.6 m,共设置18个空腔,采用矩形扩大基础。为实现传力平顺,地锚式桥台台梁过渡段台身采用肋墙式构造;为降低桥台整体应力水平、提升桥台的抗裂性能,在台身侧墙设置竖向预应力;为增强1号桥台的抗滑稳定性,在台身侧墙设置CFRP岩土锚杆,锚杆锚入中风化基岩。采用有限元法对地锚式桥台构造的受力性能及抗滑稳定性进行验证,结果表明:桥台总体应力分布均匀,台梁过渡段应力过渡平顺,桥台纵、横隔墙应力以压应力为主,并且关键部位有一定的压应力储备;1号桥台设置CFRP岩土锚杆后其抗滑稳定系数提升了20%以上。

黄冈公铁两用长江大桥主跨567m钢桁梁斜拉桥设计

黄冈公铁两用长江大桥主桥采用(81+243+567+243+81)m连续钢桁梁双塔斜拉桥,半飘浮结构体系,上层布置4车道高速公路,下层布置双线铁路。主梁采用上宽下窄的倒梯形截面,腹杆倾斜设置(斜率达1∶2.7),主桁采用正N形桁式结构。公路桥面采用纵、横梁支撑正交异性整体钢桥面结构;铁路桥面采用多横梁支撑正交异性整体钢桥面结构;每个主桁上弦节点处均设有横向联结系。桥塔为H形钢筋混凝土结构。斜拉索为空间双索面,桥面锚固系统内置于主桁上弦杆内。该桥采用悬臂散拼法架设,为解决斜主桁悬臂架设的技术难题,腹杆在节点外拼接。

黄冈公铁两用长江大桥主桥钢梁设计

黄冈公铁两用长江大桥主桥为(81+243+567+243+81)m五跨连续钢桁梁斜拉桥。该桥采用塔墩固结、塔梁分离的结构体系;采用双层钢桁梁结构,上层为双向4车道高速公路,桁宽27.5m,下层为双线铁路,桁宽16m;钢桁梁采用倒梯形斜主桁断面,桁高15.5m,节间长13.5m;主桁为N形桁架,主桁上、下弦杆均采用平行四边形截面,斜杆采用平行四边形截面或斜工字形截面;节点为焊接整体节点,节点位置的杆件均采用等强对拼连接,斜拉索通过内置式钢锚箱锚固在上弦节点内部;公路及铁路桥面系采用板桁结合的正交异性板整体桥面系;在上弦节点位置设置三角形桁架式横向联结系。

重庆东水门长江大桥设计关键技术

重庆东水门长江大桥主桥为双塔单索面公轨两用半飘浮体系部分斜拉桥,跨径布置为(222.5+445+190.5)m。桥塔采用天梭造型。主梁采用2片桁双层桥面钢桁梁型式,桥面采用板桁组合体系。斜拉索采用单索面稀索体系,每根斜拉索由139束平行钢绞线组成,最大索力15 000kN。索梁锚固采用在钢横梁中点位置设置大型钢锚箱的型式;索塔锚固采用外置式钢锚箱型式,钢锚箱通过剪力钉与分离式塔肢进行连接,索力由剪力钉、锚箱侧拉板和摩擦力共同承担。开发了用于超大吨位钢绞线斜拉索整体张拉的调索设备。开展板桁组合式桥面板的传力机理理论及试验、超大吨位钢绞线斜拉索的疲劳试验、索塔锚固区足尺模型试验等相关研究,验证了结构的安全性和合理性。

湖北观音寺长江大桥主桥方案构思与总体设计

湖北观音寺长江大桥主桥为(350+1160+350)m混合式组合梁斜拉桥。该桥设计过程中对跨径布置、桥型方案、主梁方案、结构体系等进行系统研究。为最大限度地减少桥梁对长江航道、河道行洪等的影响,确定采用1160 m主跨一孔跨过可通航水域。综合考虑建设条件、结构性能、施工难度、安全风险、经济性等因素,最终选取斜拉桥方案。为降低结构自重、充分发挥材料性能、提高桥面耐久性,主梁采用边跨377 m混凝土箱梁+中跨两侧401 m钢-UHPC组合梁+中跨跨中304 m钢-UHPC轻型组合桥面钢箱组合梁的混合式组合梁。结构体系采用带纵向约束的弹性半飘浮体系。桥塔采用中、下塔柱混凝土结构+上塔柱钢壳组合结构A形塔,塔高262 m,基础采用直径3.2 m的钻孔灌注群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度2100 MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,斜拉索与塔、梁端均采用钢锚箱锚固。辅助墩、过渡墩均采用空心截面双柱墩,下设分离式承台+群桩基础。

曹妃甸工业区1号桥斜拉桥设计

曹妃甸工业区1号桥位于北方寒冷强震区,由通航孔桥、非通航孔桥及引桥组成,综述该桥通航孔桥设计。根据建设条件及景观要求,通航孔桥为跨径2×138 m独塔单索面斜拉桥;桥塔为独柱形,造型为船帆式;索塔锚固区采用外露式钢锚箱方案;主梁采用单箱三室钢-混凝土箱形结合梁;斜拉索采用7 mm镀锌平行钢丝;桥塔墩采用群桩基础。抗震性能研究表明,强震区大型独塔斜拉桥应尽量避免采用塔、梁、墩固结体系,以减小桥梁结构的地震响应。

斜拉桥索梁锚固区钢锚箱参数设计和力学性能分析

斜拉索与钢箱梁之间锚固区的结构复杂,索梁锚固区安全性是整体结构安全可靠的前提。通过对索梁锚固区钢锚箱建立有限元模型进行参数设计,分析研究钢锚箱主要构件钢板的厚度、开孔空间尺寸、削坡坡度变化和承压板倒角的设置等对锚箱结构受力的影响。结果表明:合适厚度钢板满足结构强度和刚度要求,同时有利于焊接质量和经济性;承压板倒角可以有效减小应力集中;开孔空间尺寸适度保证了施工操作需要,同时对孔周应力影响较小;削坡可以保证加劲板端部应力过渡平顺均匀。

沌口长江公路大桥索梁锚固区钢锚箱结构设计优化

以沌口长江公路大桥索梁锚固区的钢锚箱结构为依托,基于局部传力的不同力学形态分别建立了考虑线性、材料非线性以及接触非线性的有限元数值模型,对钢锚箱式连接构造的关键设计参数进行了影响性分析,从节省用钢量和减少应力集中的角度提出了优化设计方案,并对优化后锚箱结构在各种工况下的力学性能进行了计算和验证。分析过程中主要考虑了锚固板长度、板厚、锚垫板及承压板厚度和钢箱梁边纵腹板厚度对钢锚箱受力的影响,并利用回归公式揭示了部分设计参数对结构响应的影响规律,其设计方法和思路能够保证锚固结构的安全性和经济性,并为同类桥梁的设计提供参考。

常泰长江大桥主航道桥结构体系及钢梁设计

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m的公铁两用斜拉桥,上层为高速公路,下层为城际铁路与普通公路(采用非对称布置)。该桥首次采用温度自适应塔梁纵向约束体系,该体系采用塔梁分离、塔墩固结形式,塔梁之间设置支座和纵向阻尼器,有利于降低梁端位移和桥塔内力;辅助墩采用压重+锚索方案,以消除活载负反力。主梁采用N形桁式两主桁钢桁梁结构,桁宽35 m,有利于控制偏载对结构线形的影响,主桁及桥面系构件采用Q500qE、Q420qE、Q370qE钢;主桁上、下弦杆件采用箱形截面,腹杆采用箱形、H形或王字形截面;主桁节点处设置组合式横梁;上层桥面采用纵横梁体系正交异性桥面板,与主桁形成板桁组合结构;下层桥面采用整体钢箱桥面,与主桁形成箱桁组合结构;索梁锚固采用双腹拉板式钢锚箱结构。整体结构及桥面系局部分析结果表明,结构设计满足规范要求。

普速铁路单线独塔斜拉桥总体设计及创新

潜江铁路支线属于江汉平原货运系统的重要组成部分,岳口汉江特大桥是潜江铁路支线跨越汉江的控制性重点工程。为提高结构通航安全性,更好地满足防洪要求,主桥采用(32.7+50+93.7+260+38.2) m的独塔双索面混合梁斜拉形式,实现大跨独塔结构体系在国内铁路桥梁上的跨度突破。考虑到建造铁路大跨度独塔混合梁斜拉桥面临着疲劳活载大、动力指标及刚度要求高等诸多难题,且非对称铁路独塔斜拉桥具有设计技术复杂、建设标准高等特点,对主桥的桥型方案选取、桥梁设计难点、桥塔、主梁形式、钢混结合段、索塔索梁锚固形式等进行详细介绍,给出相关结构刚度、应力强度、疲劳应力幅、风车桥耦合等计算结果,并阐述主桥设计时所采用的创新性技术构思。

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验与抗裂设计

对内置式钢锚箱索塔锚固区进行足尺模型试验研究,结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁混凝土均出现了裂缝,且外端壁开裂荷载较低。根据试验结果及有限元分析,对索塔锚固区进行抗裂设计,为结构优化提供依据。

吉林市雾凇大桥混凝土自锚式悬索桥设计

吉林市雾凇大桥主桥为(35+68+150+68+35)m五跨连续混凝土自锚式悬索桥,综述该桥主桥设计与计算。该桥塔梁间设置横、竖向支座和纵向阻尼器;加劲梁采用单箱三室混凝土截面,标准段梁高2.5 m,在边跨锚固段渐变至6.5 m;桥塔采用门形框架混凝土结构,高54 m,塔身及横梁均采用矩形空心截面;桥塔墩下部采用分离式承台,单个承台布置9根2.0 m钻孔灌注桩;主缆采用5.1 mm镀锌高强钢丝,吊索采用7.0 mm低松弛镀锌高强平行钢丝。设计时采用有限元软件MIDAS Civil 2006、悬索桥非线性分析软件BNLAS及SCDS平面程序对该桥进行了计算分析,结果表明该桥的各项检算均满足规范要求。

双锚拉板-锚箱索梁锚固结构设计研究及疲劳试验

铁路斜拉桥索梁锚固结构既承受着恒载索力,又有活载索力长期的反复作用,铁路活载冲击作用大,活载索力所占比重大,且构造复杂,须合理设计以解决疲劳问题。以渝利铁路韩家沱长江大桥为实例,针对铁路钢桁梁斜拉桥索梁锚固区的受力特征与抗疲劳要求,设计研究了一种新型的索梁锚固结构,即整体式双锚拉板-锚箱复合式索梁锚固结构,建立索梁锚固结构板壳有限元分析模型,进行了数值模拟分析,加工制作了1∶1足尺模型并进行了静力加载与动力疲劳试验。分析与试验验证表明,该锚固结构具有较好的受力与抗疲劳性能,在铁路钢桁梁斜拉桥上具有很好的适用性。

三维CATIA软件在桥梁工程设计中的应用

汉中市龙岗大桥是一座现代化的城市景观公路桥梁。桥梁中的副塔及副塔内的钢锚箱等构件是其重要的组成部分,其外形复杂、结构新颖、构造独特,难以采用常规的二维方法进行细部设计。采用三维CATIA软件可更准确地对副塔及副塔内的钢锚箱结构构件进行细部结构设计,为大型复杂桥梁、特殊构件等细部结构设计提供了技术参考。

奇龙大桥主梁空间钢锚箱参数化设计及受力分析

奇龙大桥为独塔空间双索面混合梁斜拉桥,因拉索角度空间变化等因素的影响,主梁钢锚箱的设计变得极其复杂,设计工作量非常大。通过转换整体坐标系,编制相关板件的参数方程,将构造复杂的空间钢锚箱实现参数化设计,极大减少工作量,提高设计精度。又通过选取典型钢锚箱建立有限元模型进行受力分析,明确钢锚箱各主要板件的传力途径及各主要板件的受力情况。

一种新型造船平台开发设计

浮船坞是修造船的关键设施之一。针对一种新型造船平台的开发设计,与常规浮船坞作类比,介绍了其功能特点、布置概况以及船、机、电各部分设计要点。提出了该造船平台的设计难点,以期为同类型造船平台的设计提供参考。

漳州开发区双鱼岛大桥主桥设计

福建省漳州开发区双鱼岛大桥主桥为36 m+2×66 m+36 m独塔双索面斜拉桥,主梁采用鱼腹式预应力混凝土连续箱梁,索塔为双鱼门型钢塔,桥墩为椭圆造型,采用钻孔灌注桩基础。介绍该桥各主要结构的设计,通过建立有限元整体计算模型及局部计算模型对该桥主梁、索塔、斜拉索、钢锚箱的受力进行分析并对其施工方案进行介绍。

南昌洪都大桥自锚式悬索桥设计

南昌洪都大桥通航孔桥为一座主跨195 m双塔三跨单索面自锚式悬索桥,结构上采用3根大缆,外形优美。介绍大桥桥塔、钢箱加劲梁、缆吊系统设计及先梁后缆施工方法的主要内容。对该悬索桥主缆钢混锚固区受力机理及大桥抗风性能进行研究,研究表明大桥钢混锚固区各构件受力性能满足要求,大桥具有较好的气动稳定性。

斜拉桥索梁锚固区受力有限元分析及其优化设计

以某公路斜拉桥为例,采用壳单元建立了斜拉桥索梁锚固区的有限元模型,对索梁锚固区最不利载荷组合作用下的应力分布进行了分析与计算。结果表明:索梁锚固区的加劲板边角处的von Miss应力值达到281MPa,是结构应力集中的区域。对加劲板结构进行了优化设计,降低了应力集中。