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。

水平往复荷载作用下钢箱提篮拱弹塑性力学性能研究

目的 探究倾角、矢跨比及宽跨比三个参数对钢箱提篮拱在水平往复荷载作用下力学性能的影响,为钢提篮拱桥抗震设计提供理论基础。方法 通过改变参数,建立54个钢箱提篮拱有限元模型,在水平往复荷载作用下进行滞回分析,研究钢箱提篮拱水平力-位移滞回性能、极限承载力和拱顶横撑内力、变形在不同参数条件下的变化规律。结果 随着拱肋倾斜角度、宽跨比的增加或矢跨比的减小,结构初期刚度、极限承载能力均有较大提高,但横撑内力也随之增加,并会产生局部失稳破坏,影响结构的承载能力。结论 增加拱肋倾斜角度对钢箱提篮拱横向力学性能有较大改善,但在设计时应注意横撑内力增加带来的不利影响。

下承式钢箱提篮拱桥拱肋拼装支架方案研究

以绵阳科技城大道涪江大桥为工程背景,采用数值模拟对拱肋的拼装支架方案进行比选。针对直立支架与斜支架方案,分别建立了有限元模型,分析了施工过程中结构的稳定性。结果表明,采用直立支架拼装拱肋,拱肋易发生侧向失稳,不满足工程要求。研究采用斜支架,因其结构稳定性较好,关键施工阶段的稳定系数均大于4.0,满足要求。依据稳定性分析结果,同时考虑2种方案的施工难易程度,进一步提出了斜支架与直立支架组合的方式进行拱肋拼装,并介绍了该方案的施工要点及流程。采用此方法,成功完成了涪江大桥的拱肋拼装。

特大跨径拱桥系杆张拉优化技术分析

为提高威海石家河公园大桥这一特大跨径拱桥的结构稳定性,保障拱桥建筑施工质量,研究特大跨径拱桥系杆张拉优化技术分析。威海石家河公园大桥共采用34根吊杆,其中中拱14根吊杆,边拱20根吊杆,考虑系杆张拉顺序对质量的影响,设计2种张拉方案,方案1为先张拉两边吊杆、后张拉中间吊杆;方案2为先张拉中间吊杆、后张拉两边吊杆。采用有限元模拟2种张拉方案在施工时所产生的应力、位移变化,从而选取最佳方案。模拟分析可知:采用方案1张拉时主梁所承受应力更大,且主梁、中拱、边拱的位移明显较大,而采用方案2张拉时,可避免主梁出现严重失稳问题,还可保持较小的拱肋位移;同时方案2稳定安全系数较高,在成桥阶段方案2最大吊杆拉应力为433.0 MPa,处于1860钢绞线的安全承载范围内。可见采用先张拉中间吊杆、后张拉两边吊杆方式可有效实现系杆张拉优化。

跨水域下承式钢箱拱肋系杆拱桥多机械协同施工技术

新建湄池大桥主桥上部结构为188 m单跨简支体系的下承式钢箱拱肋系杆拱桥,跨越浦阳江Ⅳ级航道。结合新建湄池大桥主桥上部结构的建造过程,对跨水域下承式钢箱拱肋系杆拱桥的施工技术进行了介绍。总结了钢箱拱肋系杆拱施工过程中采用水中浮吊+上桥履带吊+新型多功能滑移装置的多机械协同施工方法,并对基于滑移装置的构件运输、履带吊上桥措施、临时支架设计和验算等关键技术进行分析,为后续该类型桥梁的施工积累了经验。

某中承式钢拱桥加工制作研究

钢结构工程因其施工快、强度好、刚度大和环保等优点,俨然已经成为建筑业中的超新星之一,在桥梁工程中钢箱梁同样也是桥梁交通网络系统中不可或缺的一部分,其中钢拱桥因其独特的造型而受到各地区的追捧,已经成为各地区必备的地标性交通设施。但与一般的钢箱梁相比,钢拱肋的安装精度是重中之重,而安装精度的前提就是制作精度,钢拱肋加工制作的精度直接影响到安装时钢拱桥的合龙精度。该文以石家庄跨环城水系泊水湾特大桥为例,分析该项目中钢拱肋的加工制作关键技术,尤其是钢拱肋节段的组装技术,其铺设先后顺序为大腹板、隔板、顶底板、吊耳节点、小腹板、斜腹板及其纵肋等。并在最后给出组装过程中的关键技术要求,一为线形控制的关键手段即控制零件的精度及地胎的精度,二为焊接控制的关键手段即保持待焊区域的干净与整洁、引弧板和熄弧板的设置与选择以及焊接工艺的评定。

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。

大跨度蝴蝶拱空间受力性能参数分析

以某蝴蝶拱桥为研究对象,采用有限元方法开展蝴蝶拱的空间受力性能研究,对比分析斜拱肋、直拱肋、有无副拱等不同结构体系对拱肋内力、挠度以及稳定性的影响,讨论拱肋倾角、主拱刚度、副拱刚度等关键参数对蝴蝶拱受力性能的影响程度与影响规律。结果表明:恒载和活载作用下,外倾式拱肋的主副拱拱脚面外弯矩和挠度均显著增大;去除副拱肋会显著增大主拱肋的轴力和拱肋挠度;拱肋倾斜与否对拱肋稳定性影响较小,副拱肋可一定程度提高拱肋稳定性。主副拱肋的内力和挠度均随着拱肋倾角的增大而增大,拱肋稳定性随着拱肋倾角的增大而减小,建议设计时拱肋倾角小于12°;主副拱刚度从0.50EI增大到1.25EI时,有利于结构受力,而从1.25EI增大至2.00EI时,对结构受力优化效果不明显。对于背景桥梁建议主拱和副拱的倾角为12°,主拱和副拱的刚度提高至原结构刚度的1.25倍,优化后主副拱肋挠度降幅约36%,效果良好。

大跨度钢管拱肋提升技术研究

钢管拱肋作为大跨度梁拱组合桥的关键设计部位,其施工过程及受力性能关系到全桥结构的安全。通过跨越太浦河航道180 m钢管混凝土拱桥拱肋整体提升施工的研究,合理布置了拱肋安装支架及提升支架,并采用Midas Civil有限元软件对拱肋架设及整体提升过程中支架的受力及稳定性进行分析。结果表明:各施工阶段支架的强度和刚度满足要求,整体结构具有良好的稳定性,可为后续工程施工提供经验。

复杂工况条件下大跨径桥梁拱梁结合段吊装技术研究与应用

在某些特定环境下大跨径桥梁施工过程中,拱肋吊装施工阶段由于受限于复杂地理位置及工况,导致安装过程产生较多难点。通过研究分析,采取对原设计节段的再划分,解决拱肋节段的陆路运输受限问题、建立三维模型分析及优化解决吊点设置等一系列施工方法,以确保复杂的异形拱肋吊装作业顺利进行。

悬挂式单轨单肋式拱桥设计参数敏感性分析

[目的]鉴于目前针对悬挂式单轨单肋式拱桥的研究案例较少,为了更好地指导悬挂式单轨拱桥的设计和施工,需要对其不同设计参数的敏感性进行分析。[方法]以湖南某旅游空中列车项目为背景,通过Midas空间杆系整体模型和ANSYS板壳单元细部模型,对跨度为60 m,采用刚性吊杆钢箱拱,拱、梁、墩刚接的单肋式双线拱桥进行计算分析。研究了不同设计参数对轨道梁刚度、主梁应力、主梁翘曲畸变的敏感性影响;提出了设计参数敏感性评价指标,将其按敏感因子10%和5%划分为大、中、小3个等级,得到了主要设计参数的敏感性差异。[结果及结论]拱桥矢跨比、中横梁尺寸及桥墩尺寸依次对于主梁竖向挠度、主梁水平位移和梁端转角是敏感性参数,主梁的加劲肋间距对主梁应力和跨中畸变是敏感性参数,主梁腹板厚度对梁端翘曲是敏感性参数。对于悬挂式单轨单肋式拱桥,其刚度要求相对应力要求更加控制拱桥设计,设计中宜采用合理的设计参数。

上承式钢管混凝土拱桥拱肋混凝土非对称灌注结构安全性研究

为掌握拱肋钢管内混凝土不对称灌注对结构安全性的影响规律,利用有限元方法对南浦溪特大桥拱肋钢管内混凝土左右幅非对称顶升灌注过程中结构的变形、应力及稳定性进行了分析。计算结果表明:非对称灌注过程中,先灌注侧拱肋下挠量大,两侧拱肋挠度差值随完成灌注的拱肋数量增多而逐渐减小,灌注完成后,横截面对称位置处拱肋竖向挠度对称;整个施工阶段拱肋应力大于横撑应力,尤其是首灌混凝土过程中拱肋应力较大,应重点关注;首灌混凝土完成时结构的稳定安全系数最低,随着混凝土逐步完成灌注,结构的稳定安全系数逐渐增大;结构初始几何缺陷对结构的稳定性不利,应以考虑结构初始几何缺陷的稳定系数来评价结构的安全性。

地震作用下拱肋-一字撑损伤模式与抗震性能评价

横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一。为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋−一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性稳定性的影响,设置总计20组对比分析工况;然后基于静力弹塑性分析,根据塑性铰形成路径和分布特点,识别5类典型的拱−撑损伤模式;最后采用非线性时程分析法,通过定义协同耗能指标ϕ、综合评价指标ξ等,对比分析各类损伤模式的动力响应特征和抗震性能。研究结果表明:静力弹塑性分析和非线性时程分析可以得到相互验证的5类拱−撑损伤模式;当拱−撑结构发生横撑→拱肋→拱脚(BRS)损伤模式时,结构的地震响应规律、抗震性能均明显优于其余4类损伤模式,且横撑、拱肋和拱脚的应变曲线峰值非常接近,三者可协同参与结构整体塑性耗能;所提ϕ和ξ可准确表征各类拱−撑损伤模式的抗震性能,当ϕ的绝对值越接近0或ξ越小时,拱−撑结构的协同耗能机制越好,整体抗震性能更优;当一字撑设计使拱−撑系统满足BRS损伤模式时,结构具有最优的抗震性能。所提出的损伤模式识别方法和量化评价指标可为今后同类拱桥一字型横撑的设计和结构抗震性能评价提供参考。

半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥颤振临界风速分析

为研究低扭弯频率比大跨度桥梁的颤振性能,以某主跨180 m的半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥为背景(主梁扭弯频率比接近1.0),进行颤振临界风速分析。采用有限元法分析该桥动力特性,计算桥梁颤振稳定性;对比《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)推荐的3组理想平板颤振临界风速估算公式,基于Scanlan半逆解法的理想平板颤振临界风速,考虑主梁形状与攻角修正系数确定颤振临界风速范围;采用强迫振动数值模拟识别颤振导数,获得精确颤振临界风速,进一步计算半分离式斜腹板双箱梁的形状和攻角系数。结果表明:该桥主梁扭弯频率比较低,颤振稳定性低于500 m级大跨度双肋拱桥;规范推荐的理想平板颤振临界风速估算公式在小扭弯频率比时差异较大;半分离式斜腹板双箱梁形状修正系数小于分离式双箱梁而大于P-K梁、带斜腹板箱梁,攻角修正系数略大于这3种形式主梁。

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。

大跨度蝶形钢结构组合桥梁设计与施工

丽水好溪特大桥主桥为跨径208 m蝶形钢结构组合桥梁,该桥采用先梁后拱、缆索吊拼装方式施工,钢拱系统由主、副拱肋及其连杆、风撑组成,主梁梁格体系由主纵梁、横梁、正交异性钢桥面板等组成。为平衡成桥状态钢拱系统推力,每个主纵梁内均设置可换索式体外束系杆;每个吊点设2根镀锌平行钢丝成品吊索,上下均采用叉耳销轴式锚固。有限元计算结果表明,主梁、拱肋、吊索受力均满足规范要求。

系杆拱桥施工线形监测中的点云数据处理方法研究

三维扫描技术凭借高效、高精度的特点已成为智能化、自动化桥梁线形监测的潜在解决方案,在桥梁几何外形监测上已有了大量应用,但是针对桥梁线形监测场景下的三维激光扫描点云数据处理方法却鲜有研究。提出了一种用于系杆拱桥施工线形监测的三维激光扫描数据处理方法,可以从点云数据中提取出拱肋线形点云,并计算其变形。以合肥至新沂铁路上一座施工中的系杆拱连续梁桥为例,展示了该方法的应用效果。研究表明:提出的数据处理方法搭配三维激光扫描技术有着测量与数据处理速度快、效率高、数据成果分辨率大等优势。研究为类似工程的线形智能化监测提供了新的方法和案例。

提篮式系杆拱桥测量控制技术

近年来系杆拱桥被广泛应用于跨路、跨河等大跨度桥梁施工中,提篮式系杆拱相对于直立式系杆拱桥坐标计算更为复杂,既需要考虑纵坡对拱结构纵距的影响,又要考虑拱横向内倾内横距的影响。结合新建石家庄至衡水至黄骅港城际铁路李天木跨捷地减河系杆拱桥工程实例,论述控制网布设、系梁施工、吊杆预埋、拱肋支架安装、拱肋安装、吊杆安装等测量工作的控制要点。

宽幅中央拱肋系杆拱桥设计

以南渡江航道主桥为背景,详细介绍了超宽幅中央拱肋系杆拱桥方案的设计构思、总体布置、结构设计和计算。该桥跨径布置为单跨150 m,桥面宽度41.5 m。拱肋采用中央拱肋,并在1/4跨处分叉为双拱,双拱中间采用横撑连接,吊杆采用了中央索面编花布置,主梁采用全闭合钢箱梁。拱肋、吊杆、主梁(系杆)共同组成结构体系,共同承受荷载,并在景观造型上构造“空中半月”。

四拱肋无风撑系杆拱桥总体设计

系杆拱桥是欧洲常用的一种结构体系,因具有受力合理、用材经济、施工方便、造型优美等优点,近年来在我国得到广泛应用。四拱肋无风撑系杆拱桥造型更加丰富,景观效果极佳,但受力也较常规系杆拱桥更加复杂。以采用四拱肋无风撑系杆拱桥方案的珠海市斗门区幸福河拱桥为工程背景,建立有限元模型进行计算,对拱轴线、矢跨比、拱间连接形式、施工顺序等关键参数进行了分析比选,综合考虑结构受力及景观效果后,最终选定了该桥的合理设计方案。相关研究和设计成果可为今后同类桥型设计提供借鉴。