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。

基于实测数据的铁路钢桥列车荷载模型研究

为获得更为准确的铁路钢桥疲劳评估荷载,以某跨径75m的下承式单线简支铆接钢桁梁铁路桥为背景,基于实测数据,采用概率论的方法建立列车荷载模型。将列车模型分为列车类型、机车、车辆以及列车运行速度4个参数,通过统计分析,分别得到各参数的概率分布,采用Monte-Carlo法生成随机列车荷载。将模拟荷载计算的钢桥疲劳效应与实测值进行对比,结果表明:模拟的钢桥杆件日应力谱与实测日应力谱吻合良好,所建立的列车荷载模型能很好地描述列车荷载的通行情况,可用于铁路钢桥疲劳分析,具有较强的适用性。

贵黔高速鸭池河特大桥钢桁梁施工关键技术

贵黔高速鸭池河特大桥为主跨800m的钢桁-混凝土混合梁斜拉桥,中跨钢桁梁采用"N"形桁架。受地形、运输和工期等条件限制,该桥采用缆索吊机进行16m长钢桁梁节段整体悬臂拼装。施工中,在边跨增设主动张拉的背索,以抵消缆索吊机对该桥变形的影响;优化接头处高强螺栓施工的时间和顺序,以防止新节段安装时高强螺栓受剪;重视钢桁梁节段现场的预拼装、测量和误差调整工作,以确保16m长节段拼装精度;采用等值张拉法和群锚千斤顶张拉,以实现钢绞线斜拉索的索力均匀性和整体索力控制;优化斜拉索施工索力,以实现合龙口姿态的调整,采用温度自然合龙法,以实现高精度合龙。鸭池河特大桥合龙后主梁线形平顺,施工误差满足规范要求,该桥已于2016年7月建成通车。

贵黔高速鸭池河特大桥钢桁梁合龙施工控制技术

贵黔高速鸭池河特大桥为主跨800m的混合梁斜拉桥,中跨为钢桁梁,边跨为预应力混凝土箱梁。该桥采用缆索吊机进行钢桁梁节段整体悬臂拼装施工,中跨钢桁梁采用自然合龙法施工。施工中,采用优化斜拉索张拉索力的方法实现合龙口姿态的调整,即对22~24号斜拉索分别按70%、60%和50%的成桥索力张拉,合龙后再补张拉,以满足合龙线形要求;对钢桁梁合龙口的间距、标高、轴线、气温和弦杆温度等进行48h连续观测,确定合龙段的合龙温度和放置温度分别为17℃和19℃,上、下游弦杆的配切长度分别为8 114mm和8 136mm;采用钢管和工字钢等临时支撑固定合龙段,以防止其运输和吊装过程中变形。该桥已完成高精度合龙,合龙后主梁线形平顺,误差满足规范要求。

驸马长江大桥非线性静风响应研究

驸马长江大桥为主跨1 050m的单跨简支梁悬索桥,主梁采用流线型钢箱梁。为研究该桥非线性静风响应,考虑静风荷载非线性和结构几何非线性,采用增量法与内外双重迭代相结合的方法,分析加劲梁初始攻角、附加攻角、缆索风荷载等因素对静风位移、静风失稳风速及结构动力特性的影响,并将计算结果与1∶80全桥气弹模型风洞试验结果进行比较。结果表明:静风位移计算值低于风洞试验实测值,这是静三分力系数的雷诺数效应造成的;缆索风荷载约占结构总体风荷载的15%,不考虑会低估风荷载;不考虑加劲梁附加攻角会高估静风失稳风速;初始攻角、附加攻角、缆索风荷载对加劲梁静风位移响应影响较大;结构动力特性会随风速改变而改变。

大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计

香火岩特大桥主桥为上承式钢管混凝土拱桥,主拱计算跨径为300m。主拱采用悬链线形,拱肋采用六肢钢管组成的等宽度变高度空间桁架结构,拱脚截面径向高9.0m,拱顶截面径向高5.0m,拱肋腹杆采用钢箱或开口的工字钢断面。拱上立柱为排架式空心矩形薄壁截面钢箱结构,桥面系采用预应力混凝土T梁。主拱采用无支架斜拉扣挂缆索吊装系统施工,节段接头在安装时弦管通过内法兰盘用高强螺栓栓接。采用通用有限元程序MIDAS Civil进行全桥结构施工、运营阶段静力分析,结果表明结构设计满足规范要求。

大跨度轨道交通桥梁抗震性能分析

为了解轨道约束作用和摩擦摆支座对轨道交通桥梁抗震性能的影响,以某大跨轨道交通桥梁[(85+135+85)m预应力混凝土连续梁]为背景,采用MIDAS Civil软件建立考虑轨道约束作用的线桥一体化有限元模型,选取承受惯性力最大的固定墩作为研究对象,研究轨道约束作用对桥梁抗震性能的影响和摩擦摆支座的减隔震效果,分析墩高对摩擦摆支座减隔震效果的影响。结果表明:考虑轨道约束作用后,桥梁的纵向自振频率有所提高,横向自振频率变化很小;考虑轨道约束作用时,固定墩的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力比不考虑轨道约束作用时均明显增大;采用摩擦摆支座能显著降低固定墩的地震响应,摩擦摆支座具有良好的减隔震性能;摩擦摆支座的隔震效果随墩身高度的增加逐渐减小,摩擦摆支座适合在桥梁固定墩墩身刚度较大时采用。

连续梁桥钢阻尼滑板支座隔震性能试验研究

为研究钢阻尼滑板支座对连续梁桥的隔震效果,以某25m+25m连续梁桥为原型设计制作缩尺比为1∶5的模型,通过振动台试验研究钢阻尼滑板支座的隔震性能,分析不同地震波类型、输入方向和强度对钢阻尼滑板支座隔震效果的影响。结果表明:当地震波频率接近模型桥的自振频率时,钢阻尼滑板支座的隔震效果相对较差;地震波双向输入时模型桥的加速度和位移响应大于单向输入时的响应;地震波横向输入时模型桥的地震响应大于纵向输入时的响应;输入地震动强度越大,钢阻尼滑板支座的隔震效果越明显;加速度峰值3.82m/s2的地震波作用后,模型桥中墩出现微裂缝,但不影响桥梁的正常使用,钢阻尼滑板支座的隔震效果良好。

平潭海峡公铁两用大桥通航孔桥桥塔墩承台施工技术

平潭海峡公铁两用大桥FPZQ-3标段的3座通航孔桥均为双塔钢桁混合梁斜拉桥,桥塔墩均采用圆端哑铃形高桩承台,承台施工采用集主体防撞结构与施工围堰一体的防撞箱围堰结构(由双壁吊箱围堰、防撞梁及联结系组成),将永久结构与施工结构有效结合。防撞箱围堰采用工厂整体制造、整体吊装工艺施工,以实现围堰高精度制造与吊装;围堰下沉采用多台连续千斤顶液压数控整体下放技术,并采用数控液压多点同步下放系统及多层水平限位装置,以克服波流力大、潮位变化大等不利影响,实现围堰自动化下放施工;围堰采用分区封底、系梁区无封底工艺施工,承台混凝土分两层、三次施工,以解决围堰抗浮、抗沉难题。该桥通航孔桥6个桥塔墩承台均已施工完成,结果均满足要求。

混凝土斜拉桥箱梁强受扭损伤试验研究

某大跨斜拉桥主梁采用预应力混凝土箱梁,在施工过程中因火灾烧断主梁一侧9根斜拉索导致主梁强受扭损伤。为研究主梁强受扭损伤后的受力性能,设计制作相似比为1∶4的节段模型进行强受扭损伤模拟试验,并采用有限元程序Abaqus对模型梁的受扭损伤过程进行模拟分析,研究断索后主梁的强受扭损伤状态,评估主梁损伤后的抗扭承载力及索力恢复后的弯曲性能。结果表明:模型梁强受扭损伤后的裂缝宽度、间距和角度与实桥高度相似,与有限元计算的损伤状态也一致;模型梁实测扭转变形与计算扭转变形及实桥控制截面扭转变形吻合较好;实桥断索时主梁所受最大扭矩荷载约为其抗扭承载力的75%;索力恢复后,主梁的抗弯刚度有所下降,但对体系刚度影响有限,可加固修复。

宜昌至喜长江大桥大江桥猫道与锚碇同步施工技术

宜昌至喜长江大桥大江桥为主跨838m悬索桥,猫道为三跨连续猫道,西坝锚碇为地连墙基础的重力式锚碇。由于桥塔和点军锚碇均已施工完成,为确保全桥工期目标,在保持猫道设计线形不变的条件下,通过在西坝锚碇前端设置1套转向架,实现猫道和西坝锚碇同步施工。猫道转向架为万能杆件拼装成的桁架结构,高20m,底部设扩大基础,在转向架上设置猫道承重索转向鞍座。施工时,在扩大基础上安装预埋件、拼装转向架,同时按西坝锚碇填芯混凝土实际浇筑高度,通过增加预埋件长度、设置支撑架来调整承重索锚固预埋件埋置深度;猫道导索、牵引索、门架支撑索、承重索、扶手索架设及面层、横向天桥等安装的同时,进行西坝锚碇施工;西坝锚碇施工完成后对猫道及牵引系统进行完善。

珠海横琴二桥钢桁拱梁合龙技术

珠海横琴二桥主桥为(100+400+100)m的三跨连续钢桁系杆拱桥,主跨采用先拱后梁方法,辅以吊索塔架系统进行主拱及主梁合龙施工。为提高合龙安全性和合龙精度,边跨钢桁拱架设时对起始节点G0、G1、G2进行预偏和预降,选择适当时机从边支点向中支点依次脱空各临时墩,然后回放边支点至边跨合龙时理论标高,进行边跨合龙;中跨钢桁拱架设时扣背索采用一次性等值张拉(扣塔预先适当设置了反方向的倾斜度),根据参数敏感性分析,选择适宜温度合龙并采用升降边支点作为首选合龙控制措施,并在边跨桥面和门式墩顶部加载抗倾覆配重;主拱合龙后,将边支点顶升至设计标高以下0.3m,采用无临时系杆的钢主梁架设技术,实现钢主梁合龙口端部节点位移的精细化调整。

全体外预应力节段预制拼装箱梁桥震害研究

为了解全体外预应力节段预制拼装轻型薄壁箱梁在地震作用下的病害机理,以芜湖长江公路二桥引桥为依托,选取其中5×40m一联(半幅),采用SAP 2000建立精细化有限元模型和杆系模型,并通过现场环境随机振动方法进行动力特性试验,分析节段拼装箱梁的动力特性。采用精细化模型进行动力时程分析,判断该联引桥节段接缝截面是否发生开口震害,采用ABAQUS建立接缝处节段实体模型进行局部应力分析,验证接缝截面的工作状态。结果表明,通过节段接缝截面和剪力键处于受拉还是受压状态可以判断接缝截面及剪力键是否发生开口震害;E2地震作用下,该联引桥主梁节段接缝截面的应力验算指标均小于0,处于全截面受压状态,剪力键均未发生脱离,接缝未出现开口震害。

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥埋置式承台止水方案比选

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥为跨径85m的钢-混组合连续梁桥,采用埋置式承台结构,承台和底节墩身采用预制安装工艺施工。为了完成埋置式承台的水下安装,保证现浇混凝土施工质量,提出了3种止水方案:整体式柔性止水(方案1)、分离式托盘胶囊止水(方案2)以及无内置双壁锁口钢套箱围堰止水(方案3),通过对3种方案的综合对比分析,采用方案3。该方案中围堰采用双壁结构,平面分8块,通过榫头式锁口连接成整体,围堰拼装成型后整体下放至设计标高,然后进行吸泥、封底、锁口封堵、抽水、承台安装、绑扎钢筋、浇筑混凝土等工序施工,最后利用涨落潮整体拆除围堰。实践证明,方案3止水效果好,更能保证混凝土施工质量,确保桥梁设计使用寿命。

基于多尺度有限元的钢桁架整体节点疲劳性能分析和试验研究

为了简化结构疲劳分析,提高计算效率,以大连星海湾大桥(主跨460m的3跨双层地锚式悬索桥)为背景,采用多尺度有限元方法对该桥钢桁加劲梁进行疲劳性能分析,整体节点板部分采用三维实体单元,传力构件采用普通梁单元,用Arlequin方法模拟耦合区域。进行了1∶2缩尺模型整体节点疲劳试验,将测点应力值与多尺度有限元分析值进行对比。研究结果表明,多尺度有限元分析值与试验值吻合良好,应用多尺度有限元分析结构疲劳性能是可靠的。多尺度有限元方法对结构主要研究部位进行准确模拟,减少了模型中的节点数和单元数,提高了计算效率,可以作为疲劳分析的一种新方法。

赤石特大桥主梁顶推合龙调整成桥塔偏研究

针对赤石特大桥恒载稳定状态下的塔偏大且叠加车辆荷载作用后将使主塔偏心受力过大的问题,提出了在主梁合龙时进行顶推来调整成桥塔偏的解决方案。采用BDCMS软件和有限元方法,对赤石特大桥施工全过程进行了计算分析。计算结果表明:顶推方案对成桥塔偏改善明显,在一定程度上,抵消了后期收缩徐变的影响,能降低主梁水平累积位移,给塔与梁之间支座的安装带来便利;顶推方案对主梁应力有一定影响,但影响较小,可通过后期预应力束进行调整,对成桥索力没有影响。该顶推调整塔偏方案可用于各种类型的两塔或多塔斜拉桥,具有调整直接、操作便利的优点,具有一定的推广应用价值。

山区V形峡谷悬索桥关键施工技术

普立特大桥位于云南省宣威市,跨越典型的山区V形峡谷,主桥为主跨628m的双塔单跨钢箱梁悬索桥,主缆采用预制平行钢丝束股,由91束91根Φ5.1mm镀锌高强钢丝组成。结合现场实际情况,宣威岸采用重力锚,普立岸采用隧道锚,锚体均按"分层浇筑、分层支撑、分段接管、实施监控"的方案实施。隧道锚倾角大,开挖采用控制爆破技术减少对周边围岩的扰动,出渣采用有轨运输方式。主缆先导索牵引采用火箭抛掷施工方法,主缆架设采用PWS法施工。主梁为具有良好抗风性能的扁平流线型钢箱梁,钢箱梁架设采用缆索吊机旋转架设法施工。

抑涡格栅对宽幅分离式双箱梁涡振性能的影响研究

为研究抑涡格栅对分离式双箱梁涡振性能的抑制效果及格栅设计参数对其抑振效果的影响,以某大跨分离式双箱梁悬索桥为背景进行节段模型风洞试验,研究格栅透风率、格栅条宽度、格栅布置方式及设置位置对加劲梁涡振性能的影响,并采用计算流体力学(CFD)方法分析断面流场特性,揭示加劲梁产生涡振的原因及格栅的抑振机理。结果表明:设置格栅能有效抑制分离式双箱梁的涡振;分离式双箱梁的涡振振幅随格栅透风率的增加先增大后减小,33%~67%为最优透风率区间;格栅的抑振效果随格栅条宽度的增大而增强;格栅均匀布置比非均匀布置时抑振效果更好;在分离式双箱梁中央开槽上表面设置格栅比在下表面设置格栅抑振效果更优;产生涡振的气动力来源于下游侧箱梁处简谐变化的升力,设置格栅后上游侧箱梁产生的尾流旋涡会被格栅打碎,从而消除下游侧简谐变化的升力。

芜湖长江公铁大桥设置式沉井基础施工关键技术

芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,该桥3号桥塔墩采用平面尺寸为65m×35m的圆端形设置式沉井基础。在沉井施工中,基坑采用钻爆法整层水下爆破成型;采用2艘抓斗挖泥船进行水下清渣;采用船载多波束和侧扫声纳法进行水下测量;采用重型锚碇系统及沉井调平系统进行沉井精确定位;采取抛填袋装碎石的方式进行沉井外壁防护;沉井分2次灌注水下封底混凝土,第1次全断面封底,第2次采用逐个井孔、逐舱的方式进行混凝土灌注;沉井盖板混凝土分2次浇筑成型,从盖板四周向中间分层、分段浇筑混凝土。

自锚式悬索桥吊杆索更换关键技术

抚顺天湖大桥为(15+70+160+70+15)m自锚式混凝土悬索桥。该桥吊杆索索力偏差较大、锚头锈蚀严重、索道管内防腐体系完全失效、部分吊杆索PE护套破裂,急需更换吊杆索。换索过程中,针对该桥独有采用钢丝绳主缆和索夹易下滑的特点,设置了临时阻移装置;为方便施工设置了主缆吊架、梁端平台等临时施工平台。吊杆索更换原则为换索前后索力等量替换,并根据吊杆索索长较短的特点采用钢丝绳线锤的方式测量相对高差。调索阶段通过调整索力和高程将桥梁线形调整至设计预期。通过采取以上措施,顺利完成了吊杆索更换。