大跨度高低塔公铁平层合建斜拉桥结构体系研究

甬舟铁路富翅门公铁两用跨海大桥采用主跨388 m高低塔公铁平层挑臂式钢箱梁斜拉桥,为世界上最大跨度的高低塔公铁平层合建斜拉桥。为研究适用于大跨度高低塔公铁平层合建斜拉桥最优结构体系,结合富翅门公铁大桥结构不对称的特点,对5种不同类型半飘浮体系、塔梁约束体系进行比选研究。通过对5种约束体系在静、动力荷载作用下的桥塔弯矩、桥塔位移、主梁位移对比分析,推荐采用高塔侧设置固定支座、矮塔侧采用活动支座的约束体系,该体系抵抗纵向荷载能力强、释放体系温度变形差,与常用的半漂浮体系相比,在静、动力荷载作用下桥梁总荷载效应小,具有良好的静动力性能,其中静力作用下两桥塔塔底总弯矩降低15%,两侧梁端总位移降低51%,两塔顶位移减少29%;动力作用下两桥塔塔底总弯矩相当,两侧梁端总位移降低76%。

辅助墩对大跨度高低塔PC斜拉桥的受力影响分析

通过分析辅助墩对荆州长江公路大桥南汊通航孔主桥的受力影响,探讨了辅助墩与高低塔斜拉桥结构受力的关系,分析了辅助墩设置的最佳位置,并提出了不设置辅助墩所面临的问题及相应的解决办法,可为同类斜拉桥的结构分析、设计提供参考。

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计,通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行研究分析,提出合理的设计思路、方法,确定花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明,桥塔受力性能均满足规范要求。

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。

福厦客运专线乌龙江特大桥主桥方案研究

福厦客运专线乌龙江特大桥跨越乌龙江,为新建福州至厦门客运专线铁路重点控制工程,主桥桥址建设条件复杂,孔跨布置边界条件较多。为选取合理的主桥桥式方案,遵循"安全、实用、经济、美观"的设计原则,对高低塔混合梁斜拉桥、钢桁梁悬索桥两种桥式方案进行对比分析,综合考虑施工难度、景观效果、工程造价等因素,选定(72+109+432+56+56)m高低塔混合梁斜拉桥为推荐方案。该桥建成后,将成为世界上首座大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。

高矮塔斜拉桥横向减震体系关键参数联合优化

为探究由钢阻尼器与抗风支座组成的横向减震体系关键参数对斜拉桥横向地震响应的影响,以某高矮塔斜拉桥为例,基于结构内力与位移响应相平衡的原则,运用正交试验设计法设定参数联合优化的分析工况,分别以结构内力与位移响应、钢阻尼器耗能为优化指标,探究算例中减震体系关键参数钢阻尼器屈服力及抗风支座初始间隙对优化指标的影响。结果表明:辅助墩内力及高塔侧边跨主梁梁端位移响应的控制因子具有显著的参数耦合效应,参数优化时需联合考虑;在墩台设置钢阻尼器可显著降低辅助墩内力及梁端位移响应,但不能有效降低桥塔内力响应。

高低塔斜拉桥辅助墩的优化分析

高低塔斜拉桥由于双塔不对称,设置辅助墩时需要综合考虑结构的受力状况.为研究辅助墩设置与大跨度高低塔斜拉桥受力之间的关系,以高低塔斜拉桥为研究对象建立有限元模型,分析辅助墩设置数量及位置对结构产生的影响,基于回归分析拟合单个辅助墩位置变化对结构响应影响的规律,进行单个辅助墩位置优化分析.研究结果表明,辅助墩的设置有利于改善高低塔斜拉桥的整体受力,可明显降低在移动荷载作用下高塔边跨主梁及高塔的弯矩和位移,但辅助墩的数量增加后,改善效果相比单个辅助墩大幅减弱,设置单个辅助墩是最佳选择.单个辅助墩位置的改变对高塔边跨主梁及高塔的弯矩和位移影响较为明显,且存在最佳位置,但当辅助墩位置位于一定范围内时,位置改变带来的结构综合响应变化并不明显,受限于外部条件时辅助墩位置亦可根据分析结果灵活选择.

高速铁路大跨度高低塔部分斜拉桥设计

为研究大跨度高低塔部分斜拉桥在高速铁路上的适应性,以深汕铁路深圳水库特大桥为工程背景,从技术性、经济性等方面对比孔跨布置(33+242+143+44+29) m混合梁独塔斜拉桥和(78+242+139+36) m部分斜拉桥两种桥式方案的优劣,并针对推荐的部分斜拉桥方案进行技术分析,介绍其设计细节及计算结果。研究表明:相较于独塔斜拉桥方案,部分斜拉桥方案刚度大、投资小、工期短,具有明显优势;在部分斜拉桥方案中,主力+附加力组合作用下刚构连续体系的基础受力为刚构体系的85.8%;相较于采用实体墩,结构采用双肢薄壁墩时梁体跨中挠度降低8.3%,下部结构混凝土用量减小17%;梁高与桥塔高度会显著提高结构刚度,几乎呈线性增长趋势。综合而言,高低塔部分斜拉桥结构尤其适用于控制点密集、桥位选择受限的复杂地形,是一种合理、可靠的结构体系。

高低塔固结体系斜拉桥结构优化设计方法

高低塔固结体系斜拉桥在结构布置和受力行为上均具有明显的不对称性,为优化该类桥梁受力性能,以主跨388m的高低塔固结体系斜拉桥——重庆水土嘉陵江大桥为背景,对高低塔固体体系斜拉桥结构设计进行研究。研究结果得出:通航及地形等边界条件决定高低塔设置情况,下塔柱柔度是固结体系的结构选用原则;通过采用增大低塔侧边跨跨度、拉索采用等索距布置、在高塔侧设置背锚索的方法可优化结构布置;可根据主跨长度选择梁体类型,根据梁体类型确定辅助墩设置情况;可在低塔侧的边跨采用混凝土梁与钢-混叠合或钢主梁结合的方式来进一步改善结构受力。

汉巴南铁路嘉陵江特大桥主桥方案研究

嘉陵江特大桥是汉巴南铁路的控制性重点桥梁,根据线路技术标准、桥址处地形特点和通航需求,宜采用斜拉桥桥式并减少北岸陡坡侧边跨长度。针对两个相邻桥位分别对独塔斜拉桥、高低塔斜拉桥桥式方案进行研究,结合混合梁和钢桁梁两种主梁形式,从结构受力性能、工程造价、施工方案等多方面进行综合比选。研究结果表明:独塔斜拉桥和高低塔斜拉桥方案均能够满足结构静动力性能需求,综合考虑投资、工期、后期维养等因素,推荐采用孔跨布置为(45+55+58+335+58+49)m的高低塔混合梁斜拉桥。

某跨铁路转体斜拉桥设计研究

不对称孔跨转体斜拉桥,同常规斜塔桥相比其施工控制过程较复杂、技术难度较大,需关注其结构支撑体系、下塔墩截面设计、穿塔段构造、转体系统等问题。文中以跨庐山站立交工程主桥99 m+244 m+110 m双塔单索面预应力混凝土斜拉桥为例,通过对结构体系、下塔墩截面形式、转体系统的对比分析和塔墩梁固接构造处的受力分析,选择塔墩梁固结体系、双薄壁下塔墩设计、钢绞线拽拉式转体系统,以及合适的塔墩梁固结段构造,主桥采用BIM正向设计。

高速铁路主跨332m高低塔混合梁斜拉桥设计优化

结合高速铁路主跨332 m高低塔混合梁斜拉桥的设计方案,建立空间有限元模型,针对高低塔混合梁斜拉桥的结构特点和适用条件,对结构体系、主梁形式、主梁高度、主塔高度、斜拉索索距、合理边中跨比、辅助墩的设置等进行了研究,并分析不同的设计方案对高低塔混合梁斜拉桥力学行为的影响,从而确定最优方案。研究结果表明:主桥孔跨布置采用(51+135+332+62+51)m合理可行,采用纵向固定约束体系时固定支座宜设置左低塔处,主梁高度为45 m;高低塔宜采用尾索角度29°,30°对应的塔高。

福厦客专乌龙江特大桥主桥主梁设计

根据桥址处地形、地貌、线路条件等要求,福厦客专乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,该桥中跨主梁采用钢箱梁,边跨部分区域主梁采用预应力混凝土箱梁,是国内外最大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。主梁采用双主梁+密横梁体系,钢混结合段采用梯形填充混凝土前、后承压板式钢-砼接头构造。采用有限元分析方法,对结构刚度变形以及主梁的受力开展研究,计算结果表明,该桥主梁强度、刚度及抗风稳定性均满足规范要求,具有良好的静、动力特性。该桥型结构优美经济,可为今后桥梁设计提供借鉴和思路。