简支波形腹板钢箱组合截面与传统截面箱梁桥抗震性能对比分析

为研究波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥(CW-SBCCGB)与传统箱梁桥抗震性能的异同,基于截面等效原理,根据某实际工程CW-SBCCGB的单箱截面,等效出波形腹板混凝土箱梁桥(CW-CBGB)和混凝土箱梁桥(CBGB)的单箱截面,再结合动力分析理论和ABAQUS有限元模型对比分析3种截面简支梁桥动力特性和抗震性能的不同。结果表明:3种截面简支梁桥前五阶振型不变,CW-CBGB和CBGB前三阶频率相比于CW-SBCCGB有所下降,但相差不超过1Hz,第四阶及以后频率差异逐渐变大;剪滞效应对CW-SBCCGB和CW-CBGB动力特性影响较大,对CBGB影响较小;在纵桥向+竖桥向和横桥向+竖桥向地震作用下,CW-SBCCGB和CBGB的墩顶位移和跨中位移均大于CW-CBGB结构,CW-SBCCGB主梁跨中截面剪力最小,CW-CBGB跨中截面弯矩最小,说明CW-SBCCGB和CW-CBGB的抗震性能均优于CBGB的抗震性能。

波形腹板钢箱-混凝土组合梁横向内力计算与分析

为精确分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁(SBCCGCW)的横向内力,考虑波形钢腹板特性和箱梁的畸变效应,利用框架分析法推导SBCCGCW的横向弯矩计算公式;通过两座实桥横向弯矩的有限元和实测结果对所提公式的正确性进行验证;对SBCCGCW横向内力的影响因素进行研究,并根据有限元分析结果提出SBCCGCW横向内力的简化计算公式。结果表明:利用所提公式获取的横向弯矩值与有限元结果和实测结果吻合较好,误差在10%以内;横隔板会大幅度减少荷载作用点处的横向弯矩;宽高比、混凝土顶板厚度、荷载作用位置对混凝土顶板横向弯矩的影响较大,钢底板厚度变化对混凝土顶板横向弯矩的影响较小。研究成果可为SBCCGCW的横向内力计算与分析提供参考。

赤壁长江公路大桥主桥4号桥塔墩结合梁墩顶节段施工技术

赤壁长江公路大桥主桥为(90+240+720+240+90)m钢-混结合梁斜拉桥,主梁分为121个节段,由双边箱截面钢主梁、横梁、小纵梁等组成,4号桥塔墩墩顶钢梁共3个节段,考虑枯水期施工边跨侧滩地外露,采用浮吊拼装+墩顶拖拉法施工。桥塔墩设置墩旁支架辅助钢梁架设,墩旁支架采用简易支架,设计为分离直立柱结构,避免了传统斜立柱支架体系结构复杂且受限于围堰尺寸的影响;墩旁支架设置钢梁拖拉系统及钢梁姿态调节装置,以实现钢梁的拼装、纵移和姿态调整。墩顶钢梁利用浮吊在中跨侧依次拼装单节段钢梁杆件后向边跨侧分次拖拉,墩顶钢梁全部就位后,采用竖向调节装置通过“顶落梁”工艺精调钢梁高程和横向调节装置对钢梁横向偏位进行纠偏,保证墩顶节段姿态满足设计要求。借助主梁永久结构简化塔区临时约束设计,抵抗风荷载、施工不平衡荷载和不平衡索力造成的钢梁平动和转动,确保主梁悬臂节段施工安全。

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。

跨越既有线路钢箱梁顶推施工有限元仿真分析

崔家崖特大桥钢箱梁项目是当地一项重要的民生工程,该项目跨越既有中川铁路,与既有线中线交角为75°,施工具有一定的难度和危险性。为顺利地完成施工任务,采用顶推的方式进行钢箱梁的施工作业,并采用多种施工模拟软件对崔家崖特大桥钢箱梁项目进行施工仿真模拟分析,来保证结构的刚度、强度、稳定性。分析表明,在整个顶推施工过程中,钢箱梁最大组合应力为31.0 MPa<265 MPa,发生在钢箱梁支点处,导梁最大组合应力为62.7 MPa<250 MPa,发生在导梁的中间部位,钢箱梁挠度最大值21.8 mm、导梁挠度最大值48.0 mm,且都发生在导梁最大悬臂长度为33.3 m时,均小于L/400=83.2 mm,强度、刚度、稳定性均满足相关要求;钢箱梁局部受力分析,最大应力为137.5 MPa<265 MPa,发生在钢箱梁与垫梁接触位置的端部,满足相关规范要求;导梁局部受力分析,最大应力为176.5 MPa<265 MPa,发生在导梁与垫梁接触位置的端部,满足相关规范要求。

深中通道泄洪区非通航孔桥主梁设计

深中通道泄洪区非通航孔桥总长6.05 km,分布于伶仃洋大桥及中山大桥2座通航孔桥两侧。泄洪区非通航孔桥采用等跨连续梁布置,4~6跨一联。主梁设计过程中,首先进行110、120、130 m三种跨径方案比选,确定采用最经济的110 m跨径方案。然后针对结构形式,提出预应力混凝土梁、钢-混组合梁和钢箱梁3种方案,从力学性能、经济性和施工风险等方面综合考虑,最终推荐采用钢箱梁方案。钢箱梁采用外形简洁流畅的封闭式断面,有利于后期维养;考虑全线景观效果,主梁高度取4 m,高跨比为1/27.5;横隔板间距取2.5 m,采用实腹式横隔板和框架式横肋的组合式设计,使箱室内部通透性更好;钢箱梁采用Q420qD钢和Q345qD钢2种材料。钢箱梁施工采用适合海上长大桥梁的大节段预制+现场拼装的施工方案。

曲线钢-混组合箱梁桥车桥耦合振动及支座受力研究

曲线钢-混组合箱梁桥已经建设较多,在设计中因对其车桥耦合振动认识有限,相关支座反力因弯扭耦合效应引起的变化情况等尚未很好解决。基于ABAQUS有限元软件,利用傅里叶级数描述车辆平、竖曲线运动,实现了曲线梁桥车桥耦合振动的数值分析,并基于既有试验和理论成果验证了方法的准确性。以某4跨曲线钢-混组合箱梁桥为例,分析了车辆在内、外侧车道以不同速度行驶及超高条件下对桥梁支座反力的影响。结果表明:当车辆沿着曲线梁桥内侧或外侧车道行驶时,另一侧箱梁的外支座会出现脱空的现象。车速对支座峰值反力的影响较小,但可以通过较低的车速减轻支座脱空。超高对支座反力的影响较小,车辆沿着内侧车道行驶时,缓解了外侧箱梁部分支座脱空;沿着外侧车道行驶时,加重了内侧箱梁支座脱空。

横州飞龙大桥主桥设计

横州飞龙大桥主桥为(100+2×185+100)m波形钢腹板连续刚构桥,主梁为单箱单室波形钢腹板组合箱梁,桥面宽13 m,中支点梁高10.9 m,跨中及边跨梁端梁高4 m。腹板采用1800型波形钢腹板,相比传统1600型腹板具有更高的整体屈曲应力;波形钢腹板防屈曲构造采用内衬混凝土和纵、横向加劲肋混合布置的方式,减少了内衬混凝土长度,减轻了结构自重;波形钢腹板与顶板采用长孔型开孔板连接件,与底板采用外包型连接,提高了结合部施工便捷性和耐久性。主梁采用波形钢腹板悬臂自承重施工工法,先边跨后中跨合龙,采用研发的钢架吊篮与智能吊机组合的挂篮形式,提高了施工效率。

钢-混凝土组合箱梁桥空间网格计算模型研究

本文分析了钢-混凝土组合箱梁桥基本计算方法,指出了设计计算中应用单梁模型、梁格模型与实体模型的缺陷,详细介绍了空间网格模型的基本原理,将空间网格模型引入钢-混凝土组合箱梁计算中。为探究空间网格计算模型在钢-混凝土组合箱梁桥中的计算效率和可靠性,以一主跨480 m双塔五跨钢-混凝土组合箱梁桥为例,将主梁按照空间网格模型划分,分析成桥阶段恒载、活载以及设计标准荷载组合作用下主梁边、中跨关键截面的应力。结果表明:空间网格模型可以准确分析组合箱梁截面整体空间效应,无须单独建立局部模型就能考虑到混凝土顶板的剪力滞效应和活载局部效应,计算得出的应力结果直接用于配筋计算,为钢-混凝土组合箱梁桥分析提供新的思路和方向。

装配式组合钢箱梁对提高桥梁施工效率的影响研究

随着经济的发展和交通需求的增加,桥梁建设变得越来越重要。传统的桥梁施工方法往往需要较长的施工周期和大量的人力物力投入。然而,装配式组合钢箱梁的引入为桥梁施工带来了革命性的变化。文章首先介绍了装配式组合钢箱梁桥的施工工艺,接着分析施工阶段单梁静载的影响,最后运用引入松弛系数的满应力齿行法优化求取最大约束值和整体偏移。

跨河钢箱梁顶推施工技术与变形控制研究

学府路东延跨太平河桥梁工程主跨梁体采用顶推法施工,具有顶推跨径大、梁体结构宽、工期长等特点。通过现场监测,结合施工方案,分析顶推过程中的步进位移、偏移、挠度情况;分析出现偏移的原因为:顶推设备竖向顶升不到位、横向油缸横移时误差、临时墩出现沉降、顶推施工环境复杂多变、施工现场早晚温差大等。由此制定针对性的施工控制措施,保证梁体步进过程中各结构物的安全性与稳定性。

大挑臂下承式连续梁拱组合桥设计

西宁祥瑞大桥为(40+120+40)m大挑臂下承式连续梁拱组合桥。主梁采用大挑臂钢箱组合梁,钢梁采用单箱三室槽形结构,桥面板采用钢筋混凝土结构。主拱采用由2片分离的拱肋及横向风撑组成的组合式拱圈,拱肋呈“纺锤”形。吊杆采用高强度钢绞线整束挤压拉索,索体采用多重防腐层和抗辐射老化措施。系杆由37股∅s 15.2 mm新型高强度钢绞线组成,分布在钢梁中间箱室内。桥墩采用花瓶形钢筋混凝土实体墙式墩,基础采用6根∅2.0 m钻孔灌注桩。彩虹状的拱桥造型极具地域特色,景观效果良好。大挑臂钢箱组合梁结构横向刚度大、抗扭性能好,具有良好的受力性能及经济性能。全桥采用先梁后拱的施工方案,钢梁采用顶推施工,拱肋采用液压提升系统安装,预制桥面板在大挑臂横梁上使用桥面吊机施工。

钢箱梁顶推上跨既有线路施工临时结构研究

钢箱梁顶推施工是现阶段最常见的一种跨线、跨山河的施工方式之一,但施工前需对其进行完备的安全验算,尤其是顶推施工过程中所涉及的临时施工结构。以哈尔滨东三环快速路工程某钢箱梁顶推施工为例,对该顶推施工项目所设计的6组顶推临时支墩和2组拼装临时支架进行施工验算。结果表明,临时结构中立柱的最大应力为σ_(max)=120.1 MPa≤[σ]=190.0 MPa,腹杆的最大应力为σ_(max)=114.0 MPa≤[σ]=190.0 MPa,且均发生在顶推临时支墩上,但均能满足相关规范要求。顶推支墩和拼装支架的最大挠度分别为u_(max)=28.8 mm≤[u]=22000/300=73.3 mm、u_(max)=2.0 mm≤[u]=22000/600=36.7 mm,均能满足相关规范的要求。在顶推支墩的桩基强度验算中,其轴力和弯矩也均能满足规范要求,但在进行拼装支架的浅基础强度校核中发现,基础所受的最大应力为f=F/A=1351/(5×1.5)=180 kPa>[f]=150 kPa,所以在实际施工时需要对地基进行加固处理来满足现场施工的要求。

大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术研究

以重庆市新九中路主线桥为研究对象,提出大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术。考虑到箱梁顶推过程中临时墩受力情况,得出最优的临时墩布置方案,并采用钢管立柱形式连接临时墩。按照最大顶推跨径的0.6~0.8倍,加工具有变高度工字形断面的导梁结构,并通过预埋段浇筑、导梁横连、高强螺栓拧紧等方式实现导梁整体安装。在临时墩上方放置滑道和滑块,完成顶推滑动装置的整体搭建。借助多台智能步履式千斤顶和电子计算机自动控制平台,进行多点同步箱梁顶推施工,并通过带有纠偏导向轮的限位装置实现顶推施工纠偏处理。根据施工结果,运用该顶推技术建设完成的箱梁梁体中线偏差总是低于2 mm,很好地满足了大跨度桥梁工程箱梁施工要求。

公铁平层斜拉桥钢箱梁双悬臂施工控制技术

宜宾临港长江大桥主桥为(72.5+203+522+203+72.5)m双塔双索面钢箱梁斜拉桥,公铁平层,3号塔两侧钢箱梁采用双悬臂施工,4号塔边跨侧钢箱梁采用顶推施工,中跨侧钢箱梁采用单悬臂施工。基于无应力状态法控制理论,采用SCDS软件建立主桥有限元模型进行施工控制计算。主梁双悬臂拼装时利用边、中跨侧桥面吊机对称同步起吊待安装梁段并调整其空间位置,采用相邻梁段相对高程控制法进行精匹配;斜拉索索力以无应力索长张拉进行控制;中跨侧悬臂端临时辅助压重措施,完成钢箱梁跨越式过辅助墩和顶升式上过渡墩的施工。该施工控制技术确保了钢箱梁双悬臂施工和边跨2次上墩顺利完成,保证了塔梁临时竖向锚固束受力合理,桥梁结构受力和塔偏未超限,结构线形和索力偏差满足要求。

公铁混层布置双层箱桁组合梁建造技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为49+144+320+144+49 m双塔竖琴索面半漂浮体系斜拉桥,公铁混层对称布置,下层桥面中间布置双线无砟轨道高速铁路,两侧布置双向4车道城市主干路,上层桥面布置双向8车道城市快速路。主梁采用双层带挑臂箱桁组合梁,结构形式新颖,构造较复杂,为研究其受力性能,建立精细化实体节段模型开展局部应力分析,并结合沿途水运条件,研究了主梁运输方案及对应的安装方案。计算结果表明:带挑臂箱桁组合梁设计合理,上、下层桥面板局部应力较小,节点位置未出现较大的应力集中现象,公路桥面横桥向挠跨比满足规范要求;带挑臂箱桁组合梁桥面空间布置合理,具有良好的经济性,可为今后公铁混层合建桥梁提供借鉴。

大跨高低塔钢箱叠合梁斜拉桥参数敏感性分析

以一座主跨480 m的高低塔钢箱叠合梁斜拉桥为例,首先,采用Midas/Civil软件建立了斜拉桥施工全过程有限元模型;然后,研究了结构各构件的弹性模量、重量、无应力索长等设计参数变化对斜拉桥成桥状态下结构力学行为的影响,并基于综合敏感因子量化了主梁线形、塔偏、索力以及主梁应力等结构响应对各设计参数的敏感程度;最后,研究了斜拉桥最大悬臂状态下端部竖向位移随温度的变化规律。结果表明:无应力索长制造误差对结构受力影响最大,综合敏感因子为0.9880;主梁重量影响次之,综合敏感因子为0.0042;拉索、主梁、索塔与桥面板弹性模量影响不大;拉索重量影响最小。基于此,建议在高低塔钢箱叠合梁斜拉桥施工监控时重点控制拉索无应力索长与主梁重量,同时注意温度的影响。

基于步履式顶推技术的钢箱梁桥施工风险评价与质量控制分析

结合某桥梁工程,对基于步履式顶推技术的钢箱梁桥施工风险评价进行介绍,并从杆件拼接、临时结构、顶推过程、落梁精度4方面提出基于步履式顶推技术的钢箱梁桥施工质量控制措施。结果表明:步履式顶推技术不仅可以提高桥梁的施工质量,还能准确地进行顶推作业。

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。

波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

以哈密顿原理为基础,综合考虑剪力滞、手风琴效应的影响,推导了组合箱梁的控制微分方程及其闭合解,分析了剪力滞、手风琴效应等参数对组合箱梁动力特性的影响。结果表明:计算结果与有限元值吻合良好;剪力滞和手风琴效应对组合箱梁的竖向刚度有减小作用;随箱梁高跨比的增大,频率阶数的升高,手风琴效应和剪力滞的影响表现越明显;不同波纹钢腹板型号对组合箱梁的竖向刚度影响较小。