墩顶转体法施工的大跨度曲线钢桁梁桥总体设计及创新——以国道109新线高速公路安家庄特大桥主桥设计为例

国道109新线高速公路安家庄特大桥为全线的控制性工程,左右幅主桥分别位于半径1600 m和1500 m的圆曲线上,依次跨越丰沙铁路、永定河和现状109国道,桥梁施工安全、河道防洪和环保要求均较高。为解决上跨铁路需采用转体法施工以及桥墩阻水比偏高的问题,创新提出了大跨度曲线钢桁梁桥墩顶转体法施工以及大直径厚壁钢管混凝土桥墩的设计方案,左右幅主桥分别采用(248.95+248.95)m钢桁斜拉桥和(171.95+171+75.25)m连续钢桁梁,转体长度分别为(248+248)m和(171+171)m,水中墩采用钢管混凝土桥墩。结合桥位处相关工程建设条件,对桥梁孔跨布置、桥式方案、水中墩结构的选择依据进行分析,简要介绍主桥上部结构、下部结构及基础、转体系统等主要设计内容。该桥突破钢桁梁不宜采用墩顶转体施工的技术瓶颈,扩大了连续钢桁梁桥和墩顶转体技术的使用范围;采用大直径厚壁钢管混凝土桥墩,有效降低了墩柱截面尺寸,拓宽了钢管混凝土结构的应用范围;大跨度曲线钢桁梁构造及受力特性较为复杂,采用BIM正向设计技术,实现了复杂结构信息和设计意图的精准表达,提高了设计效率。

钢管混凝土拱桥吊杆张拉顺序对结构受力的影响

吊杆张拉是钢管混凝土拱桥施工中的重要环节,吊杆的张拉顺序不同会对结构内力分布及变形产生不同的影响。为了研究吊杆张拉顺序对钢管混凝土拱桥结构受力的影响,以新建轻纺城大桥主桥为工程背景,借助有限元软件建立桥梁三维仿真模型,对比分析了三种吊杆张拉顺序下的结构变形和内力变化规律。计算结果表明,从跨中对称向两端张拉是吊杆张拉施工的最优方案。

西安市三环路系统工程灞河大桥关键技术及创新

西安市三环路系统工程灞河大桥全长1.061 km,包括灞河大桥主道桥、灞河大桥辅道桥及广运潭辅道桥三部分,桥梁总面积为43881 m^(2),概算总额2.197亿元,是陕西省最大的市政跨河桥梁工程。桥梁位于西安市大型旅游开发项目--广运潭之上,在“西部第一水城”--西安市浐灞生态园区内横跨灞河,景观要求很高。总体设计利用三环路设置主辅道的特点,创新性地提出了“主道桥和辅道桥相同跨径、不同高程”的设计思路,主道桥主桥采用(2×50+80+2×50)m下承式钢管混凝土拱梁组合体系,辅道桥主桥采用(25+2×50+80+2×50+25)m的连续箱梁,构思巧妙,在满足主辅道交通功能要求的同时达到了良好的景观效果,可为类似项目提供借鉴。

山区大跨度非对称拱桥拱肋架设技术

张吉怀铁路酉水大桥为主跨292 m上承式非对称钢管混凝土提篮式拱桥,地处陡峭山区,拱肋采用缆索吊机+扣挂法悬臂施工。根据实际地形,缆索吊机及扣挂系统采用“单缆塔、无扣塔”结构形式:缆索系统主跨865 m,仅设单侧缆塔;扣挂系统不设扣塔,拱肋节段通过扣索直接锚固于两岸山体上,减少了工程量。拱肋节段吊装时,每个拱肋节段设置4个吊耳,前吊耳采用法兰式结构,通过螺栓与拱肋法兰接头连接,可重复倒用;后吊耳采用常规形式吊耳,与拱肋之间采用焊接连接。拱肋合龙采用利用分配梁加横向限位挡块作为合龙锁定装置的新型快速合龙方式,无需精调装置,即可实现合龙口拱肋节段瞬时调节到位,完成精准合龙。

德余高速乌江特大桥主桥设计

德余高速乌江特大桥桥位处江面宽、岸坡陡,对(203+450+203)m组合梁斜拉桥和计算跨径475 m上承式钢管混凝土拱桥2个桥型方案进行比选,最终采用景观好、造价低、易养护的上承式钢管混凝土拱桥。主桥拱轴线采用悬链线,拱轴系数2.2,矢高90 m,矢跨比1/5.278。主拱圈由两幅拱肋组成,单幅拱肋为四肢等宽变高桁架结构,腹杆为钢箱和H形截面,竖腹杆与拱轴线中心径向布置。拱上立柱为钢箱截面,与拱肋、桥面系钢梁刚接。桥面系为槽形钢箱梁+粗骨料活性粉末混凝土桥面板的连续组合结构。拱座为梯形结构,采用扩大基础,交界墩采用变截面薄壁墩。采用斜拉扣挂、缆索吊装安装主拱节段、立柱单元及主梁构件。结构静力、稳定性计算及拱座受力验算均满足设计要求。

特大钢管混凝土拱桥施工与BIM技术的应用

为解决复杂环境中特大钢管混凝土拱桥建设的施工难点,需要对斜拉扣挂法进行施工创新。本文针对特大钢管混凝土拱桥施工与BIM技术的应用展开研究,施工采用拱桥斜拉扣挂方法和BIM智能设计,大桥预应力控制效果理想。实测结果表明:大桥拱肋成拱后,拱肋线形及应力状态与一次落架状态吻合良好,抗拉强度高。BIM技术在桥梁复杂工程中的应用,减少了开挖的工程量,具有较高的经济性、环保性和适用性,可为相关桥梁建设提供技术参考。

茅草街大桥主桥的地震反应分析

以湖南茅草街大桥为研究对象,采用大型有限元分析软件ANSYS建立了该钢管混凝土系杆拱桥的三维有限元模型并对其进行模态分析,在此基础上运用反应谱法计算了该桥的纵向、横向和竖向地震响应,探讨了主要结构参数对中承式钢管混凝土系杆拱桥地震响应的影响,可为大跨钢管混凝土拱桥的抗震设计提供理论参考。

海文跨海大桥设计关键技术

海文跨海大桥是中国首座跨越地震活动断层的跨海桥梁,主桥为独塔半飘浮体系斜拉桥,跨径布置为(230+230)m,跨断裂带引桥为57~60 m不等跨径的简支钢箱梁。针对项目强震、强风、强腐蚀等复杂建设条件,该桥主梁采用自重轻、抗风性能优、疲劳耐久的STC轻型组合扁平钢箱梁结构;桥塔采用承台无系梁的横向“人”字形塔、环向预应力锚固系统;通过与沉井方案比选,提出桥塔基础采用超大直径4.3 m的钢管复合桩,以解决强震作用下基础的受力与微风化花岗岩地质施工的难题;采用提出的钢-STC钢箱梁简支桥面连续构造、三维可调节的钢垫石支撑技术方案,以解决跨断裂带钢箱梁日常行车舒适性与强震下桥梁易修复的难题。开展钢箱梁简支桥面连续构造理论及荷载足尺模型试验、1∶20主桥振动台模型试验、抗风模型风洞试验等相关研究,验证了结构的可靠性及适应性。

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥吊杆断裂动力分析

以一座下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,通过接触碰撞的方式进行吊杆断裂的模拟,分析吊杆断裂前后拱桥各结构构件受力状态的变化,判断结构可能发生的破坏形态。分析结果表明,吊杆断裂过程中吊杆、钢管混凝土拱肋和桥道系均会受到断索冲击的作用;与断裂吊杆相邻的吊杆受到断索冲击的作用最大,其轴力变化量为初始轴力的3倍以上,需要考虑由于吊杆断裂过程中产生的大于静力响应的动力作用;吊杆断裂对主梁产生的影响远大于拱肋,拱肋内力变化较小;由于横梁两侧与纵梁连接处焊缝强度不足发生破坏可能导致桥道系局部坍塌。

采用斜拉扣挂法施工的大跨径钢管混凝土拱桥的全过程索力优化计算方法

钢管混凝土拱桥由主梁、桥塔、主缆、垂直吊索及斜拉索组合而成,兼具有悬索桥与斜拉桥的优点,可以有效降低材料成本。针对拱桥斜拉扣挂法施工过程中索扣索力值及位移值进行分析,结合影响矩阵法,对斜拉索扣各索扣的位移值进行线性规划分析,并以位移值为约束条件,利用黄金分割优化理论快速迭代,求出各阶段安装过程中索力优化值,对比理论值与实际测试值可以发现,索力优化理论值与实际施工的测试值的误差均小于3%,验证了给出的优化理论模型的准确性及便捷性,能够满足斜拉扣挂法施工的具体工艺要求。

钢管混凝土拱桥缆索吊装施工优化

为优化多肋钢管混凝土拱桥缆索吊装施工顺序,研究哑铃形钢管混凝土灌注顺序及混凝土龄期对结构受力影响,确保桥梁在施工过程中的安全及正常使用状态下的受力合理,以4片拱肋组成的哑铃形上承式钢管混凝土拱桥王坡沟南桥为工程背景,采用MIDAS/CIVIL空间有限元分析软件,考虑混凝土的收缩、徐变、强度形成过程以及与钢管的相互作用,对其缆索吊装施工过程进行了结构分析,并对关键的施工工序进行了优化分析。结果表明:单次缆索吊装2片拱肋,可以大大提高劳动效率,缩短施工工期;同时,缆索释放于拱脚固结后灌注混凝土前,钢管内混凝土的灌注顺序采用下→中→上,混凝土灌注时前批混凝土应保证不少于7 d的龄期,上述措施对成桥状态结构受力较有利。

钢管混凝土拱桥主拱钢管缆索吊装扣索索力调整(英文)

扣索索力调整是钢管混凝土拱桥主拱安装采用缆索吊装方法施工时线型控制的重要步骤。基于优化理论提出一种可靠的索力调整方法，将被拉过索鞍点的扣索长度作为设计变量，将高程控制点的竖向位移作为控制变量，优化结果可确定各高程控制点达到其竖向控制位移时扣索的索力，而由优化后的设计变量值又可确定各扣索的延伸量，从而达到索力与延伸量“双控”，且同时度量扣索被拉过索鞍点的长度和确定由激振法通过传感器测得的索力值便于实际操作，并确保施工安全。实践表明，本文所提出的索力调整方法是有效的。

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.

基于多目标的乌江特大桥方案比选

由于桥址处地形地质条件所限,跨径360m的乌江特大桥可供选择的桥型主要为斜拉桥和拱桥。为选定乌江特大桥的合理桥型,通过对乌江特大桥方案设计的影响因素分析,在工程规模及经济性相当的基础上,重点考虑施工条件,结合桥梁动态可靠度、后期维修、风险评估、环境保护、景观效果对方案进行了系统的分析、论证与比较,经综合比选各方案的优、缺点后,推荐斜拉桥方案为乌江特大桥的建设方案。

基于塔-索-拱建模的大跨钢管混凝土拱桥施工阶段动力特性研究

扣塔、扣索和拱肋之间存在耦合效应,塔-索-拱一体化建模才能真实反应大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段的动力特性。运用有限元软件ANSYS,建立了塔-索-拱一体化施工阶段的目前最大跨度的钢管混凝土拱桥合江长江一桥(模型1),研究了该体系的动力特性,并与不考虑扣塔的索—拱模型(模型2)进行了对比。研究结果表明:考虑扣塔建模后,模型1的基频降低了12%,拱肋与扣塔相互耦合,高阶振型复杂,结构横桥向刚度弱,结构的风敏感性更为突出;两个模型的30阶后的频率接近一条直线,背、扣索的索力变化对低价频率影响不大。

顶升技术在钢管混凝土拱桥改造工程中的应用

结合仙岳村钢管混凝土拱桥的顶升改造工程,介绍了顶升技术在钢管混凝土拱桥改造中的具体应用.此种桥梁在顶升过程中要经历多次体系转换,难度较大.通过对首次体系转换临时索索力的优化,施工过程中对关键阶段进行的理论分析,证明了钢管混凝土拱桥的顶升施工改造在理论上是可行的,并辅以各主要阶段的全程位移及应力监控措施,改造工程按期优质完成,为既有桥梁的改造提供了参考.

钢管混凝土拱桥拱肋吊装中扣索调整仿真计算

讨论了拱肋吊装过程中扣索调整的计算问题,综合迭代模拟计算和扣索垂度修正等方法来模拟吊装计算中的扣索调整.实现了拱肋吊装预测计算中对扣索张拉操作的模拟,并给出了扣索调整计算的基本框架.通过工程实例验证了该方法可用于钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程中,计算任意一个节段的扣索调整,最终可使拱肋线型满足设计精度要求.

大跨度钢管混凝土拱桥空间稳定性分析

对钢管混凝土拱桥进行了第一类和第二类空间稳定性分析 ,建立了两种计算模型 ,对每一种模型分别进行线弹性和几何非线性计算 ,得到了一些重要结论。对今后该类桥梁的建设具有一定的借鉴作用。

弯曲引桥作为钢管拱吊装扣锚平衡系统的可行性研究

针对弯曲引桥情况下钢管拱肋吊装中以交界墩代替扣索塔的施工方法,结合景阳河大桥的施工实践,分析与讨论了钢管拱吊装过程中扣索与锚索的不平衡水平力对弯曲引桥的影响,比较分析了不同支座情况下弯曲引桥桥面与桥墩的受力和变形,讨论了利用弯曲引桥结构作为扣锚拱肋吊装时平衡系统的可行性。

滕州市解放大桥构思与设计

解放大桥是滕州市两河治理的关键景观节点。主桥为独塔单索面混合梁斜拉桥,主跨175m。桥塔高90m,采用钢管混凝土结构。主跨采用正交异性板扁平钢箱梁,边跨采用预应力混凝土箱梁。介绍了该桥构思与总体设计概况,阐述了设计中的各项关键技术要点。