高烈度不对称深切峡谷区铁路桥梁桥式方案研究

某铁路桥梁位于近断层高烈度地震区、不对称深切峡谷,为确定该铁路桥梁桥式方案,综合考虑气候条件、地形地貌、地质条件等因素提出(95+160+95+59)m预应力混凝土连续刚构、(60+200+106+50)m部分斜拉桥和(253+145)m连续钢桁柔性拱3个桥式方案,并详细介绍了各方案桥梁结构尺寸和施工方案。采用BSAS和Midas Civil有限元软件建立桥梁结构分析模型,对主梁、桥塔、桥墩、桩基、动力特性等进行计算分析,并从结构刚度、施工难度、施工周期、抗震性能、维修养护、工程造价等方面对3个方案进行比较。结果表明:(1)静活载作用下,连续刚构竖向位移为38 mm,挠跨比为1/4210;部分斜拉桥竖向位移为135.4 mm,挠跨比为1/1477;连续钢桁柔性拱竖向位移为78 mm,挠跨比为1/3231。(2)连续刚构桥一阶周期2.02 s,部分斜拉桥一阶周期2.4 s,钢桁柔性拱一阶周期2.58 s。(3)3个桥式方案均能满足规范要求,方案均安全可行,但连续刚构桥造价远低于部分斜拉桥和连续钢桁柔性拱。(4)预应力混凝土连续刚构桥刚度大、施工技术成熟、抗震效果良好、工程造价低、后期维修养护工作量小,方案最优。

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。

杭州市彭埠大桥主桥钢梁设计

杭州市彭埠大桥主桥为(73.4+122+4×240+122+73.4)m公轨两用多跨悬链形上加劲钢桁梁桥,采用双层桥面布置,上层通行双向8车道公路,下层通行双线地铁与两侧各5.5 m宽的慢行系统。主桥钢梁横向采用2片主桁,桁宽36.8 m,桁高12 m,节间长10、12 m,主桁钢梁节点为全焊接整体节点,采用两节间半桁片结构设计及拼装方案;上、下层桥面均采用正交异性钢桥面板,竖撑杆位置与上层公路桥面纵梁及下层轨道桥面边纵梁位置对应;为改善上、下层横梁受力,钢梁所有节点处均设置横向联结系;钢梁设置悬链形上加劲弦杆,杆件全高从1.2 m渐变为2.8 m。钢梁采用先架设平弦部分钢桁梁,再施工上加劲系统的总体顺序,平弦部分钢桁梁架设采取双向顶推施工。施工过程中钢梁最大顶推重量为22000 t,最大顶推长度为565 m,最大悬臂长度为80 m。采用MIDAS Civil软件对该桥运营阶段及施工阶段进行受力验算,结果表明该桥结构刚度较大,运营阶段及施工阶段钢梁受力满足规范要求。

公轨合建上加劲连续钢桁梁桥抗震设计研究

永宁大桥主桥为主跨260 m的公轨合建上加劲双层连续钢桁梁桥,集市域铁路、快速路、一级公路、慢行系统、市政管线等功能于一体。针对该桥抗震设计,根据合理安全度原则,确定抗震设防标准和性能验算方法,采用SAP2000建立全桥常规抗震体系动力有限元模型,分析上、下部结构的抗震性能和行车安全性能,在此基础上确定合理的抗震设计措施。鉴于列车质量不足主梁质量的4%,有限元模型中列车质量可忽略。结果表明:主、引桥上部结构在E2地震下处于弹性工作状态,主桥下部结构在E2地震下保持基本弹性,引桥在E2地震下部分桥墩屈服,E1地震下行车安全验算满足规范要求。综合考虑桥梁性能要求和经济指标,该桥采用常规抗震体系,仅通过局部增加桥墩配筋,桥梁按延性设计即可满足抗震设防标准要求。

板桁结合悬索加劲钢桁梁桥特殊节点受力行为

为了研究板桁结合悬索加劲连续钢桁梁桥加劲弦与上弦杆连接部位特殊节点的静力受力行为,依托重庆曾家岩嘉陵江大桥建立了全桥三维多尺度有限元模型,并通过缩尺模型试验对有限元分析结果进行验证,对特殊节点在最不利荷载组合作用下的受力状况进行了研究。研究结果表明:特殊节点中加劲弦与上弦杆交界处附近应力较大,且应力分布较复杂,为重点关注部位;特殊节点总体Von Mises应力在198.0 MPa以内,特殊节点各杆件Von Mises应力均小于钢材的强度设计值,结构具有足够的安全储备;正交异性桥面系参与主梁竖向弯曲受力,上层桥面系传递的内力约占纵桥向、横桥向上合力的34%和33%;荷载由跨中向支点经过特殊节点的传递,钢桥面板、上弦杆、竖腹杆以及斜腹杆承担的力逐渐传递给了加劲弦,引入加劲弦来提高梁高,抵抗主梁截面的竖向弯矩。有限元分析结果验证了重庆曾家岩嘉陵江大桥特殊节点的可靠性,也为类似节点的研究与设计提供参考。

成达万高速铁路渠江特大桥主桥桥式方案研究

成达万高速铁路渠江特大桥跨越渠江,为新建成都—南充—达州—万州高速铁路重点控制工程。结合线路、行洪、通航、环保等情况,提出(128+248+128) m连续刚构部分斜拉桥、(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥、(128+248+128) m连续刚构拱桥3种主桥桥式方案,分别从桥梁的景观效果、经济性、施工难度、技术创新性、碳排放及后期养护维修等方面进行综合比较,(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥具有景观好、经济性能优、碳排放少及具有技术创新等优点,选定其作为推荐桥式方案。该桥建成后,将为高速铁路桥梁智造提供一个方向,为同类桥梁设计提供借鉴。

快速建造的钢混组合连续刚构桥装配方法及力学性能影响研究

为研究全装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥应用于特大跨径时的合理装配工序,揭示不同装配工序对桥梁结构性能的影响,建立了l=386m的装配式组合连续刚构桥有限元模型,模拟了6种不同的钢桁、预制桥面板安装工序以及钢混组合结整时机,以分析比较桥面板与钢桁的装配顺序、钢混焊接结整顺序对于桥梁跨中挠度、钢桁上下弦杆应力以及预应力度的影响。计算结果表明:桥面板与钢桁分节段同步施工时,可减小桥梁的上下弦杆应力和跨中挠度值,并提高刚度。但是同时会降低预应力度;桥道板分段焊接在跨中挠度值和上下弦杆应力方面表现出更好的性能,可以平均减小跨中挠度值29.90%,并平均减小上下弦杆应力35.49%,而且能够有效减小靠近桥墩节段的预应力损失;桥道板与钢桁分多段同步施工,合龙后一次性焊接桥道板不仅能保证预应力损失较小,还能提高全桥刚度,因此可推荐为特大跨全装配式钢桁-混凝土连续刚构桥优化施工装配方案,研究结果可为全装配式钢混组合梁桥推广应用提供技术参考。

刚性悬索加劲钢桁梁桥施工阶段全桥模型试验研究

东江大桥是国内首座双层桥面三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥,其造型新颖独特、受力复杂,并且施工过程中存在着体系转换与内力调整。为研究这种新型结构的体系转换过程和结构整体受力性能,利用全桥模型试验模拟了实桥施工全过程。介绍了模型试验的目的、设计原则、相似关系、测点布置以及试验工况等。通过各工况下试验数据与理论数据比较,可以看出两者比较吻合,从而从试验和理论两方面证明了该桥的桥型设计及施工方法是合理的。同时发现,通过体系转换能使后安装的加劲弦较好地参与整体结构受力,以及纵向内力调整效果良好。而节点横向连接刚度较小使得横向内力调整效果与理论相差较大,因此在实桥有限元模型计算时应考虑半刚性节点的影响,同时在施工时应加强此工况的监控。

桩-土-结构相互作用对大跨度连续刚架钢桁拱桥地震响应影响研究

以广州新光大桥为例,研究软弱分层土、较软分层土、较硬分层土和岩石地基与群桩相互作用下大跨度连续刚架钢桁拱桥动力特性以及地震响应。研究表明在各种地震时程激励下,不同地基土对大跨度连续刚架钢桁拱桥拱肋以及V形刚架的内力和位移影响很大。随着地基土刚度的增加,在横桥向、顺桥向和竖向地震激励下,主拱肋和边拱肋上弦杆、V形刚架靠边跨斜腿轴力基本呈递减趋势,而V形刚架面内和面外弯矩随地基土刚度变化的规律性不强。

芜湖长江大桥正桥上部结构设计

全面介绍已建成通车的芜湖长江大桥上部结构设计概况。其主跨斜拉桥为国内最大跨度的公铁两用桥 ,跨中合龙首创双铰合龙法。正桥钢梁采用了

六线铁路斜拉桥双层双桁钢桁梁设计

新白沙沱长江大桥主桥为(81+162+432+162+81)m六线铁路钢桁梁斜拉桥。大桥采用双层桥面,上层布置四线客运专线铁路,下层布置双线货运铁路。该桥采用半飘浮体系,在主梁和桥塔下横梁之间设置纵向阻尼装置。主桁采用制造安装方便、受力及经济合理的2片主桁直桁矩形断面,N形桁架,桁宽24.5 m,桁高15.2 m,节间长13.5 m。钢桁梁节点横联每侧加设1根斜杆及1根直吊杆。上层桥面采用正交异性板整体桥面,下层桥面采用纵、横梁+道砟槽板体系桥面。为提高列车运行舒适性,减少养护工作量,设计采用钢纵梁连续不设断缝,在纵梁和下平联间设置加密间距的制动联结系。索梁双索锚固采用整体双锚拉板式。在下层桥面设置压重箱集中压重。

我国预应力混凝土公路桥的发展与现状

本文叙述我国预应力混凝土桥的发展历程和现在情况.近几年来,我国建造了多座预应力混凝土桥,结构型式有简支梁、T型刚构、连连梁、连续刚构、斜拉桥与组合式拱桥等.在每种桥型中,选择具有代表性的桥梁,对其结构特点,设计与施工新技术,加以分析讨论.使能互相交流知识,总结经验,以资提高技术水平,促进我国桥梁建设的新发展.

牛角坪双线特大桥桥式方案研究

研究目的:结合线路、地形、地质情况,对牛角坪大桥提出较为合理的桥式方案。研究方法:通过对不同桥式方案的静动力特性研究,结合投资分析,提出较为合理的桥式方案。研究结果:进行了主跨256m钢桁拱,主跨256m钢管混凝土拱,主跨(110+192+110)m预应力混凝土连续刚构,主跨(144+192+144)m下承式连续钢桁梁研究。研究结论:大跨铁路桥梁,采用轻型梁部结构的上承式拱桥方案,动力特性较易满足。高墩大跨铁路梁式桥,采用轻型的梁部结构,动力特性相对较好;采用混凝土梁部结构,经济上较省。

刚性悬索加劲弦连续钢桁梁顶推技术研究

济南黄河公铁两用桥全长128m+3×180m+128m,是石济铁路客运专线工程横跨黄河的重点项目,为我国公铁两用桥上首次采用刚性悬索加劲弦连续钢桁梁结构。提出了3桁5跨的"钢桁梁带加劲弦顶推"刚性悬索加劲弦钢桁架梁桥施工新技术,给出了顶推的关键步骤,采用MIDAS-Civil软件对钢桁梁带加劲弦顶推施工全过程进行了仿真数值分析,解决了带弦顶推最大悬臂工况、加劲弦合龙等系列技术难题,验证了钢桁梁带加劲弦顶推施工新技术的安全性和可靠性。同时提出了落梁后吊杆安装的两个技术方案,通过数值模拟和综合考量,明确最优的技术方案。所提出的钢桁梁带加劲弦顶推施工新技术为我国类似的跨江、跨河、跨高速大跨度桥梁工程施工提供了参考依据。

刚性悬索加劲钢桁梁桥施工过程随机有限元分析

为研究刚性悬索加劲钢桁梁施工过程中的各种随机误差参数对结构效应的影响,采用ANSYS程序建立参数化模型。将大桥施工过程中的制作安装误差参数定义为随机变量,运用Monte-Carlo随机有限元法,进行东江大桥施工全过程随机有限元分析,研究在随机参数影响下结构响应的频度、均值和标准差,并进行参数敏感性分析。研究结果表明:受随机误差参数的影响,结构行为呈现较强的随机性,成桥后结构响应的均值与其确定性计算结果的产生较大偏差,且存在较大的变异性,使得成桥后中支点附近杆件应力超过容许值的概率大增;通过参数敏感性分析发现,结构恒载、刚度及桥门架偏位这三项误差对结构杆件应力影响较大,是施工中应主要控制的误差参数。而横向内力调整误差对结构应力的影响也不容忽视。

大跨度连续刚架钢桁拱桥的动力特性及行波效应分析

以广州新光大桥为例,详细分析了大跨度连续刚架钢桁拱桥的动力特性以及在两阶段两水准设防概率水平下,考虑行波效应时的地震响应,并与一致激励下结构控制断面的内力和位移响应情况进行了详细比较;给出了在不同剪切波速下主拱拱顶纵向位移时程曲线,证明了地震剪切波速对结构控制断面的位移有着较大的影响。所得结论为类似大跨度桥梁的抗震设计提供了理论依据。

新光大桥的动力特性和地震行波效应研究(英文)

新光大桥位于广州新光快速路主干线,是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为177+428+177 m,在目前同类型桥梁中,主桥长度位居世界第一.该桥结构新颖,造型独特.文章主要针对新光大桥的动力特性和地震行波效应进行了详细研究.在两水准、两阶段抗震设防思想下给出了主要控制构件在考虑行波效应情况下的内力,并与纵桥向地震一致激励作用下的内力进行了比较;同时给出了在不同剪切波速下,主拱顶截面的位移时程曲线.研究表明行波效应以及地面剪切波速度对大跨度连续刚架钢桁拱桥的地震响应有着较大的影响.

钢桁-混凝土连续刚构协作体系桥梁顶推效应研究

为了研究合龙顶推工艺对铁路大跨钢桁-混凝土连续刚构协作体系桥梁长期变形的影响,建立了合龙顶推的分析模型,提出了基于桥墩侧移量的顶推力反演修正准则;并以某在建高速铁路大跨钢桁-混凝土连续刚构协作体系桥梁为背景,分析顶推力对主梁竖向下挠和桥墩弯矩的影响,以及钢桁架与顶推力对主梁下挠的影响比例关系。结果表明:合理的顶推力可以显著改善桥墩受力状态,并有效缓解主跨跨中下挠;钢桁架减小主跨跨中挠度的幅度相比顶推力较小,但对边跨的变形是有利的。建议综合考虑顶推效应和钢桁架来改善高速铁路混凝土连续刚构桥主梁下挠。

高速铁路连续刚构加劲钢桁组合结构桥梁设计研究

以银西高铁漠谷河2号特大桥(97+2×180+97)m连续刚构加桁组合结构为工程背景,计算不同桁长及桁高对主梁变形的影响,分析梁桁连接方式以及钢桁的加劲效果,提出控制主梁徐变变形的有效措施,解决大跨度连续刚构加劲钢桁组合机构桥梁设计中的关键问题,为该结构的发展提供借鉴和参考。

新建安九铁路鳊鱼洲长江大桥主航道桥设计方案研究

新建安庆至九江铁路鳊鱼洲长江大桥采用两线350km/h高铁及两线客货共线Ⅰ级标准,主航道桥主跨为672m。四线铁路桥常见桥型有悬索桥和斜拉桥,鳊鱼洲属于行洪区,不宜设置体量较大的锚碇,因此不采用悬索桥方案。对斜拉桥方案进行了研究。国内外大跨度公铁两用斜拉桥主梁以桁式主梁居多;该桥为单建铁路,边跨在陆地及洲上,如采用钢桁梁斜拉桥,经济性较差,而且景观效果与周围环境不协调。在钢箱混合梁斜拉桥方案中,通过设置跨度较小的混凝土边跨、增加钢箱梁部分恒载、主跨跨中区段设置交叉索等措施,弥补了钢箱梁刚度小的缺点,最终选定(2×50+224+672+174+3×50)m钢箱混合梁交叉索斜拉桥为推荐方案。