大跨径刚性悬链桁架桥不带加劲弦顶推施工技术

针对悬链形上加劲连续钢桁梁桥建造,提出不带加劲弦多点同步顶推施工技术,在边跨设置拼装平台,在中跨设置临时墩,分段拼装,顶推钢桁梁,最后吊装合龙加劲弦。在施工中,设置大临结构,以减小钢桁梁的悬臂长度,适应了钢桁梁拼装及顶推装置布置的要求;采用同步控制系统与纠偏装置,解决了多点同步顶推与钢桁梁线性控制的难题;通过有限元仿真分析,验证了顶推过程的可行性;采用落梁法,解决了钢桁主梁合龙及加劲弦合龙的难题。

西十高铁汉江特大桥主桥设计

西十高铁汉江特大桥主桥为主跨420 m的梁桁组合结构双塔斜拉桥,采用半飘浮体系。主梁采用钢桁加劲PC箱梁,梁高3.0 m,桥面全宽17 m。PC箱梁采用C55混凝土,单箱四室等高截面,加劲桁采用渐变三角桁式,材质为Q370qE钢,桁高9.4 m。斜拉索采用标准抗拉强度1770 MPa的镀锌平行钢丝,双索面扇形布置。桥塔采用花瓶式钢筋混凝土框架结构,塔高186.5 m,基础采用∅3 m的钻孔灌注桩,按长短桩设计。结构受力分析结果表明:该桥力学性能指标均满足相关规范要求,整体刚度性能优越,具有良好的颤振稳定性,设置的风嘴能有效抑制涡激振动,采取加劲钢桁上弦杆灌注混凝土、延迟铺轨时间等措施能有效控制主梁的收缩徐变,桥面线形满足铺设无砟轨道的要求。

凤凰古城旅游服务中心结构设计

凤凰古城旅游服务中心为造型复杂的钢桁架结构,桁架跨度31.2 m,端部悬挑10 m。文章对结构桁架选型进行了对比,对构件截面选择进行了分析,通过柱截面增设加劲板、采用变截面弦杆来优化结构,并对变截面弦杆连接提出了采用内坡口的施工要求,相应做法可供类似项目参考。

沪杭甬钱塘江新建大桥钢桁梁步履式顶推施工关键技术

沪杭甬钱塘江新建大桥主桥为主跨240 m上加劲连续钢桁梁桥。针对钱塘江航运条件限制、工期紧、顶推重量大等施工难点,钢桁梁采用双向顶推方案,并对顶推施工中钢桁梁是否携带加劲弦进行方案比选,确定选取不携带加劲弦的顶推方案。该方案采用“步履机+滑块”方式,从两岸向跨中方向进行多点同步顶推,其中杭州侧顶推总长520 m、总重20592 t。根据桥跨布置及结构特点,按每80 m顶推跨度设置1个临时墩;导梁为桁架结构,采用预抛高技术满足上墩要求;一般按4个节段为1个循环轮次进行顶推施工。施工过程中,采用竖向顶升力和水平输出力协同控制技术、顶推线形控制技术,将主墩和临时墩墩顶支反力控制在设计容许范围内,确保结构受力安全。

大跨度曲弦钢桁架拼装顺序研究

为有效降低曲弦钢桁加劲连续梁桥运营期间的下挠和箱梁开裂等病害,线形控制是施工过程中的关键问题之一。以郑阜高铁沈界1号特大桥为工程背景,采用Midas/Civil软件建立桥梁的三维有限元模型,并对其各施工节段进行仿真分析。通过比较各阶段的杆单元的变形及内力,从而确定更加合理的杆件拼装顺序。结果表明,方案Ⅰ所引起的下弦节点变形略低方案Ⅱ。随着桁架长度的不断增长,待拼接杆件的竖向变形逐渐增大,并在跨中处达最大值。两种悬拼方案下的桁架待拼杆端部的竖向下沉位移存在较大的差异。竖向位移是上平联杆件安装过程中的主要控制因素。方案Ⅰ中大部分杆件产生的变形和内力均低于方案Ⅱ。

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。

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。

雄商高铁黄河特大桥主桥桥型方案比选

雄商高铁黄河特大桥设计时速350 km,铺设无砟轨道。根据防洪及通航要求,该桥主桥中部跨度布置为(4×260+280)m,属于超长联大跨桥梁。结合桥址处建设条件、长联无砟轨道高速铁路桥梁建设及高速铁路行车要求,从桥型的边中跨比、梁高、结构体系、轨面平顺性能等方面,分别确定拱加劲连续钢桁梁桥、斜拉桥、部分斜拉桥、连续梁拱桥4种桥型的最佳方案,并对各桥型最佳方案进行技术经济综合比选。比选结果表明:斜拉桥方案在多跨情况下刚度小,采用多种工程措施提升刚度后造价最高;部分斜拉桥方案边塔尺寸较大,混凝土梁应力较高且工期较长,造价较低;连续梁拱桥方案采用钢-混混合梁减轻自重,合理跨度得到提升,造价高;拱加劲连续钢桁梁桥方案技术经济性好、受力性能较好、施工速度快,且与环境契合,因此最终采用该桥型方案。

大跨长联悬链形上加劲连续钢桁梁桥抗震设计

彭埠大桥主桥采用跨径为(73.4+122+4×240+122+73.4)m的大跨长联悬链形上加劲连续钢桁梁桥设计方案,具有联长大、自重大的特点,且场地覆盖土层较厚,地震地质环境较为不利。为满足其抗震设防目标的要求,在墩梁之间增加减隔震支座。采用Midas Civil软件建立该桥空间三维动力计算模型,分析主桥的动力特性,并采用非线性时程方法对比研究布置减隔震支座前后主桥的抗震性能,最终确定采用自身带限位装置的双曲面摩擦摆减隔震支座的设计方案,得到了支座摩擦系数的合理取值。

瓯江北口大桥双层钢桁梁吊装施工新技术

温州瓯江北口大桥是世界上首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,针对现场梁段吊装工期紧张、吊重大,施工风险高、难度大等特点,对三塔四跨悬索桥双层钢桁梁吊装施工新技术进行研究。在全桥加劲梁吊装过程中,采用1 000 t缆载吊机、1 400 t分体式缆载吊机、14轴液压模块车等关键施工设备,辅助无索区梁段施工的支架,因地制宜地采取了不同形式的滑移及存梁方式,有效解决了大吨位梁段就位吊装的难题,降低了施工风险。该桥复杂及多样式的梁段吊装施工新技术,可为今后多塔连跨悬索桥施工提供新的思路和宝贵经验。

悬链形上加劲钢桁梁桥顶推施工监控技术研究

以钱塘江新建大桥悬链形上加劲连续钢桁梁桥顶推施工为研究对象,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对悬链形上加劲钢桁梁桥“步履机+滑块”顶推施工全过程监控技术进行了研究。首先,采用Midas Civil有限元软件建立了悬链形上加劲钢桁梁桥各施工阶段的有限元模型,分析了各主要工况下的结构受力状态;其次,基于有限元分析结果和现场实测情况提出了应力和变形的测点布置及监控方法,并对钢桁梁桥顶推施工过程中的关键环节进行了补充监控;最后,对施工过程中的线形进行了理论和实测验证,对应力指标测点进行了合理设计和部署。研究结果表明:在顶推施工过程中,杆件内力较合理,在顶推施工过程中和成桥后主桥结构实测的结构线形与受力均满足计算和设计要求。

坝陵河大桥钢桁加劲梁施工架设方案研究

首先研究了跨缆吊机架设法、缆索吊机架设法、桥面吊机悬臂拼装架设法和顶推架设法4种悬索桥钢桁加劲梁施工架设方法,根据坝陵河大桥的建设条件,综合考虑施工安全、质量、工期、环保和经济性等因素,推荐采用桥面吊机悬臂拼装架设法。在此基础上,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中的3种连接方式:全铰法、无铰逐次刚接法和有铰逐次刚接法,综合考虑施工安全、质量和工期要求,推荐采用有铰逐次刚接法。此外,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中架设前端吊索的牵引方案。最后,研究了靠索塔首次节段、标准节段以及合龙段等3个关键阶段的架设方案。桥面吊机悬臂拼装方案为我国西部地区大跨钢桁加劲梁悬索桥的设计和施工提供了1种新的方法。

钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用

钢管混凝土混合结构是由钢管混凝土和钢或混凝土通过优化混合而成的一类高性能结构,成为我国强震区桥梁主体结构的优选形式之一。文章简要论述了两种钢管混凝土混合结构的工作机理和设计原理,即:①桁式钢管混凝土结构,由钢管混凝土弦杆和钢管腹杆混合而成的桁式结构;②钢管混凝土加劲混合结构,由内置的多肢桁式钢管混凝土及其外包的钢筋混凝土混合而成的空心结构。文章还论述了钢管混凝土混合结构在桥梁工程中的应用情况,并展望了该类结构的发展前景。

大跨悬索桥桁架加劲梁的选型和设计

归纳国内外已建和在建的桁架加劲悬索桥的一般情况,论述了加劲梁的受力特点,分析了主桁、横联、水平联和桥面的各可选型式的特点,根据统计数据得到了若干设计参数的经验取用规则。分析研究表明,在大跨度悬索桥中,抗扭能力是桥面结构最主要的加劲要求;加劲桁梁的高跨比与桥面设计风速的平方存在线性回归关系,因此可以由跨径和风速参数来初步拟定桁高;桥面设置一定透空是桁式加劲梁增进气动稳定性的有效和简便手段;上下平联采用K形撑比X形撑获得的扭转刚度要小,但K形撑不参与主桁竖弯,受力状态相对简单。对比混凝土桥面、钢桥面和合成型钢桥面3种方案的技术经济特点,合成钢桥面有助于提高加劲梁扭转性能和结构轻型化。

哪吒大桥钢桁加劲梁架设方案研究

以哪吒大桥———钢桁加劲梁悬索桥为工程实例,详细分析了贝雷架架设法和缆索吊装法两种施工方案的可行性。通过对比计算贝雷架架设法施工方案与缆索吊装法施工方案对应的钢桁加劲梁受力性能,并考虑到哪吒大桥在钢桁加劲梁施工中采用刚接和铰接混合的施工方案、钢桁加劲梁在施工过程中位移变化较大等情况,得出哪吒大桥钢桁加劲梁安装采用缆索吊装方案是合适的结论。

哪吒大桥钢桁加劲梁跨中合龙方案分析

哪吒大桥为双塔单跨钢桁加劲梁悬索桥,主梁架设采用缆索吊装法,由两端向跨中合龙,合龙段施工常会出现加劲梁上、下弦开口量不等的现象,造成合龙困难或无法进行。为顺利合龙,采用有限元法仿真模拟桥梁施工全过程,通过计算对比分析牵拉和压重2种合龙方案的可行性。计算结果表明:采用牵拉方案所需牵拉力为1 560 kN,对上弦牵拉位置的桁片受力不利,且现场不具备施加该力的条件;采用压重方案所需加载重量为195kN,小于设计限载200 kN,采用压重方案是可行的。另外,合龙施工时需根据现场环境温度及时调整压重重量。哪吒大桥最终合龙方案采用压重方案,取得了较好的效果。

大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥极限承载能力研究

研究目的:钢桁梁柔性拱桥具有强大的承载能力及跨越能力,也是大跨度铁路桥梁常用桥型之一,其跨度不断发展。针对铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力问题,本文同时采用MIDAS及ANSYS两种有限元软件建立一座双主跨360 m的大跨径下承式钢桁梁拱桥的有限元模型,通过对比双主跨满载等三个荷载工况的线弹性承载力分析,并考虑结构几何非线性、几何与材料双重非线性的影响,系统分析大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力。研究结论:(1)由线弹性承载力的计算对比分析可知,实际结构在恒载+主跨满载的工况下,结构的受力最不利杆件为拱肋及主桁上弦杆和斜腹杆部分,杆件应力达到屈服时的承载力系数最小为2.06;(2)线弹性极限稳定承载系数介于10.64～12.46,均为拱肋的整体失稳破坏,最不利的荷载工况为恒载+主跨活载,表明桥梁结构的稳定承载力远大于杆件强度承载力;(3)考虑p-Δ效应与整体、局部几何偏位初始缺陷后,计算得到的稳定承载系数依次降低至2.75、2.65,表明几何偏位初始缺陷会显著降低极限稳定承载能力,考虑材料非线性后极限稳定承载力系数进一步降低至2.20;(4)验证了桥梁结构具有良好的稳定承载能力及构件强度承载能力,可为类似桥梁极限承载能力分析提供参考。

局部构造对钢箱梁关键焊缝疲劳性能的影响分析

为给车辆荷载作用下钢箱梁的抗疲劳设计提供依据,对钢箱梁局部构造对其关键焊缝疲劳性能的影响进行研究。采用有限元方法计算了钢箱梁焊缝在单轮移动荷载下的应力曲线,在此基础上分析了纵向加强桁架对钢箱梁关键焊缝疲劳应力范围和疲劳损伤的影响。计算、分析表明,纵向加强桁架增大了钢箱梁临近区域顶板的竖向刚度,并改变了其临近焊缝细节的受力状态,这使得纵向加强桁架附近焊缝的疲劳应力和疲劳损伤远小于相同位置无纵向加强桁架的钢箱梁焊缝的值;局部构造差异对钢箱梁桥面关键焊缝疲劳性能的影响明显,在钢箱梁抗疲劳设计中应予以考虑。

复杂空间焊接钢管相贯节点受力性能有限元分析

为考察焊接钢管节点的受力性能和不同加劲肋构造措施对节点承载力的影响,对3种不同构造措施的相贯节点进行了有限元分析。分析结果表明,空间钢管相贯节点主、支管交汇处为节点受力薄弱区域,特别是以受拉支管与主管相交处更为明显,3种加劲肋构造措施对应的相贯节点极限承载力均满足设计要求,其中:节点构造A型极限承载力最低,为设计荷载的0.9倍;节点构造B型和C型在应力、应变和承载力等方面规律基本一致;节点构造C型对应的弹性设计荷载比节点构造B型提高约30%,且相应的节点极限承载力比节点构造B型提高约6.3%;对加劲肋构造措施而言,在1.3倍设计荷载作用下,节点构造B型优于C型。

高速铁路大跨钢桁加劲PC箱梁斜拉桥设计关键技术研究

为研究梁-桁组合结构在高速铁路大跨斜拉桥中的适应性,以西十高铁汉江特大桥(主跨420 m钢桁加劲PC箱梁斜拉桥)为背景,对该类桥梁的设计关键技术进行研究。分析加劲钢桁合理设置范围和高度、徐变变形控制措施、合理结构体系与支承体系以及合理成桥状态。结果表明:全桥设加劲钢桁可以有效减少主梁徐变变形;桥塔徐变对主梁工后变形影响较大,约占38%,而主梁徐变对桥塔塔顶纵向位移的贡献约占89%;适当增加梁高、塔高,可降低主梁徐变变形,但降低幅度不到10%;加劲钢桁内灌注混凝土可减小主梁跨中徐变变形27%,推迟铺轨时间90 d可减小主梁工后变形14%;边跨采用双辅助墩方案有利于提高结构整体刚度并改善塔、梁受力;主梁梁端位移及塔底弯矩均随墩梁间黏滞阻尼器阻尼系数C增加而减小,对于给定C值,速度指数α越小,梁端位移及塔底弯矩的控制效果越好;双辅助墩方案及塔偏梁拱的成桥状态较为合理。