外露型钢锚箱组合索塔锚固区水平传力机理

为揭示外露型钢锚箱组合索塔锚固区水平传力机理,基于弹性介质层法推导钢锚箱壁板-混凝土塔壁结合面滑移的理论计算式,进而得到连接件剪力流、钢与混凝土构件轴力的计算方法。通过平截面假定、理论计算式与锚固区节段模型试验结果的比较,验证理论计算式合理性并进行参数化影响分析。研究结果表明:顺桥向预应力和水平索力同时作用时,钢混结合面最大相对滑移0.055 mm,焊钉连接件最大剪力15.99 kN,钢锚箱侧壁板受拉应力6.55 MPa,混凝土塔壁受压应力−1.07 MPa;钢锚箱侧壁板、混凝土塔壁承担顺桥向预应力的比例为10%和90%,水平索力的比例为26%和74%;锚固区水平传力机理受钢锚箱侧壁板厚度、混凝土塔壁厚度、结合面传力长度、连接件抗剪刚度与顺桥向预应力作用的影响很大。

顺德大桥钢-组合结构混合桥塔受力性能分析

顺德大桥索塔采用上塔柱为钢结构桥塔、下塔柱为钢-混凝土组合结构桥塔的混合结构桥塔,结构设计新颖。为了探明新型混合结构桥塔的受力性能,建立考虑连接件受力的精细化有限元模型,研究钢塔-组合塔结合段的传力机理和受力分布规律。研究结果表明:钢塔-组合塔结合段传力的关键是使组合塔中的混凝土受力,设置承压板能够有效提高荷载传递效率,降低钢结构局部应力和连接件受力;通过格室型构造和钢-混凝土连接件能够保证两者有效结合、共同受力。

桥梁工程大跨双塔钢混组合梁施工控制技术研究

以某地区的大跨度桥梁工程双塔钢混组合梁结构为例,结合该工程实际情况分析该工程的施工控制难点,并确定施工控制原则后,进行主塔线形控制、主梁应力控制、斜拉索索力控制、钢箱梁合龙控制。对控制效果进行测试后得出:梁顶高程最大控制误差为15.6mm,斜拉索的索力控制偏差结果均在5%以内,满足桥梁工程的施工标准规范。

丰城市紫云大桥总体设计

紫云大桥为江西省丰城市内跨越赣江的重要桥梁工程,主线桥梁长约3.7 km,由跨赣江主通航孔桥、水中引桥、陆上引桥,以及立交、匝道、梯坡道桥等组成。主通航孔桥采用主跨180 m的水滴型桥塔空间索面自锚式悬索桥,水中引桥和陆上引桥分别采用双边箱组合梁和组合钢板梁结构。跨江段桥梁采用双层桥面布置,上层机动车道、下层人行和非机动车道的功能性设计增强了慢行过江体验感。主线桥梁均采用钢-混组合梁结构,避免了钢桥面疲劳和铺装易损难题,且施工便捷,对周围环境影响较小;陆上桥梁合理采用新型预制装配式组合钢板梁、UHPC湿接缝,提高了经济性、耐久性和施工效率,降低了全寿命周期内的维护成本。结合近远期规划,预留了远期高架桥延伸实施条件。

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。

市政工程中钢混叠合梁斜拉桥施工优化技术研究

针对市政工程中钢混叠合梁斜拉桥施工过程中的稳定性不足的问题,提出了一种临时对拉索与塔梁同步施工的综合优化方案。通过精确计算临时对拉索的力学性能及预应力水平,并实施塔梁同步控制,解决了施工阶段应力不均匀和位移过大的问题。仿真结果表明,优化后斜拉索成桥索力误差降至0%~3%,主梁竖向位移显著降低。

曲塔空间索面混合梁斜拉桥成桥荷载试验研究

为了掌握曲塔空间索面混合梁斜拉桥成桥时的工作状况,判断桥梁的实际工作状况是否满足设计要求,采用Midas Civil空间有限元软件进行仿真模拟,结合荷载试验研究了桥梁结构的静力效应(应变、挠度、裂缝宽度、索力)和动力效应(模态参数、冲击系数)。结果表明该桥的正常使用状态和承载能力符合设计要求,为桥梁投入使用和后期运营养护提供了依据。

钢管混凝土组合桥塔拉索锚固区受力分析

利用钢管混凝土抗压承载力高的特点,提出了一种斜拉桥钢管混凝土组合桥塔结构。索塔锚固段采用锚固、传力相互独立的索塔锚固构造,最大限度地发挥了钢管混凝土的抗压性能和钢箱混凝土的抗弯性能。建立了索塔锚固段实体有限元模型,分析了索塔钢板、混凝土和PBL键的受力特性,并把索塔锚固区简化为平面框架模型,给出了塔壁抗弯、抗剪、偏心抗拉承载力估算方法。研究结果表明:索塔各部分受力良好。

无背索斜塔斜拉桥荷载试验

为了探讨和验证无背索斜塔斜拉桥的设计理论和实际工作性能,对其进行了静动力荷载试验,并结合三维有限元模型的理论计算,对比分析了试验荷载工况下该桥位移、应力和索力的变化规律以及模态频率、阻尼比和冲击系数等结构动力特性,探讨了13 m长悬臂钢-混凝土组合梁结构的扭转性能。研究结果表明:桥梁结构动静力实测值与理论值吻合良好,桥梁整体工作性能好;扭转工况下,组合梁端部上下游位移差较大,抗扭刚度相对较低;结构前两阶阻尼比较大,对振动有较好的衰减作用;荷载试验验证了分析理论的正确性和施工技术的可靠性,可为同类桥梁的设计提供参考。

外露型钢锚箱索塔锚固结构受力机理试验

通过缩尺比例为1∶2的节段模型试验,揭示了外露型钢锚箱索塔锚固结构的受力机理,重点分析了塔壁预应力在结构中的作用效应.研究结果表明:外露型钢锚箱索塔锚固结构在中小跨径桥梁中具有较好的适用性;在塔壁不开裂的情况下,预应力不会改变水平索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配关系;预应力能够明显减少塔壁混凝土的拉应力,提高塔壁的抗裂性能,但也会降低钢板的利用率和增大焊钉剪力顺桥向作用的剪力.

武汉鹦鹉洲长江大桥人字形钢-混叠合塔施工技术

武汉鹦鹉洲长江大桥2号中塔为国内首次采用纵向人字形钢-混叠合塔。下塔柱为钢筋混凝土结构,底节3m与承台混凝土一起浇筑;针对下塔柱截面尺寸大的特点,利用钢绞线作为模板拉杆。上段钢塔通过设置锚杆定位支架和限位装置、三向千斤顶等措施对T1节段进行精确定位;T1节段承压板下采取后压浆工艺,确保钢-混结合段密实、密贴;T3节段采用分块吊装、现场焊接技术;上横梁采用2节段无支架悬臂拼装技术。通过工厂预拼、现场测量和计算机模拟分析,提前对钢塔线形进行预控,并在调整接头设置合理的调整量,最终使钢塔安装线形满足设计和规范要求。

常泰长江大桥主航道桥结构体系及钢梁设计

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m的公铁两用斜拉桥,上层为高速公路,下层为城际铁路与普通公路(采用非对称布置)。该桥首次采用温度自适应塔梁纵向约束体系,该体系采用塔梁分离、塔墩固结形式,塔梁之间设置支座和纵向阻尼器,有利于降低梁端位移和桥塔内力;辅助墩采用压重+锚索方案,以消除活载负反力。主梁采用N形桁式两主桁钢桁梁结构,桁宽35 m,有利于控制偏载对结构线形的影响,主桁及桥面系构件采用Q500qE、Q420qE、Q370qE钢;主桁上、下弦杆件采用箱形截面,腹杆采用箱形、H形或王字形截面;主桁节点处设置组合式横梁;上层桥面采用纵横梁体系正交异性桥面板,与主桁形成板桁组合结构;下层桥面采用整体钢箱桥面,与主桁形成箱桁组合结构;索梁锚固采用双腹拉板式钢锚箱结构。整体结构及桥面系局部分析结果表明,结构设计满足规范要求。

钢-高性能混凝土组合桥塔受力性能试验研究

针对钢-高性能混凝土组合桥塔节段进行了轴心受压试验,研究组合桥塔的受力性能,得到了模型破坏时的承载力和破坏形态,分析了其应变及变形规律。参考相关规范和规程,对组合桥塔的承载力进行了计算,并在试验基础上提出了组合桥塔承载力的计算方法。结果表明:壁板的局部失稳对于组合桥塔的承载力影响较大;在计算组合桥塔的轴压承载力时,需根据壁板局部失稳的情况加以区分,可以采用矩形钢管混凝土组合结构规范中的公式或本文提出的方法进行计算。

鹦鹉洲长江大桥钢-混结合梁悬索桥方案研究

鹦鹉洲长江大桥初步设计推荐其主桥采用200 m+2×850 m+200 m三塔四跨悬索桥方案,综述该方案总体设计。主缆束股采用127ф5.1 mm的镀锌高强钢丝,主缆应力验算安全系数取2.2。主梁采用四跨简支钢-混结合梁,以避免桥塔处主梁出现较大负弯矩。主梁支承体系采用纵向半漂浮体系,以降低主梁梁端位移。中塔采用钢-混组合结构,其上段钢塔柱采用弯矩较小、施工较简单的纵向人字形塔柱。南、北两侧锚碇均采用重力式结构,北锚采用沉井基础,南锚采用地下连续墙方案构建锚碇基础。散索鞍采用全铸鞍体与特制大吨位柱面钢支座相结合的结构。

钢牛腿支承锚梁型索塔锚固结构传力机理分析

运用通用分析软件Ansys,采用三维弹簧单元模拟焊钉连接件的作用,考虑两端固定、两端滑动及一端固定一端滑动3种钢锚梁端部支承形式,对钢牛腿支承锚梁型索塔锚固区端壁板连接件在锚固区自重、斜拉索力、混凝土收缩、塔壁日照温差和内外温差等作用下的传力机理进行分析。研究表明:钢牛腿支承锚梁型索塔锚固区端壁板连接件的受力分布极不均匀,其中作用于牛腿顶面附近连接件的拉拔力最大,约为30kN;钢锚梁端部支承形式对连接件剪力分布的影响不超过7%,对拉拔力分布的影响约为10%;斜拉索力、混凝土收缩对连接件拉拔力和剪力分布的影响约占总作用力的80%。

湘西矮寨大桥设计创新技术

湘西矮寨大桥为塔梁分离式单跨钢桁梁悬索桥,主缆跨径布置为242m+1 176m+116m,加劲梁长度为1 000.5m。该桥设计时结合特殊的地形、地质条件,首次提出了塔梁分离式悬索桥新结构,实现了结构与环境的完美融合。采用在主缆无吊索区增设竖向岩锚吊索的方式解决了无索区过长造成的结构问题。采用高性能复合材料CFRP作为锚杆、超高性能混凝土RPC作为锚杆两端的粘结介质,形成一种高效、耐久的新型岩锚体系。针对山区大跨度悬索桥加劲梁运输与架设的难题,提出了柔性轨索滑移法架设加劲梁的新工艺。通过三维数值模拟分析,分析了施工、运营过程中结构体系与山体的稳定性问题,形成了结构与山体系统稳定新技术。

独塔斜拉桥的建设与展望

通过对国内外２０座独塔混凝土斜拉桥资料的归纳整理，分析了该类桥的结构特点与经济性，并介绍武汉江汉四桥及宁波大桥两座大跨度独塔斜拉桥的设计情况，展望了独塔斜拉桥的发展前景。

钢-高性能混凝土组合桥塔承载能力试验研究

通过对钢-高性能混凝土组合桥塔节段进行轴压承载力试验,研究了组合桥塔的受力特性.参考相关规范和规程,对组合桥塔的承载力进行了计算.试验和计算结果表明:组合桥塔中混凝土的存在,可以避免或延缓塔壁发生局部失稳,提高结构的承载能力,较钢桥塔具有较大的优势;采用直接叠加的方法得到的承载力较试验值大7.3%,采用DB J13-51-2003中的方法得到的承载力较试验值大25.3%,前者计算简便,后者可以考虑壁板和混凝土的相互作用,但这两种方法均不能计入壁板局部屈曲的影响;组合桥塔的焊缝和母材应等强,否则会因焊缝破坏而造成整个结构的破坏.

波形钢与混凝土混合多箱室斜拉桥的剪力滞效应

国内外多箱室的波形钢腹板矮塔斜拉桥已建造较多,但是波形钢与混凝土组合腹板的单箱多室的矮塔斜拉桥还很少见,这种新型的组合箱型截面的剪力滞效应有待深入探讨。目前,设计上分析剪力滞效应的常用分析方法多采用平面梁格模型、单梁模型、实体模型等,这些计算模型在分析剪力滞效应的各项应力指标时缺乏精细化,而空间网格分析模型可弥补这些分析方法的缺陷;因此,本文采用空间网格分析方法来探讨分析矮塔斜拉桥剪力滞效应。首先,详述了剪力滞效应的原理、空间网格分析方法及验证波形钢腹板空间网格分析方法的可行性,然后以一座波形钢与混凝土组合腹板的单箱多室的矮塔斜拉桥为典型案例,通过空间网格模型来分析其剪力滞效应。结果表明:此类箱梁的顶板表现出明显的正剪力滞、底板表现出较小的正剪力滞,混凝土腹板处的正剪力滞效应明显大于波形钢腹板处,各个工况的剪力滞系数表现出一定的变化规律。通过案例分析得出了此类钢混组合结构关键截面的剪力滞系数沿横向和纵向的分布规律,可为同类型工程提供参考。同时也由此验证了空间网格分析方法的有效性和准确性,弥补了常规分析手段的不足,为桥梁的精细化设计开拓新的思路和方向。

斜向索力下钢-混凝土组合索塔锚固区荷载传递与分配关系分析

为了研究斜拉桥钢混凝土组合索塔锚固区在斜向索力作用下的特殊传力形式,利用变形协调原理分别讨论了水平分项索力和竖向分项索力在索塔锚固区的传力过程和分配关系.在此基础上推导了水平分项索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配计算公式.并通过算例比较荷载分配计算公式和有限元模拟分析的结果,验证公式的准确性和适用性.研究结果表明,水平分项索力通过钢锚箱侧板和混凝土侧壁的拉伸以及混凝土端壁的弯曲三者变形协调进行索力传递和分配,钢锚箱侧板承担大部分的水平索力,而混凝土塔壁只分担其余少部分.另一方面竖向分项索力的传递需考虑钢锚箱端板,剪力钉和混凝土端壁的变形协调.可见通过变形协调原理可以有效地分析斜向索力在组合索塔中的传力机理和传递过程,并且根据有限元结果的对比证明荷载分配计算公式能够满足较高的精度.