武汉青山长江公路大桥宽幅钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938 m的双塔双索面全飘浮体系斜拉桥,主跨整体式钢箱梁高4.5 m、全宽48 m,采用500 t架梁吊机分节段悬臂拼装架设。钢箱梁悬臂拼装时,架梁吊机站位节段、待架节段由于荷载及约束不同,横截面变形呈现出不同的趋势,线形匹配难度大。为解决该问题,主跨钢箱梁悬臂拼装时选择上、下游分体式架梁吊机,减少架梁吊机自重;经比选选择横桥向27.7 m间距的架梁吊机站位,减小了架梁吊机荷载对横向线形匹配的影响;通过设置顶压装置(由顶压牛腿、支承底座组成),在架梁吊机站位节段、待架节段钢箱梁边腹板处施加1500 kN顶压力,配合少量马板,一次加载完成对接口竖向变形匹配调整。施工后,钢箱梁横向线形匹配精度均满足要求。

超宽鱼腹式现浇箱梁混凝土裂缝控制

近年来,国内站城综合体TOD开发成为一种新型建筑模式,地铁、市政道路、商业综合体等多种大体量建筑形态交叉同步施工成为工程实践难题。基于此,结合已经实施的成都博览城综合交通枢纽工程,解析福州路桥鱼腹式多幅四箱室闭合型超宽箱梁,采取优化混凝土配合比、U形冷却管布置、后浇带布置、支架沉降控制、箱梁浇筑顺序等5种措施,解决大体积C60梁体混凝土防开裂难题,并取得明显实践成果,获得国家优质工程奖和土木工程詹天佑奖。

超宽组合梁剪力滞效应分析

超宽组合梁宽高比很大,在弯矩作用下超宽组合梁的力学特性与普通梁较为不同,目前相关技术规范尚缺乏关于超宽梁有效宽度的系统化公式。为了深入分析在弯矩作用下超宽组合梁剪力滞效应引起的正应力分布不均的特征,以深汕大桥为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立跨中15道中横梁梁段52.5m空间壳单元有限元简支梁体系模型和采用Midas civil建立空间杆系单元全桥模型,分析在自重、车道荷载、人群荷载和吊杆杆力作用下跨中截面顶、底板和1/4跨截面顶板的正应力和剪力滞系数的分布规律。分析结果表明,超宽组合梁在荷载作用下,结构受力存在明显的剪力滞效应,目前相关技术规范关于翼缘有效宽度计算公式的安全系数比实际高1.21~1.63倍。

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。

宽幅现浇箱梁门洞式支架受力性能研究

为解决宽幅现浇梁在跨越道路交叉口时的支架设计难题,以杭州市通城大道快速路(机场高速—通彩互通)工程宽幅现浇箱梁施工为例,提出了2种不同的门洞式支架方案,建立其力学简化模型,对其整体受力、变形和稳定性进行验算。结果表明,方案A和方案B的分配梁和贝雷桁架主梁的验算结果一致,而采用方案A需要对圆心钢管的验算指标较多,需要满足截面正应力、柔度和压弯构件正应力的要求;方案B只需对贝雷桁架立柱做抗剪强度验算即可,且贝雷桁架具有装配化的优点,可以快速安装,稳定性强,在实际工程中可以优先选用方案B:贝雷桁架立柱式门洞支架。

波形钢腹板箱梁桥异步法施工技术

以漳河大桥主桥波形钢腹板箱梁对称悬臂浇筑施工为案例,根据波形钢腹板箱梁桥自重轻的结构特点,探讨异步法挂篮悬浇施工工艺技术。波形钢腹板作为挂篮施工的主承重构件,简化了导梁和挂篮设施,使挂篮结构简便,行走方便,并将悬臂梁段划分为多个作业面同时进行平行流水施工,实现了同一节段底、顶板错位施工,使施工作业面开阔,干扰小,施工安全、效率高,节约工期。

宽翼缘矮塔斜拉桥有内横梁箱梁内模施工关键技术研究

为研究宽翼缘矮塔斜拉桥有内横梁箱梁内模施工技术,基于浮山丞相河特大桥宽翼缘矮塔斜拉桥单箱双室箱形截面工程实例,提出了一种挂篮内横梁与内模桁架、钢管架形成相对固定的装配系统的主梁节段施工工艺及关键技术点,探索解决传统箱梁节段施工钢管架安拆工序繁琐、施工周期长及安全风险高等问题。通过工程实例验证,该方法施工周期短,施工质量较高,对同类型桥梁主梁节段施工具有一定参考意义。

超宽幅主梁扭背索独塔斜拉桥总体设计

厦漳同城大道沙洲岛特大桥西溪主桥采用(88+200)m扭背索独塔斜拉桥,塔墩梁固结体系。主梁采用钢-混混合梁,其中主跨为整幅钢箱梁,梁宽47 m;边跨为预应力混凝土箱梁,梁宽51 m;钢-混结合面位于主跨距桥塔理论跨径线15 m处。桥塔采用独柱式钢筋混凝土斜塔,总高134.6 m,桥塔向边跨倾斜8°,其下布置整体式承台,钻孔桩群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度1670 MPa平行钢丝拉索,边跨斜拉索为双索面空间扭背索,主跨斜拉索为准单索面。针对超宽桥面,采用空间梁格法分析剪力滞的影响,将混凝土梁纵腹板由6道增至8道。按3 m顺桥向标准间距设置钢箱梁实体式横隔板,可使该桥宽幅主梁偏载、扭转效应导致的应力增量控制在允许范围内。对塔墩梁结合部进行有限元精细化分析,针对应力集中情况,优化局部构造和配筋设计,经计算,优化后结构受力满足设计要求。

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应,以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象,设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验,并进行有限元计算分析,分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性,纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明,该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著,梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征,其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性,梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性,梁体横截面设计合理,活载作用机理明确,中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导。

超宽波浪形鱼腹式现浇桥梁支撑体系研究

为加快邻近地铁车站结构条件下多幅四箱室闭合型超宽鱼腹式箱梁施工,基于成都博览城福州路桥现浇支架基础多台阶且同断面支架高度差异大的工程应用实例,详细介绍了碗扣支架与组合支架构建的支撑体系,对多种交通综合体中超宽异形鱼腹式横梁支架搭建技术提出了创新型施工方案,对箱梁施工过程的裂缝控制也起到了关键作用。

时变效应下自锚式悬索桥车载响应演变规律

为研究长服役期内混凝土收缩徐变、环境温度变化对车载作用下自锚式悬索桥主梁应力状态演变的影响规律,建立了山东省湖南路大桥ANSYS精细化实体有限元模型,分析了30 a运营期内混凝土收缩徐变、5~20℃温升工况下超宽箱梁底板的应力变化规律。结果表明:随着桥梁运营年限增加,箱梁底板纵向压应力逐渐减小,30 a期时部分位置出现0.085 MPa的纵向拉应力;箱梁底板与最外侧腹板交接处出现2 MPa的横向拉应力,需优化横向预应力筋的布置方式。桥梁运营30 a时,在1.0~1.6倍对称等效设计活荷载下,箱梁底板与内侧腹板交接处的纵向拉应力达到1.06~2.70 MPa。桥梁运营30 a并且环境温度升高5℃时,在对称等效设计活载下,箱梁底板部分区域的纵向拉应力超过混凝土抗拉强度,20℃温升使得底板最大纵向拉应力达到8.65 MPa。

偏载作用下超宽幅分体钢箱梁扭转效应分析

为研究不同成桥偏载作用下宽幅分体钢箱梁的扭转效应及结构参数对扭转效应的影响规律,以西堠门公铁两用大桥主桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁为背景进行有限元分析。该桥为主跨1488 m的斜拉-悬索协作体系桥,主梁为由3个流线型扁平钢箱通过箱形横梁连接组成的超宽幅分体钢箱梁。采用Abaqus软件建立该桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁精细化有限元模型,计算3种偏载工况作用下钢箱梁3个典型截面(吊索作用截面、无横梁连接截面、斜拉索作用截面)顶、底板扭转翘曲正应力;分析腹板厚度、横梁宽度以及吊索横向间距对宽幅分体钢箱梁扭转效应的影响。结果表明:3种偏载工况作用下宽幅分体钢箱梁扭转效应明显,其中无横梁连接截面扭转效应最为突出,设计时应予以关注;增大腹板厚度可以降低钢箱梁顶、底板扭转效应,增大横梁宽度会增大顶板、腹板中间位置附近的扭转翘曲正应力,但会降低底板的扭转翘曲正应力最大值;吊索横向间距对扭转效应影响较小。

公铁平层宽幅钢箱梁桥面车致局部振动研究

公铁平层布置桥梁由于桥面板较宽,列车引起的桥面板局部振动可能影响公路车辆的响应。本文通过建立桥梁局部板壳单元有限元模型,分析列车荷载通过桥梁时的桥面板响应,讨论列车引起的局部振动在横桥向、纵桥向的分布以及对公路车道的影响。结果表明:列车轨道附近桥面板节点的竖向速度与加速度有显著提升,随着节点位置远离列车轨道,竖向响应迅速衰减;列车荷载作用下竖向响应影响范围约为列车中心线附近5 m的区域;列车通过桥梁时最靠近列车线路的公路车道响应频谱分析中并未观察到桥面板局部振动的高频部分,认为列车引起的局部振动对公路车辆的影响有限。

不同宽跨比宽幅箱梁桥横向分布系数计算研究

为了解不同宽跨比宽幅箱梁桥横向受力变化,基于梁格法相关原理,以(32+32+32)m连续梁桥为依托工程,建立不同宽跨比典型桥梁模型,分析不同宽跨比对桥梁横向受力分布情况的影响。结果表明:在城-A级设计荷载下,中梁横向分布系数最大,两侧边梁相对较小,呈抛物线型分布,且随着宽跨比增大,桥梁截面横向联系加强,各片梁横向分布差距减小,受力较为均匀,研究结果可为该类桥梁的横向受力分析提供参考。

折面梁格模型在鱼腹式箱梁分析计算中的应用

鱼腹式箱梁边腹板倾斜,截面变化大,受力分析复杂。文中以(28+40+28)m现浇鱼腹式箱梁为研究对象,采用折面梁格法进行受力特性分析计算,并与单梁模型的计算结果进行对比分析研究,总结了不同荷载工况下结构计算结果的异同,为鱼腹式箱梁结构精细化分析计算提供思路,使计算结果与工程实际情况相符。

大跨宽幅PC连续刚构桥箱梁底板混凝土防崩裂技术研究

大跨宽幅预应力混凝土(PC)连续刚构桥广泛应用于跨越水域、山谷等地形,但随着其应用的普及,该桥型在施工运营过程中箱梁出现裂纹的情况也日益凸显,严重时甚至会发生大面积崩裂,威胁桥梁质量和寿命,底板崩裂就是其中一种病害。龙溪嘉陵江特大桥主桥为三跨(108m+200m+108m)PC连续刚构桥,研究依托该工程,在参考大量文献和现场施工分析的基础上,进行了箱梁底板混凝土崩裂理论研究,并提出了对应的防崩措施,在解决该桥问题的同时给同类工程提供参考借鉴。经研究表明,在采取正确的施工工艺和防崩措施的情况下,可有效避免箱梁底板混凝土出现崩裂。

自锚式悬索桥超宽长联钢箱梁顶推方案研究

以某三塔自锚式悬索桥为背景,对超宽长联钢箱的顶推方案进行研究。针对超宽长联钢箱梁在顶推过程中面临着横向变形控制难度大、对温度的敏感性强、顶推精度和同步性控制难度大以及安全风险高的问题,对其顶推方式、临时墩的合理布置、临时墩的结构形式进行了系统的优化分析,确定了60 m的临时墩间距+45 m钢导梁的双向步履式顶推的方案。通过对顶推关键计算工况下临时墩、钢箱梁及导梁的应力和变形进行研究以及对最大支反力作用下钢箱梁的局部受力进行分析,表明临时墩、钢箱梁及导梁的结构强度和刚度均满足要求,结构均处于受力合理、安全可控的状态。采用该顶推方案以及利用顶推智能监控平台将钢箱梁顶推到位后,钢箱梁的实测线形与理论线形基本吻合,最大相差10 mm,实现了超宽长联钢箱梁的高精度顶推。

六榀菱形桁架挂篮施工技术

以G25德清至G60桐乡高速1标东苕溪大桥主桥为工程依托,介绍六榀菱形桁架挂篮在复杂条件下的应用情况,在施工中解决了单主梁矮塔斜拉桥单箱五室宽幅箱梁施工空间有限、主梁截面高、梁体节段质量大、整体要求高等诸多技术难题,利用桥梁专业分析软件MIDASCivil创立菱形桁架挂篮构造空间杆系有限元模型,研究施工应用阶段主要构件的受力特性,细化条分法加载,优化挂篮菱形桁架结构倾角,有效减少挂篮变形,满足工程荷载验算,减少场地和设备投入,从而提高工效,缩短施工时间,显著节约悬臂浇筑施工成本。相关方法及成果应用推广价值较高,可为相关工程建设实施提供参考借鉴。

武汉青山长江公路大桥主桥主梁受力特性分析

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938 m的混合梁斜拉桥。该桥中跨主梁采用整体式钢箱梁,边跨主梁采用钢箱结合梁,主梁桥面总宽48 m。为研究该大跨度桥超宽主梁在重载交通下的受力特点,采用有限元软件建立全桥“鱼骨梁”模型进行整体受力分析,建立主梁节段局部模型对中跨桥面系、边跨结合段钢梁、混合接头进行局部受力分析;计算主梁纵向应力不均匀系数,分析宽幅主梁的应力分布特点;对重载交通下正交异性钢桥面进行疲劳性能分析。结果表明:主梁结构整体刚度大,整体、局部计算指标均满足规范要求;边跨主梁边、中腹板剪力分配与腹板面积相关性低;主梁不同位置处断面纵向应力不均匀系数差异性大;主梁疲劳易损细节的抗疲劳设计满足设计寿命期内使用要求。

基于模态测试的宽幅钢箱梁桥有限元模型建立、修正与分析

建立精确的宽幅钢箱梁桥有限元模型对此类结构的动力性能评估与结构设计有着重要的意义。建立了宽幅钢箱梁桥精细三维有限元模型,对宽幅钢箱梁桥不同施工阶段开展基于环境激励作用下的模态测试,采用随机子空间法与峰值拾取法识别桥梁的前十二阶模态,基于模态识别结果采用响应面法对桥梁有限元模型进行修正,详细分析了桥梁铺装层、邻跨等效质量对桥梁模态的影响。分析结果表明:建立的有限元模型具有较高的精度;铺装层会显著降低桥梁各阶自振频率,邻跨等效质量对桥梁的横向与扭转频率有显著的影响。