大跨铁路混凝土梁矮塔斜拉桥结构体系研究

为研究不同结构体系对大跨铁路混凝土梁矮塔斜拉桥力学性能的影响,并寻求最优的结构体系,以崇凭铁路上金左江双线特大桥为背景,采用MIDAS Civil和ANSYS软件建立主桥有限元模型及车-轨-桥耦合动力学模型,对半飘浮体系、刚构体系、塔梁固结体系和塔梁固结-刚构组合(高墩塔墩梁固结、矮墩纵向设置双排活动支座)体系方案进行比选,分析典型工况下主桥的静、动力特性。结果表明:在列车活载和温度作用下,采用塔梁固结-刚构组合体系的桥梁受力性能良好,采用较小的梁高即可满足桥梁结构的刚度要求;CRH2列车编组通过时不同结构体系的桥梁结构和列车编组的动力响应值均满足要求,考虑温度变形影响时不同结构体系对列车运行的安全性和舒适性的影响较小。基于力学性能计算结果,上金左江双线特大桥主桥最终采用塔梁固结-刚构组合体系。

波形腹板钢箱-混凝土组合梁横向内力计算与分析

为精确分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁(SBCCGCW)的横向内力,考虑波形钢腹板特性和箱梁的畸变效应,利用框架分析法推导SBCCGCW的横向弯矩计算公式;通过两座实桥横向弯矩的有限元和实测结果对所提公式的正确性进行验证;对SBCCGCW横向内力的影响因素进行研究,并根据有限元分析结果提出SBCCGCW横向内力的简化计算公式。结果表明:利用所提公式获取的横向弯矩值与有限元结果和实测结果吻合较好,误差在10%以内;横隔板会大幅度减少荷载作用点处的横向弯矩;宽高比、混凝土顶板厚度、荷载作用位置对混凝土顶板横向弯矩的影响较大,钢底板厚度变化对混凝土顶板横向弯矩的影响较小。研究成果可为SBCCGCW的横向内力计算与分析提供参考。

基于拓扑优化的SPMT驮梁支架轻量化设计

为解决用于跨线桥拆除的自行式模块化运输车(Self-propelled Modular Transporter, SPMT)驮梁支架结构冗余、重量偏大、制造及安装复杂等问题,依托京哈高速公路跨线桥拆除工程,在“16根标准节段钢管立柱+32道联结系杆”驮梁支架初步设计方案的基础上,以体积最小化为优化目标,利用Abaqus软件的拓扑优化模块开展驮梁支架轻量化设计研究,并对轻量化驮梁支架与初步设计的应力、位移及稳定性进行对比分析。结果表明:优化后的驮梁支架体积减少19.8%,支架联结系杆减少至12道,钢管立柱节段数量简化为2节段,节段长度提升至4 m,构件组拼联结接头数量减少约2/3,总重量较初步设计降低1.44 t;在最不利荷载工况下,驮梁支架优化前、后应力变化较小,最大位移差值在2 mm以内,且满足临界荷载系数大于4的稳定性要求。工程实践证明,轻量化驮梁支架力学性能满足要求,虽然安全系数小幅降低,但结构安全性与优化前基本一致;轻量化驮梁支架在施工现场组拼工作量及组拼时间均有所减少,经济效益显著。

悬臂施工的连续箱梁桥框架墩横梁监控技术的研究

大跨径框架墩连续箱梁桥施工过程中可能存在不平衡荷载使框架墩横梁受扭,为了消除框架墩的受扭一般采用配重方式进行施工监控。以广佛肇高速公路上的一座主墩采用墩梁固结的框架墩大跨径连续箱梁桥为工程背景,采用结构力学方法推导出框架墩横梁端部截面倾斜角随不平衡弯矩变化的理论计算式和框架墩立柱水平变位与不平衡弯矩关系的计算公式,同时给出了与水箱配重相关的计算公式,并提出了对框架墩横梁监控的两种监控方法。理论计算公式通过在实际工程的应用,对比了该桥梁的框架墩横梁施工监控中采用有限元数值分析计算获得的数值拟合公式,两者公式中的常系数基本相等,验证了提出的框架墩横梁受扭监控计算理论公式的正确性。并对采用监测横断端部倾斜角的监控方法与采用监测立柱水平变位的监控方法进行了对比分析。研究成果可为同类工程的施工监控提供帮助。

重庆新田长江公路大桥设计

重庆新田长江公路大桥主桥采用跨径1020 m的双塔单跨钢箱梁悬索桥,一跨过江。该桥加劲梁采用扁平流线型钢箱梁。桥塔采用门形混凝土塔,高峰侧桥塔采用塔肢不等高设计,上游塔肢高169.5 m,下游塔肢高153.5 m;新田侧桥塔高169.5 m。桥塔基础均采用分离式承台+大直径桩。两岸重力式锚碇采用空间异形结构、扩大基础,锚碇锚固系统采用无粘结镀锌钢绞线拉索。主缆采用标准抗拉强度1860 MPa的预制平行钢丝索股,吊索采用标准抗拉强度1670 MPa的平行钢丝索股,边跨及主跨跨中部分索夹采用焊接式索夹,其余采用铸造式索夹。引桥上部结构采用30 m跨径预应力混凝土T梁,下部结构采用大直径桩+大直径柱。高峰侧引桥上方的陡崖带采用支撑、清除、锚固等措施进行处治,新田侧桥塔前缘顺层边坡采用抗滑桩支挡。钢箱梁梁段采用工厂制造、水上运输、现场安装的施工方案,其中岸坡区钢箱梁采用空中连续荡移架设。

框架刚度计算方法对箱梁畸变效应分析的影响

研究了用位移法和力法计算的框架刚度对箱梁畸变效应分析结果的影响.首先分别用位移法和力法推导出了箱梁的抗畸变惯性矩解析式,然后建立了畸变控制微分方程,并给出箱梁同时承受偏心均布和集中荷载时该方程的初参数解.利用这2种解析法和有限元软件对悬臂梁模型和简支梁算例的畸变效应进行了研究.结果表明:2种解析法计算的矩形截面箱梁的畸变翘曲正应力、畸变横向正应力和畸变角一致,与实测值和有限元结果均吻合良好;2种解析法计算的梯形截面箱梁的畸变矩、畸变双力矩基本一致,与有限元结果均吻合良好,但二者计算的梯形截面箱梁的畸变角、单位宽度横向弯矩存在明显差异,其中力法计算的单位宽度横向弯矩更接近有限元结果;随着腹板倾斜度的增大,2种解析法计算的畸变框架刚度和畸变框架刚度之差均增大,而畸变翘曲刚度先减小再增大.

海洋复杂气候多塔公铁同层斜拉桥主梁施工控制关键技术

珠海西江公铁大桥为(58.5+116+3×340+116+58.5)m公铁同层斜拉桥,两中塔塔梁墩固结,两边塔塔梁固结、塔墩分离。主梁采用单箱三室截面钢箱梁,总宽49.6 m,梁高4.676 m;全桥钢梁共划分为47个节段,标准节段长24 m;钢梁节段接头除顶板为焊接外,底板、腹板均为高强度螺栓连接。考虑既有施工机具和桥址环境特点,钢梁节段均为超大、超重、超高结构。边跨、次边跨钢梁节段最长80.25 m、最大吊重2600 t,利用大型浮吊吊装,通过“分段顶升(下降)、逐端合龙”的施工控制方法,3个大节段钢梁无折角拼接;中塔两侧主梁采用一侧钢梁节段吊装时另一侧配水袋压重的“小步快走,多轮次平衡”异步悬拼施工,将结构抗倾覆稳定系数控制在1.5以上;利用在中中跨合龙口施加主动顶推力结合改变合龙口结构构造的保障措施,实现大桥在高温条件下的高精度合龙。成桥结构内力、线形状态均达到设计理想状态。

德清门户型人行景观桥梁设计

德清门户型人行景观桥梁为三跨等高变宽刚构钢箱梁桥,平面呈多段圆曲线布置,桥南侧设置一倾角为10°的钢管桁架拱门,拱门辅以吊索与梁体相接。介绍了该桥的设计要点,包括桥跨布置、结构形式、附属设施、景观设计、施工步骤示意及结构分析要点,可为类似景观桥梁的设计提供借鉴。

三向预应力箱梁连续刚构桥托架施工方法研究

通过分析0~#梁段托架施工及边跨直线段托架施工方法,对托架的安装拆除、预压方法进行了重点分析,同时,对托架设计荷载及组合进行了计算并详细阐述了预压的工序及测点布置。研究表明,托架预压可达到如下3个目的:(1)消除托架间的非弹性变形;(2)测量出托架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据;(3)测出沉降,保证0~#梁段的线型及高程,为同类型的桥梁施工提供经验数据。

中跨变截面连续刚构箱梁支架设计风险研究

随着社会经济的发展和科技的进步,桥梁建设在满足功能需求的同时,对美观、环保、经济等方面的要求也越来越高。中跨变截面连续刚构箱梁以其优良的性能和广泛的应用,逐渐成为了现代桥梁建设的重要选择。然而,这种结构在支架设计和施工过程中存在一定的风险,需要对结构稳定性风险进行深入的研究和评估。本文依托徐明高速项目,将针对中跨变截面连续刚构箱梁支架设计风险进行研究。为了降低变截面箱梁支架设计的风险,需要进行充分的风险评估和管理。这包括进行详细的地质勘察和基础设计,以确保支架的稳定性和承载能力;合理选择施工设备和材料,确保施工质量和安全性;采取恰当的安全措施,保障施工人员的生命安全;以及进行严格的施工监控和管理,确保施工进度和质量符合要求。

大跨度曲线UHPC连续刚构箱梁桥的设计研究与实践

以上海市松江区外下洋路油墩港桥为研究对象,研究基于UHPC的大跨度曲线连续刚构桥的总体设计和构造设计;结合体内及体外预应力布置方式,研究节段箱梁及下部桥墩的装配化施工方案。分别建立空间梁单元模型和整梁空间实体单元模型进行计算分析,并对计算结果进行对比分析。分析结果表明空间实体单元模型的应力分布与空间梁单元相比趋于均匀,采用空间梁单元模型的计算结果进行分析验证偏于安全,结构受力完全满足要求。该工程首次提出采用钢结构横隔板代替传统混凝土横隔板,钢结构横隔板构造简单,便于节段箱梁的预制施工。从空间实体单元模型计算结果来看,钢横隔板与UHPC横隔板的作用效果基本一致,满足结构整体受力性能的需求。

满堂支架现浇连续箱梁技术在高架桥工程中的应用

本文以某高速公路桥梁建设工程作为研究案例,对公路桥梁施工过程中的满堂支架现浇梁施工工艺展开研究,对桥梁工程现浇箱梁盘扣式满堂支架施工中的支架布置、支架搭设、支架预压及变形观测、支架预拱度设置等技术进行了分析和总结,旨在更好地确保该桥梁工程现浇箱梁盘扣式满堂支架的施工质量,为项目的顺利竣工提供保障。使用满堂支架现浇梁施工工艺可以取得理想的应用效果。

钢箱梁支撑架结构施工安全可靠性分析

钢箱梁支撑架结构是一种常见的工程结构,在桥梁、建筑和其他工程中应用广泛。施工安全和可靠性是保证结构质量的重要因素之一。依托实际工程,采用Midas/Civil有限元数值模拟软件对钢箱梁支撑架结构的施工安全可靠性进行分析。首先,对钢箱梁支撑架结构荷载进行分析计算并在模拟中施加。然后,针对数值模拟结果进行分析,提出了提高钢箱梁支撑架结构施工安全可靠性的措施和建议。最后,通过实际案例分析验证了所提措施的有效性和可行性。结果表明,钢箱梁支撑架结构的应力、变形位移均满足设计要求。该研究对于指导钢箱梁支撑架结构的施工具有重要意义,为工程实践提供了一定的参考和指导。同时,也为其他类似结构的施工安全可靠性分析提供了一定的借鉴和启示。

横州飞龙大桥主桥设计

横州飞龙大桥主桥为(100+2×185+100)m波形钢腹板连续刚构桥,主梁为单箱单室波形钢腹板组合箱梁,桥面宽13 m,中支点梁高10.9 m,跨中及边跨梁端梁高4 m。腹板采用1800型波形钢腹板,相比传统1600型腹板具有更高的整体屈曲应力;波形钢腹板防屈曲构造采用内衬混凝土和纵、横向加劲肋混合布置的方式,减少了内衬混凝土长度,减轻了结构自重;波形钢腹板与顶板采用长孔型开孔板连接件,与底板采用外包型连接,提高了结合部施工便捷性和耐久性。主梁采用波形钢腹板悬臂自承重施工工法,先边跨后中跨合龙,采用研发的钢架吊篮与智能吊机组合的挂篮形式,提高了施工效率。

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明:非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。

混合梁刚构桥钢-混结合段的构造优化与试验

为了研究钢-混结合段的破坏模式及承载力,为局部构造优化提供依据,采用有限元模型分析钢格室高度变化对结合段受力的影响,设计制作2个结合段缩尺模型,分别测试现有工程和优化后的结合段在压剪耦合作用下的受力性能,得到结合段的受压极限承载力和破坏模式。研究表明:钢格室高度的变化对结合段后承压板承担的轴力比例的影响不大;现有工程的结合段的极限破坏状态由钢梁过渡段控制,钢梁过渡段和结合段的安全储备系数分别为3.30和6.65;优化后的钢-混结合段,钢格室高度降低1/3,局部钢板厚度减小1/3,其极限承载力仍高于钢梁过渡段,且安全储备系数为5.58。在设计混合梁刚构桥的钢-混结合段时,建议合理降低钢格室的高度,且将U形开孔剪力板改为O形开孔剪力板,以提高对填充混凝土的面外约束效应。

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72)m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。

高速铁路无独立合龙段的T构桥主梁施工技术

新建福厦铁路泉州湾跨海大桥为时速达350 km的高速铁路桥,其海上浅滩区部分引桥为15联(50+50)m T形刚构桥。主梁为单箱单室预应力混凝土箱梁,采用挂篮对称双悬臂浇筑施工,T构未设置独立合龙段,而是采用浇筑最后一节边跨直线现浇段的方式直接实现T构梁段合龙。主梁施工过程中,墩顶0号块(A0节段)采用三角托架法现浇施工,三角托架安装后进行预压,然后采用一次浇筑成型工艺浇筑节段混凝土;A1~A12悬臂节段采用全封闭式挂篮悬臂施工;在A13边跨直线现浇段施工时,对落地钢管支架法、边墩三角托架法、墩顶吊架法、挂篮悬臂浇筑法进行综合比选,最终选择挂篮悬臂浇筑法施工。A13边跨直线现浇段施工时,利用挂篮底平台作为其底模系统、挂篮外侧模板作为其外侧模板,采用3拼I14型钢对挂篮底纵梁进行支撑,在墩帽处垫石两侧用?20 mm精轧螺纹钢对挂篮进行对拉,增强了模板稳定性;通过平衡配重的设置及支座约束解除时机的控制,保证了A13节段施工质量。结构受力及线形均满足设计要求。

金仁桐高速公路桐梓河特大桥总体设计

贵州金仁桐高速公路桐梓河特大桥全长1422 m,为双向4车道高速公路桥,设计速度80 km/h。该桥主桥采用单跨965 m简支钢桁梁悬索桥,仁怀岸引桥为(48+80+48)m预应力混凝土连续刚构桥,桐梓岸引桥为两联(3×40)m预应力混凝土先简支后结构连续T梁桥,均分左、右两幅设置。主桥主缆跨度布置为(205+965+225)m,中跨主缆垂跨比为1/10。加劲梁采用两主桁钢桁梁,华伦式桁架,桁高7 m。每一吊点设置2根吊索,吊索标准间距15.0 m。桥塔采用门形混凝土塔,仁怀岸塔高208 m,采用嵌岩桩基础;桐梓岸塔高140 m,采用扩大基础。仁怀岸锚碇采用隧道锚,桐梓岸锚碇采用重力式嵌岩锚。

连续梁拱组合体系桥梁非线性受力性能研究

为研究乌龙江大桥的全桥受力性能,在ABAQUS中建立了一种适用于连续梁拱组合体系的全桥杆系模型。对MIDAS/Civil模型与ABAQUS杆系模型进行线弹性分析,以验证ABAQUS有限元模型的准确性。计入全桥结构非线性以及几何非线性,揭示连续梁拱组合体系的受力性能。结果表明:在线性阶段,两种模型在各施工阶段的截面内力较为吻合,应力分布基本一致;考虑非线性后荷载比例系数最大降幅为16.7%,说明结构非线性对受力性能影响显著;不断提高破坏区域截面抗弯刚度,全桥杆系模型由中跨支点处首先破坏逐渐变为次中跨支点处首先破坏,随后逐步降低主梁截面整体刚度,拱肋由于连续梁抗弯刚度大幅降低而承担更多的压应力,当主梁刚度降低至初始刚度的68.5%时,拱肋先于主梁发生破坏。