公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

独塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥施工过程控制分析

斜拉桥施工监控主要目的是通过施工各阶段对梁体标高调整及斜拉索索力的调整来达到成桥后设计的几何线形及应力状态,以保证桥梁线形、内力符合设计、规范要求,同时确保桥梁施工中的结构安全。西一大桥全长578 m,主梁为120 m+120 m的预应力混凝土结构,桥塔为独塔双索面形式,对施工过程中主桥截面应力及索力进行监测,并对监测结果进行分析,为施工提供实测数据资料,出现异常及时纠偏、调整做到心中有数,使桥梁成桥后符合设计要求。结果显示:主梁底板最大应力为-14.73 MPa,主梁顶板最大应力为-9.76 MPa,主梁正截面抗压符合规范要求。主梁底板和顶板都出现局部拉应力,拉应力最大为0.40 MPa,满足截面抗裂要求;拉索中间施工误差为5%以内,终索力误差为2%以内,满足施工技术规范及设计要求。对西一大桥的监控分析方法,为类似桥梁监控提供借鉴。

大跨度混凝土梁斜拉桥挂篮设计及安装技术

准格尔黄河特大桥主桥为(160+440+160)m双塔双索面全漂浮体系混凝土梁斜拉桥,主梁宽为28.4 m双边箱预应力混凝土结构,采用前支点挂篮悬臂浇筑施工,最大悬浇节段重5800 kN。为了保证挂篮整体刚度,挂篮承载平台采用钢箱梁结构,为方便挂篮运输及安装,长大构件采取分段制作高强螺栓连接;挂篮采用“二次接长”技术减少高空支架搭设工程量;挂篮下放、行走、提升采用一键启动自动化同步控制技术,斜拉索索力转换装置、挂篮安装支架设计了一系列新工艺和创新技术。

公路工程钢混叠合梁斜拉桥主梁施工优化研究

针对当前叠合梁斜拉桥的施工过程复杂,成本高昂的问题,论文通过有限元仿真模型对钢混叠合梁斜拉桥进行了有限元模拟分析,并提出了3段式循环施工方案,通过同时浇筑3个湿接缝的方式节省施工和维护时间。试验结果表明,在3段式循环施工方案下,叠合梁斜拉桥钢主梁最大拉伸应力为81.46 MPa,最大压缩应力为-231.35 MPa,均没有超过标准规定的允许值。同时,施工过程中缆绳索力与合理完工状态下的索力最大差距仅有-1.42%,满足标准要求。

部分斜拉桥主梁有索区施工工序优化研究

相较连续刚构桥,部分斜拉桥多了斜拉索施工环节,增加了主梁有索区施工过程的复杂性,现有的设计工序一般工期较长,且工作面存在冲突。依托磨寨乌江特大桥,通过建立不同挂索工序数值模型,开展主梁有索区施工工序优化研究。结果表明:1)斜拉索滞后施工可解决工作面冲突和避免初期浇筑混凝土强度不满足张拉条件的问题,子工序并行施工,可节约施工工期;2)斜拉索滞后1节段施工,对斜拉索索力、主梁应力和变形影响均较小,索力偏差小于5%;斜拉索滞后2节段施工,对斜拉索索力和主梁上缘应力影响不大,索力偏差小于5%,但对主梁变形和下缘应力影响较为明显;3)斜拉索滞后1节段施工是比较安全可行的施工工序,既可节省工期,又不会过度增加施工控制难度。

在役矮塔斜拉桥主梁结构承载性能分析

矮塔斜拉桥具有纤细、优美的美学特征,同时可进行灵活的跨径布置,已成为中大跨径桥型的有力竞争者。对于在役矮塔斜拉桥,主梁承载特性是影响其结构安全的主要因素,开展桥梁主梁结构承载力研究对合理评价矮塔斜拉桥服役性能具有重要意义。为此,以某在役矮塔斜拉桥为例,基于桥梁检测结果,通过数值模拟方法建立了矮塔斜拉桥结构有限元模型,并从主梁抗弯、抗剪、抗裂角度研究了在役桥梁主梁结构的承载性能。期望研究成果能为类似桥梁的安全评价提供参考。

用应力平衡法确定斜拉桥主梁的合理成桥状态

根据主梁截面上、下缘的正应力控制条件 ,综合考虑活载作用以及斜拉索索力对主梁成桥恒载弯矩的可调性 ,确定斜拉桥主梁的合理预加力数量和相应的恒载弯矩合理域 ,并根据实际配置的预加力确定主梁恒载弯矩可行域 。

大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析

采用非线性有限元分析软件,对千米级悬索桥线形影响较大的8个参数进行主缆跨中标志点标高的分析,得到了各个参数在单位变化量时,产生主缆跨中标志点标高的影响值,并根据实际可能发生程度,提出主缆架设前和架设中需重点关注的参数。

基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析

针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响,提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲,通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵,并编制了主缆非线性有限元程序,建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型,计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化。结果表明:弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小,成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求;成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著,需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑。

跨径1400m悬索桥方案设计及关键技术问题研究

介绍了镇江至扬州长江公路大桥的方案设计过程，并对一些关键技术问题做了分析研究。

基于细长梁单元的悬索桥主缆线形分析

悬索桥主缆线形的精细化计算需要同时考虑弯曲刚度及初始弯曲的影响,为此将主缆离散为小挠度的细长梁单元,推导包含自重项的细长梁单元的刚度矩阵,其中考虑了轴力对弯曲刚度的影响及弯矩引起的轴向刚度修正系数。基于细长梁单元编制主缆线形计算的有限元程序,采用改进的迭代法求解几何非线性结构的平衡状态,并考虑鞍座处主缆线形的修正。利用程序计算了两座悬索桥主缆在恒载作用下的变形,结果表明,主缆弯曲刚度对跨中和桥塔附近主缆线形的影响较大,且矢跨比越大,主缆线形的计算误差就越大。由弯曲刚度引起的主缆线形计算误差将会带来吊索下料长度计算不准确、索夹放样坐标不准确、成桥桥面线形达不到设计线形以及成桥吊索力分布不均匀等问题,尤其是对矢跨比较大的自锚式悬索桥,需要在设计和施工中引起足够的重视。

曲线部分斜拉桥边中跨比及主梁适宜刚度研究

采用弯梁桥与直梁桥的边中跨比的类比方法,根据已建直线部分斜拉桥的边中跨比,类比出曲线部分斜拉桥合理的边中跨比,其适用的边中跨比范围在0.5～0.6左右。通过对我国已建部分斜拉桥相关参数的统计并与日本规范进行对比,对曲线部分斜拉桥适宜的主梁高度进行了分析,得到了变截面梁曲线部分斜拉桥适宜的梁高取值范围。通过调查,对变截面曲线部分斜拉桥合理的梁底曲线进行了分析,建议曲线部分斜拉桥跨径小于200 m时采用2次抛物线,大于200 m时采用1.8次曲线。

对斜拉桥总体设计参数的讨论

主梁的中边跨径比、跨高比、跨宽比、宽高比和主塔的有效跨高比是斜拉桥的总体设计参数。本文根据已建斜拉桥资料,对其进行了统计归纳,并对总体设计参数的常用范围及对结构性能的影响作了简要说明。

独塔协作体系斜拉桥设计参数分析

协作体系斜拉桥是一种较为新颖的斜拉桥结构形式。对于工程中常见的独塔不对称协作体系 ,从主跨无索区长度及主梁的高跨比着手 ,分析协作体系斜拉桥索、塔、梁的受力及变形状态 ,对上述设计参数提出合理的取值范围。

广西贵港西南大桥主桥设计

广西贵港市西南大桥主桥为(46+88+280+88+46)m双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥。主梁采用等高度带悬臂的矩形混凝土边主梁与"工"字形钢横梁相结合的形式,整幅桥面宽36.5m,设双向2.0%横坡。桥塔采用"鱼"状流线弧形框架钢筋混凝土结构,塔柱高102.5m,采用外侧为"D"形圆弧段的箱形截面。桥塔设上、下横梁,均采用预应力混凝土单箱单室结构。全桥共设136根斜拉索,斜拉索采用s15.2mm镀锌钢绞线索,空间双索面扇形布置。桥塔墩采用分离式基础,上、下游分离式基础中心距34.7m,其下各设9根2.5m钻孔桩。承台为正方形钢筋混凝土结构。4号墩顶面设一圆端形塔座。

大跨曲线斜拉桥Π形主梁分析方法研究

为获得适用于大跨曲线混凝土斜拉桥Π形主梁受力分析的实用方法,以刚果共和国布拉柴维尔滨河大道桥为研究对象,综合考虑施工过程中新梁段的浇筑、预应力筋张拉、混凝土收缩徐变等影响,分别采用梁-板混合有限元法及杆系有限元法建立空间有限元模型,对斜拉索索力、支座反力、主梁内力进行计算对比。结果表明:曲线斜拉桥主梁"弯扭耦合"效应明显,由此导致的边墩支座脱空问题应引起重视;梁-板混合有限元方法能够反映实际工程的主要力学行为和特点,特别适合空间复杂受力的Π形截面曲线梁的受力分析。最后通过缩尺模型试验,验证了该方法用于实际桥梁受力分析的可行性。研究结果可为大跨Π形主梁曲线斜拉桥的设计及施工提供参考。

悬索桥主缆求解虚拟梁法的改进

对悬索桥主缆求解的虚拟梁法进行了改进,证明了虚拟梁法在竖向荷载作用下主缆上的任意位置均适用,不必在吊杆处断开;推导了基于虚拟梁法的新形式相容方程,以建立主缆任意2个连续状态之间的联系;利用多点支承连续梁的求解方法,给出了加劲梁的活载挠度方程。通过建立以上非线性方程组,不仅可以求解主缆的成桥线形,而且还可以求解活载作用下悬索桥的挠度。通过算例的结果对比,说明了程序的准确性和适用性。

怀化高堰西路舞水大桥主桥设计

怀化高堰西路舞水大桥桥跨布置为(49.9+40+190+110+39.9)m。东岸(49.9+40)m为预应力混凝土曲线连续梁桥;(190+110)m为钢-混混合梁独塔自锚式悬索桥;西岸39.9m为预应力混凝土直线梁桥。预应力混凝土梁采用单箱6室截面,钢梁采用封闭箱形截面。2根主缆采用空间形式的预制平行钢丝索股(PPWS),矢跨比为1/11.5。桥塔采用门形结构,基础采用水下混凝土嵌岩桩。大桥采用先梁后缆的施工方法。利用有限元软件对大桥进行整体结构计算和局部应力分析,结果表明大桥的主缆和吊索应力、主梁应力均满足规范要求。

跨海大桥钢结构防腐涂料设计方案

介绍了跨海大桥钢结构防护涂层(包括防锈底漆、中间漆和面漆)的选择标准、原则以及主桥钢箱梁热喷涂防腐蚀涂层体系和热喷涂锌、铝涂层钢铁防护标准。通过实例说明了跨海大桥钢箱梁防腐涂料体系设计方案及其涂装注意事项。论述了钢丝主缆涂装工艺及钢质护栏内、外表面防腐涂装方案。

聊城市湖南路无背索斜拉桥设计研究

聊城市湖南路大桥是一座无背索斜塔竖琴式斜拉桥。主梁采用超宽预应力混凝土结构,建成后宽幅将居同类桥型之首。无背索斜塔斜拉桥最大的特点是利用倾斜索塔的自重而不是背索索力来平衡主跨主梁的自重。介绍了湖南路大桥的主要设计特点及主体结构的施工方法,并对设计中遇到的一些关键性问题进行较系统的研究,有利于该桥型的进一步发展。