主跨330 m高速铁路无砟轨道混合梁斜拉桥设计

研究目的:为满足防洪及通航要求,南玉高铁百合郁江特大桥采用(36+40+64+330+64+40+36)m钢箱-混凝土混合梁斜拉桥跨越郁江。该桥为目前国内在建最大跨度的高速铁路无砟轨道钢箱-混凝土混合梁斜拉桥。本文主要基于百合郁江特大桥的设计与受力特点,通过多种评价方法,探讨在大跨度钢混斜拉桥上铺设无砟轨道适应性,为后续建造同类型无砟轨道桥梁提供理论参考。研究结论:(1)主桥采用钢箱梁与混凝土箱梁,并在钢箱梁顶板上现浇混凝土桥面板,为无砟轨道铺设创造了良好条件,并且能很好地控制后期主梁的收缩徐变变形,提高大跨桥梁对无砟轨道适应性;(2)百合郁江特大桥具有良好的静力性能和刚度条件;(3)主桥将轨道结构高度由725 mm调整为775 mm,分别为底座板和道床板预留了20 mm和30 mm的纠偏量,为后续无砟轨道分级施工和纠偏提供了基础,能更好地将施工与测量误差逐级消除,提高无砟轨道铺设精度;(4)采用多种无砟轨道适应性评价方法对主桥无砟轨道线形进行分析,结论均满足设计要求;(5)该桥的成功实施,为国内外高速铁路无砟轨道桥梁建设提供了宝贵的经验,将进一步推动高速铁路无砟轨道大跨度桥梁的技术发展。

高山峡谷独塔钢-混混合梁斜拉桥钢箱梁架设关键技术

昭通市巧家县金沙江特大桥主桥为(340+72+48+32) m钢-混混合梁独塔斜拉桥,中跨采用PK钢箱梁,高3.5 m,全宽32.3 m。该桥位于高山峡谷区,中跨钢箱梁梁段无法通过航运运输,且峡谷区施工便道狭窄,钢箱梁运输难度大,钢箱梁采用厂内分块匹配预制及现场边跨梁面组拼、后方喂梁悬臂架设的总体施工方案。钢箱梁通过板单元件现场拼装总成,采用“3+1”匹配拼装方式进行钢箱梁整节段线形控制,采用110 t自行走式平板车分块运输大吨位钢箱梁,实现高山峡谷区大坡度狭窄便道条件下钢箱梁的运输;在混凝土桥面拼装钢箱梁,通过运梁小车将钢箱梁运输至架桥机位置,提高混凝土桥面钢箱梁拼装及运输效率;采用斜拉桥后方喂梁-步履式大吨位悬臂架桥机,通过设计起重天车、支撑系统、锚固装置以及纵移系统等结构,完成钢箱梁后方喂梁、转体、拼装等工序,实现高山峡谷区斜拉桥施工。

铁路曲线槽-箱混合连续梁的曲率效应

将槽形梁与箱形梁结合形成的槽-箱混合连续梁是一种适用于铁路小半径曲线区段的新型结构,但较大的曲率会引起显著的弯扭耦合作用,从而导致曲线梁体开裂或支座破坏。为研究曲线半径对铁路曲线槽-箱混合连续梁空间力学行为的影响,以在建揭阳—惠来单线铁路跨梅州—汕头高铁两等跨槽-箱混合连续梁为依托,建立空间梁单元有限元模型,分析该桥在悬臂转体施工和成桥运营阶段的位移、应力和自振特性,并计算曲线半径对转体施工和运营阶段的主梁变形、应力、自振特性等结构受力特性的影响。结果表明:在转体(悬臂)和运营(连续梁)阶段,梁体曲线内外竖向位移差主要是恒载产生的,其他荷载影响较小;对于两跨单线铁路槽-箱混合连续梁桥,在跨径较大且主梁宽度与曲线半径比值较小的情况下,曲线半径并非影响主梁顺桥向正应力和自振频率的敏感参数,但曲线半径对槽-箱混合连续梁桥曲线内外竖向位移差影响较大;最不利工况条件下,两等跨铁路曲线槽-箱混合连续梁桥在转体施工和运营阶段的变形、应力、自振特性等关键静动力性能指标均满足规范要求。该新型结构适用于曲线半径超过300 m、建筑高度受限的桥梁。

非对称钢-混混合梁桥关键技术研究

为给多跨非对称钢-混混合梁桥设计与施工提供参考,以一座4跨非对称钢-混混合梁桥——龙翔大桥主航道桥为背景,采用有限元软件建立该桥杆系结构有限元模型,分析不同合龙顺序、钢箱梁长度对该桥成桥后线形和内力的影响,以及9个关键参数对预拱度及合龙口纵向变形的影响。结果表明:合龙顺序对成桥线形和内力的影响较小,该桥采用2个中跨依次合龙的施工顺序;各墩墩顶负弯矩绝对值和中跨跨中挠度随钢箱梁长度与中跨跨径之比k 1增大而呈线性减小,该桥k 1最终取0.371,中跨钢箱梁长75 m;钢箱梁自重和主梁混凝土弹性模量对预拱度影响较大,前者变化6%、后者变化10%时预拱度变化值分别约为15 mm和13 mm;环境温度对合龙口纵向变形影响较大,环境温度变化10℃时合龙口纵向变形变化12 mm。施工控制时应严格控制钢箱梁自重、主梁混凝土弹性模量,确保按设计温度合龙。

杭温铁路主跨216m钢混刚构连续梁桥总体设计及技术创新

新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥采用(100+216+100) m钢混刚构连续梁桥跨越楠溪江。该桥主跨采用钢混混合梁形式,中跨跨中82 m采用单箱双室钢箱梁,其余主梁采用单箱单室混凝土梁;钢梁与混凝土梁之间通过4 m长的钢混结合段连接;刚臂墩采用矩形空心墩,基础采用钻孔灌注桩基础。该桥混凝土主梁采用悬臂浇筑施工,跨中钢箱梁部分采用工厂制造、桥面吊机整体吊装的方式施工,极大地缩短了工期;采用“一端先永久连接,另一端精确配切合龙”的方法进行大尺寸、大质量钢箱梁的整孔吊装合龙,很好地解决了钢结构之间“硬合龙”的难题;将墩高较矮的主墩由刚臂墩替换为带支座的常规桥墩,减少了结构的超静定次数,更有利于结构的受力;相比于已在铁路箱形混合梁中较为成熟的有格室前后承压板式钢混结合段,本项目采用了带PBL连接件和剪力钉的有格室后承压板方案很好地实现了力的顺畅传递;体外预应力索的设置有效地减小了连续刚构桥后期徐变变形大的问题。

桃夭门公铁两用大桥主桥设计

桃夭门公铁两用大桥主桥为主跨666 m混合梁斜拉桥,采用公铁平层布置,中间通行双线客运专线,两侧通行6车道高速公路。主桥采用塔梁分离、塔墩固结,塔梁之间设置竖向支座和纵向阻尼器的约束体系。主梁采用三箱分离式混合梁,主跨及近塔侧53 m边跨为钢箱梁,全宽65.6 m;其余边跨为混凝土箱梁,全宽65.66 m。桥塔为倒Y形钢筋混凝土结构,不设置下横梁,在中、下塔柱交界位置横桥向内、外侧设置牛腿,分别支承铁路和公路钢箱梁。斜拉索采用标准抗拉强度2000 MPa的高强平行钢丝索,双索面扇形布置。册子岛侧桥塔采用20根ϕ3.5 m钻孔桩基础,富翅岛侧桥塔采用台阶型扩大基础+5根ϕ3.5 m钻孔桩组合基础。理论和试验研究结果表明:该桥具有良好的静、动力性能,能够满足高速列车行车要求。

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥,跨径布置为(60+200+200+60)m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔,高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构,利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求,利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土,充分发挥两种材料优势;上塔柱采用纯钢塔,局部构件传力清晰且有效减轻结构自重;钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁,全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续,主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索,标准抗拉强度1770 MPa。结构分析表明,该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景,可为类似桥梁建设提供参考。

风—车—人群联合作用下浔江特大桥振动性能与舒适性评价

大跨钢箱梁斜拉桥具有频率低、阻尼小的特征,在风、车辆、人群等动力荷载作用下极易发生大幅振动,具有人行交通功能主梁的振动性能与舒适性评价是桥梁运营期普遍关注的问题。以在建的平容高速浔江特大桥(主跨636 m的大跨钢箱混合梁斜拉桥)为工程背景,通过桥梁动力响应时域理论分析,研究桥梁在风、车流、人群荷载联合作用下的振动性能、评价桥梁的振动舒适度,提出基于调谐质量阻尼器的舒适度提升措施。研究结果表明:1)在人群密度为1.5人/m^(2)的人流荷载、4级道路服务水平等级交通流车辆荷载和5 m/s风速范围内脉动风荷载联合作用下,桥梁竖向加速度峰值小于1.0 m/s^(2),横向加速度峰值小于0.2 m/s^(2),满足EN03设计指南的CL2(中等)舒适度标准。当风速超过5 m/s时,风、车流、人群联合作用下的桥梁振动加速度峰值不满足中等舒适度标准。2)人致振动响应以2 Hz附近的竖弯模态为主,车致振动响应以低阶和高阶竖弯模态为主,风致振动响应以低阶竖弯、扭转和侧弯模态为主,根据风、车流、人群联合作用下的桥梁振动特征,提出采用调谐质量阻尼器提升第1阶竖弯模态和第1阶扭转模态阻尼比的减振措施,减振后桥梁在15 m/s风、车流、人群联合作用下,桥梁振动舒适性满足CL2标准。研究成果可为类似桥梁的振动舒适性评价和减振设计提供参考。

荆岳长江公路大桥中跨合龙施工技术

荆岳长江公路大桥主桥为跨径布置(100+298)m+816m+(80+75+75)m的混合梁斜拉桥,主梁由扁平钢箱梁和分离式混凝土边箱梁组成,中跨钢箱梁合龙段长16.4m,重305t,采用2台桥面吊机抬吊施工。该桥中跨合龙采用半配切半顶推的施工方案,通过统计方法预测合龙温度为22℃,在此基础上考虑多种因素影响,精确计算合龙段无应力下料长度为16454.4mm,将合龙段在工厂精确匹配预制,设置牵引装置调整合龙口宽度,采用逐缝调整合龙缝宽度的方法进行合龙段位形调整,最终顺利实现中跨的高精度合龙。实践证明,采用该合龙施工技术能减轻对合龙温度的依赖,缩短合龙施工时间,提高合龙施工精度和质量。

主跨468m铁路钢箱混合梁斜拉桥设计

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥采用半飘浮结构体系钢箱混合梁斜拉桥,孔跨为(53+50+50+66+468+66+50+50+53)m。钢-混分界点位于主梁中跨距桥塔24.5m处,除中跨419m采用钢箱梁外,其余均采用混凝土箱梁;桥塔采用钻石形混凝土结构,塔高177.91m,上塔柱设内置式钢锚箱;斜拉索采用7mm的镀锌平行钢丝拉索,空间双索面扇形布置;基础采用超长、大直径群桩基础。混凝土梁采用支架逐孔现浇施工,钢箱梁采用节段吊装。设计针对铁路活载大、刚度要求高的特点,确定了合理成桥状态,并进行结构静力分析、抗震及抗风研究、车-桥及风-车-桥耦合振动分析,验证了结构的安全性和舒适性。

铁路混合梁斜拉桥索梁钢锚箱受力分析与试验研究

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为主跨468m的混合梁斜拉桥,基于双线铁路活载重、桥面窄、列车运营安全性和旅客乘坐舒适度要求高,研究采用了一种新型双挑式索梁钢锚箱,集结构功能与风嘴功能于一体,相比传统单挑式锚箱具有抗弯抗扭刚度大、疲劳性能优良的特点。为系统分析新锚箱结构受力特性,通过建立有限元模型,分析索梁钢锚箱的受力特点与传力特性,并制作1∶1足尺局部钢锚箱模型,进行200万次疲劳验证试验及100万次疲劳破坏试验。研究结果表明,双挑式索梁钢锚箱应力与荷载呈线性关系,试验模型未发现裂缝,验证了结构设计的合理性和安全性,是一种适用于双线铁路大跨度斜拉桥的合理索梁钢锚箱形式。

石首长江公路大桥主桥总体设计

石首长江公路大桥主桥为(75+75+75)m+820m+(300+100)m的单侧混合梁斜拉桥,半飘浮结构体系。主梁采用钢箱梁与预应力混凝土梁组成的混合梁,分离式双箱断面,全宽38.5m。钢箱梁顶板横桥向变厚,设实腹式横隔板;预应力混凝土梁采用短线法预制;钢-混结合段采用带钢格室的部分连接填充活性粉末混凝土构造。南、北桥塔高分别为234m、232m,基础均采用直径2.5m的群桩基础,由于地质条件差,桩端采用后压浆技术提高承载力。索-塔锚固采用钢锚梁方案,钢牛腿壁板与塔壁结合采用开孔板连接件。斜拉索采用标准强度1 770 MPa的平行钢丝,外置式阻尼器采用杠杆质量减振器LMD。

武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁(由钢箱梁与钢箱结合梁组成)斜拉桥,桥面总宽48m。中跨主梁采用整体式钢箱梁,由钢主梁、正交异性钢桥面、钢箱梁横隔板组成。中跨钢主梁高4.5m,设置4道纵腹板。钢箱梁横隔板边侧货车道采用实腹式、中间轻车道采用镂空的桁架式,横隔板间距2.5m。通过参数匹配设计优化正交异性钢桥面的抗疲劳性能。边跨主梁采用钢箱结合梁,由槽型钢主梁与混凝土预制板通过湿接缝与剪力钉结合为整体。边跨钢主梁高4.06m,除顶板外的断面布置与中跨钢箱梁一致。针对钢箱结合梁墩顶负弯矩区混凝土板拉应力大的问题,采取控制混凝土预制板存放龄期、选择合适的预制板结合工序及顶落梁、湿接缝处理、加强结合板配筋等措施。钢箱梁与钢箱结合梁混合面设于桥塔中跨侧18m,通过构造细节处理使2种主梁结构传力安全、可靠。

荆岳长江公路大桥设计

根据荆岳长江公路大桥桥址处自然环境条件,主桥采用主跨816 m双塔双索面六跨不对称混合梁斜拉桥;桥塔为双柱H形,北塔采用双圆形分离式基础,南塔采用矩形分离式承台+群桩基础;主梁采用分离式双边箱梁结构,中跨和北边跨采用扁平钢箱梁结构,南边跨采用PC箱梁结构,钢-混凝土结合段采用带钢格室的部分连接填充混凝土方案;斜拉索采用外缠PVF氟化膜的高强平行钢丝索,除桥塔附近几对大倾角斜拉索直接锚固在混凝土塔壁齿块上外,其余均采用钢锚梁锚固型式。

混合梁斜拉桥C55高性能混凝土配合比设计研究

鄂东长江大桥为混合梁斜拉桥,PC宽箱梁及钢-混凝土结合段采用C55高性能混凝土。要求PC宽箱梁混凝土具有高工作性、高抗裂性及高耐久性,钢-混凝土结合段混凝土具有大流态、高粘聚性,收缩小、刚度大、韧性好、疲劳强度高。分别考察胶凝材料、掺合料及水胶比、砂率、聚丙烯纤维及微膨胀剂、水化热降低剂、减缩剂、钢纤维等对混凝土工作性及强度的影响。介绍在强度、防裂、长期收缩和徐变性能、耐久性能等方面的研究成果。确定PC宽箱梁采用单掺粉煤灰或粉煤灰矿粉复掺混凝土配合比,钢-混凝土结合段混凝土采用钢纤维增强混凝土配合比。

武汉青山长江公路大桥主桥中跨合龙施工技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938 m的双塔双索面斜拉桥,主梁采用混合梁结构。其中,边跨主梁采用钢箱结合梁;中跨主梁采用整体式钢箱梁,钢梁宽48 m、高4.5 m。中跨钢箱梁共59个节段,其中合龙段长11.4 m,重约305 t,节段间采用栓焊组合连接。大桥先施工边跨钢箱结合梁,再施工中跨钢箱梁,最后采用顶推辅助合龙方案施工中跨合龙段。合龙段在工厂精确匹配制造后运至桥位处,将合龙口一侧主梁往边跨侧顶推15 cm,利用2台500 t桥面吊机抬吊合龙段嵌入合龙口;完成合龙段与一侧钢梁的栓焊连接后,再将钢梁往跨中顶推复位;利用预设的三向偏差调整装置调整合龙口偏差并锁定,先栓后焊完成合龙,解除临时锁定,实现大桥体系转换。

温州瓯江大桥钢箱梁整体提升安装施工技术

浙江温州瓯江大桥主桥为主跨200m的钢-混凝土混合梁刚构桥,按双幅布置,主梁采用单箱单室斜腹板截面,中跨跨中80m范围采用钢箱梁结构,钢箱梁重约660t。根据该桥结构特点,钢箱梁吊装采用桥面吊机整体提升的方法施工;采用两端同时焊接的方法焊接合龙口,温差控制在±5℃以内,所需要的切口量在20mm以内;钢箱梁合龙口焊接时,首先按底板、腹板、顶板的顺序焊接环形接头对接焊缝,检测合格后再组焊嵌补件。该桥钢箱梁的吊装和连接已顺利完成,施工中各项工序进展顺利。

福州马尾大桥主桥设计关键技术

福州马尾大桥主桥为跨径布置(71+83+123.5+240+123.5+83+71)m的连续箱梁桥,结合该桥长联、大跨、多跨等特点,对其设计关键技术进行研究。为降低梁体自重,该桥主梁采用钢—混混合梁(跨中设置96m长的钢箱梁),同时主梁根部采用空腹式箱梁结构。为降低桥梁的地震响应,14号、15号主墩布置摩擦摆球型支座,其他桥墩均布置摩擦摆柱面支座。为使主梁V撑上、下弦与整体主梁间的传力平顺自然,采用"V叉挑板式"角隅节点。为适应梁式桥的综合传力要求,钢-混结合段采用填充混凝土后承压板式构造。通过配置体外预应力实现对主跨跨中下挠的主动控制。

榕江大桥矮塔斜拉桥次边跨施工方案比较

结合混合梁矮塔斜拉桥——榕江大桥工程实例,针对其70m次边跨钢箱梁,拟定了桥面吊机悬拼法(方案1)和支架法拼装(方案2)2种施工方案,分析2种方案在施工阶段受力安全性、经济性、施工控制难易性方面优缺点;建立了2种施工方案的全桥施工过程有限元分析模型,对主要施工控制指标进行计算。特点分析和计算结果表明:2种施工方案结构应力均在允许范围,技术上均可行;在施工阶段结构安全性方面,方案2中结构应力较方案1有利,其边跨和次边跨提前完成为主跨单悬臂悬拼施工钢箱梁提供良好的锚固和压重作用;在施工经济性方面,方案2中钢材和小型吊机投入量较方案1多,但方案1中次边跨桥面吊机利用率低,其成桥后需第二轮调索,两者综合成本相差不大;在施工控制难易性方面,方案2中次边跨主梁线形控制较方案1容易且精度高,但两方案主跨主梁累计位移差别较大,应在确定钢箱梁安装线形前明确施工方案。

援马尔代夫中马友谊大桥主梁钢箱梁设计

援马尔代夫中马友谊大桥主桥为(100+180+180+140+100+60)m混合梁连续刚构桥。该桥跨中部分梁段采用变高度钢箱梁,单箱双室倒梯形结构,横向两侧设置挑臂,桥面总宽21.0m。钢箱梁采用节段全焊接制造,节段间采用栓焊组合方式连接。钢箱梁材质为桥梁用结构钢,其外表面与大气接触的顶板、底板、边腹板和挑臂采用耐大气腐蚀钢;端部设密封门,实现气密防腐;内、外表面均采用长效防腐涂装,利用综合防腐措施以提高钢梁在海洋环境下的耐久性。采用UHPC+SMA13的复合铺装结构以提高铺装耐久性。钢箱梁采用工厂小节段制造、现场大节段拼装、纵向顶推就位的方法施工。