拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

金沙江特大桥钢桁加劲梁设计关键技术

四川沿江高速金沙江特大桥设计采用单跨1060 m简支钢桁加劲梁悬索桥,主缆中心距27.5 m,垂跨比1/9,吊索标准间距15 m。针对钢桁梁的立面布置、主横桁平联形式、桁架各杆件截面形式等,从结构受力、施工便利性及经济性等方面进行对比分析,最终确定大桥采用7.5 m桁高带竖杆华伦式K形平联钢桁架结构,栓焊结合连接方式,主弦杆及平联采用箱形截面,其他杆件采用H形截面;桥面系采用带小纵梁的密横梁体系正交异性钢桥面板,密横梁间距2.5 m。静、动力计算结果表明,钢桁梁强度、刚度均满足规范要求。设计采用的钢桁梁解决了桥址区运输、安装困难的问题,用钢量小,经济性突出。

福州道庆洲过江通道主桥桥面系设计

道庆洲过江通道主桥采用双层变高预应力钢桁结合梁方案,腹杆为三角形桁架,主跨276 m,标准桁高9.5 m,支点附近桁高由9.5 m变高至23.0 m。道庆洲大桥为公轨两用桥梁,其结构最大的特点为跨度大,桁高矮,荷载重。为了分担部分主桁受力,主桥上层公路桥面系采用钢密横梁+混凝土板结合梁体系,混凝土板与钢横梁之间采用剪力钉进行连接,混凝土板的预应力钢束锚固于钢横梁上。下层轨道桥面系采用纵横梁+正交异性板整体桥面体系,端部压重区段采用箱体结构,内部灌注铁砂混凝土进行压重。对比现有工程中设置平弦和不设置平弦两种桥面系处理方式的优缺点,为满足三角形桁架结构的外观要求,下层轻轨桥面系在桁高变高位置处采用了创新形式的桥面结构,即多点支承式整体桥面系。此桥面系设置边纵梁,边纵梁及箱型横梁形成稳定的平面框架,并通过竖向支座支撑在主桁斜腹杆伸出的牛腿上,结构受力明确。在受力方面,对标准断面的上、下层桥面系作了详细的框架计算。结果表明结构刚度和应力均在规范要求的范围内。对比较突出的横梁扭转问题进行了深入分析,建立横向框架和局部有限元模型进行了结构安全性验证。针对主桁斜腹杆伸出的牛腿传力位置进行了精细化的结构有限元分析,验证了该部位各组成板件的应力符合规范要求,可保证本桥的结构安全。

新通扬运河大桥主桥改造设计

新通扬运河大桥主桥改造设计将原桥上部80 m跨钢管混凝土系杆拱拆除,利用其下部结构进行改造,新建80 m跨简支双层钢桁梁,上层布置为8车道城市快速路,下层人行道及非机动车道布置在主桁外侧,内侧为双向六车道公路。设计方案采用双层桥梁的形式,以立面空间换取平面空间,可节约用地、减少拆迁、降低造价。该改造工程的成功实施为老桥改造提供了一条新途径,可为类似改造项目提供借鉴。

三门峡黄河公铁两用大桥主桥钢桁结合梁设计

三门峡黄河公铁两用大桥主桥为(84+9×108+84)m的11跨连续钢桁结合梁桥,采用双层桥面布置,下层桥面通行4线铁路(双线蒙西通道+双线运三铁路),上层桥面通行双向6车道高速公路。该桥主梁采用密横梁体系钢桁结合梁,横向布置3片主桁,主桁采用三角形桁式。下层铁路桥面采用密横梁体系的正交异性整体钢桥面板,钢轨处设置倒T形小纵梁;上层公路桥面采用C60的钢筋混凝土结合板,通过湿接缝和剪力钉与钢主桁上弦杆及横梁结合为整体;主桁横向未设置联结系,仅在两端的公路横梁底设置板式桥门架。采取选择合理的混凝土板结合及顶落梁工序、选择合适的预制板存放龄期、湿接缝处理和加强预制板配筋等措施改善结合梁负弯矩区混凝土板受拉开裂的问题。主桥钢桁梁采用拖拉式顶推的方法施工。

铁路密布横梁体系整体钢桥面静力行为的试验研究

铁路密布横梁体系整体钢桥面由于没有纵梁,其受力行为与一般纵横梁体系正交异性板结构存在差异。本文结合厦深铁路榕江特大桥主桥,对铁路密布横梁体系正交异性整体钢桥面进行静载试验和有限元分析。得出结论如下:第一体系轴力主要由下弦杆承担,越靠近模型中部下弦杆承担比例越小;第二、第三体系中,横梁(肋)与面板组成的截面沿横向越靠近中部其承受的弯矩越大,横梁(肋)承受的弯矩增长更快,且承担比例先增大后减小,在荷载作用点处达到最大,面板反之,在荷载作用点分担弯矩比例最小。将有限元模型计算结果与试验实测结果对比分析,两者吻合较好,印证了理论计算的正确性和实测结果的可靠性。

道庆洲大桥曲线变宽双层钢桁梁设计

道庆洲大桥引桥第7联为跨度73m的双层公轨两用简支变宽钢桁梁,主桁采用三角桁架,桁高9.4m,标准节间长12m。上层公路桥面采用钢筋混凝土板与密横梁结合体系,下层铁路桥面系采用正交异性钢桥面板结构。桥梁位于平面缓和曲线上,采用主桁变宽解决桥面变宽问题。公路桥面系宽度从34.058m变化到45.476m;通过抬高曲线外侧上弦杆件高度及挑臂横梁高度,并利用混凝土板局部加厚来实现从0%到2%的曲线超高。铁路桥面系高1.524m,宽度从13.7m变化到25.65m,超高通过调整道床板高度来实现。

格构桥面系在铁路拱桥上的应用

山区铁路横跨深窄峡谷多采用拱桥,由于刚度控制要求,铁路拱桥一般优先采用动力性能良好的整体性桥面,如连续箱梁等。但山区建设条件复杂,大型机具设备进场条件欠缺,整体性桥面施工较为困难,有必要研究既满足动力性能又便于架设的新桥面形式。本文以宜万铁路124 m非对称坡拱野三河大桥为研究对象,以车桥耦合分析为理论基础,对桥面分别采用格构方案和连续箱梁方案建立空间有限元模型,进行车桥动力仿真分析,对复杂山区条件下铁路钢管混凝土拱桥的桥面系方案进行比选。通过对结构自振频率、列车运行安全性与舒适性进行评估,论述首次应用在铁路拱桥上的格构桥面系方案是可行的,本文研究成果可为类似工程桥面系设计提供参考。

京沪高铁济南黄河大桥钢梁设计与施工

济南黄河特大桥是京沪高铁跨越黄河的重要通道,设计时速350km/h,其结构形式为5跨连续刚性梁柔性拱下承式钢桁梁桥,国内尚属首次采用。对桁架、节点、横断面及桥面系的设计进行详细介绍,通过对施工过程的调整和监控,确保施工的顺利实施。

铁路新型钢桥面防水保护层设计研究

依托山西中南部铁路通道重载下承式钢桁梁的工程设计,为整体钢桥面桥梁桥面防水保护层设计提供一种解决方式。通过国内外现存的钢桥面铺装形式对比分析,结合工程实际,提出一种复合防水保护层全新铺装形式。本铺装结合细石混凝土防磨层、喷涂型聚氨酯防腐层、一定厚度的补偿腐蚀钢板和灌注式高分子化学树脂粘结层等材料,具有刚柔相济、优势互补的特点,并对其材料性能指标及施工工艺展开研究,依据相关规范、规则、研究报告成果及试验总结出质量检验标准和不合格品的处理方法。研究成果《一种钢桥面板桥面铺装结构及其铺装方法》已获得国家发明专利,其适用于桥面较窄且联长较长的铁路整体钢桥面防水保护层,在将军渡黄河特大桥主桥上得到成功运用,防水保护层的功效得到初步验证,待后期观测总结后进一步推广运用。

大跨度钢桁拱桥设计关键技术

柳州市白露大桥为主跨288 m的连续钢桁拱桥,采用两片主桁,主桁中心距为37 m。针对边跨桁梁桁高矮、横向宽度大的特点,将腹杆设计为变截面,通过减小其线刚度并增大截面面积的方法以消除横向框架效应产生的不利影响。平联采用较为简洁的菱形桁式,兼顾结构的受力合理性和美观性。桥面采用密横梁体系的正交异性整体桥面板,使桥面板参与主桁共同作用的同时避免了横梁面外弯曲。为改善结构气动性能,降低风致振动的影响,采用柔性吊杆。边跨平弦钢桁梁采用支架法半悬臂施工,中跨拱圈采用以临时墩辅助拱上吊机悬臂架设的施工方案,桥面系随主桁同步架设。

钢-混组合梁桥面板-防撞护栏一体化钢模板设计分析

以嘉兴市市区快速路环线工程中某联钢-混组合梁桥施工时需要跨越某汽车4S店实例为背景,设计了桥面板-防撞护栏一体化钢模板,施工时先后作为桥面板和防撞护栏混凝土浇筑模板,可有效防止桥面坠物并保证施工安全。结合工程特点,对一体化钢模板进行了参数化设计,证实了该类型模板的适用性,得出了具有一定参考价值的结论。

水泥混凝土梁桥桥面整体化层抛丸处理工艺关键控制参数

抛丸处理工艺是水泥混凝土梁桥铺筑沥青铺装层前的重要工序。为确定水泥混凝土梁桥桥面整体化层抛丸处理工艺关键控制参数,采用平均断面路面构造深度(MPD)和摩擦系数(BPN)作为评价指标,分析不同抛丸速度、抛丸次数和表面浮浆对桥面整体化层粗糙度和摩擦系数的影响。依托广州新白云国际机场第二高速公路建设项目,验证了抛丸处理工艺的关键控制参数。结果表明:抛丸速度、抛丸次数和表面浮浆对抛丸效果具有重要影响,桥面整体化层施工时应严格控制桥面整体化层表面浮浆,现场抛丸时建议按照≤15m/min的速度抛丸一次。

徐宿淮盐铁路盐城特大桥主桥钢梁设计

盐城特大桥主桥为(72+96+312+96+72)m五跨连续钢桁斜拉桥,是徐宿淮盐铁路的关键工程。论文重点阐述盐城特大桥方案选择、静力计算、结构分析、结构构造细节、钢梁防腐涂装体系和钢梁安装等。设计表明,盐城特大桥主桥结构受力明确,安装方案合理,具有较好的稳定性和经济性能。

道庆洲大桥标准段钢桁结合梁关键技术研究

福州市道庆洲过江通道工程为“公路+轨道交通”合建通道,位于闽江和乌龙江交叉口,本桥在设计过程中存在诸多限制因素和设计难题。为最大程度降低大桥对湿地的不利影响,减少地铁伸缩轨道调节器数量,标准段采用“7×84m”的连续钢桁结合梁;地铁桥面采用无砟轨道结构,减轻了轨道荷载;公路面采用“密横梁+混凝土板”组合结构,解决钢桥面铺装的难题;本桥不设置横向联结系,降低桁高,节约工程造价;地铁桥面设置“纵横梁+正交异性板整体钢桥面”以提高结构刚度。通过对本桥进行计算分析,本桥主桁应力、混凝土板裂缝、结构刚度均满足规范要求。

带挑梁的整体桥面板拓宽提载技术研究与应用

从经济节约及结构可行性等方面综合考虑采用带钢筋混凝土悬臂挑梁的整体式桥面板对篁碧老桥进行拓宽提载改造,使得桥梁的技术标准得到提高,达到了理想的效果。

梁板一体化复合材料夹芯桥面板弯曲性能研究

采用工业化成型工艺,制备成梁板一体化复合材料夹芯构件,并进行四点弯曲试验,分析纤维铺层厚度、水平腹板等参数对夹芯板的破坏形式、极限荷载、跨中变形和整体刚度等的影响规律。结果表明:当纤维铺层数从2层增加到4层和6层,极限承载力分别提高99.8%、213%,刚度分别提高42.6%、99.8%;设立水平腹板对构件极限承载力的影响不大,但能提高构件的延性。建立三维有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,验证了模型准确性,用验证后的模型分析受压面层厚度和竖向腹板对结构的受力影响。结果表明:与4层纤维复合夹层构件相比,受压区面层为6层的构件的极限荷载增加了23.4%;添加竖向腹板,会使构件的极限承载力提高22.1%。