Analysis of Key Technologies in the Design of Small and Medium Span Basket Type Steel Box Tied Arch Bridge

In order to ensure the construction quality and safety of small and medium span basket type steel box tied arch bridge,this paper takes a practical project as an example to analyze the key technologies in its design process.It is hoped that this analysis can provide corresponding reference for the design and construction of this kind of arch bridge.

大倾角钢箱提篮拱桥总体设计

考虑施工技术、经济性和景观效果等方面,陕西蔡家坡渭河特大桥主桥采用(35+210+35) m大倾角钢箱提篮拱桥。该桥采用摩擦摆和环向钢丝绳阻尼支座综合减隔震约束体系,以降低结构的地震响应。拱肋为单室等宽钢箱截面,采用主、副拱肋2条悬链线,主、副拱肋共面,设计为横向内倾20°的大倾角,在提高桥梁景观效果的同时,又有效提高了结构的整体稳定性;拱肋设钢-混结合段连接拱脚与混凝土拱座。桥面系采用自重较轻的正交异性钢桥面板结构。吊杆采用抗拉强度1 860 MPa的环氧柔性钢绞线。基础采用Φ2.5 m的钻孔灌注群桩,以抵抗软弱地质条件下荷载的竖向及水平作用力。该桥总体采用先梁后拱的施工方案。整体及局部有限元分析结果表明,桥梁结构力学性能均满足规范要求,设计安全可靠。

高烈度震区大跨径中承式钢箱系杆拱桥减隔震技术研究

为了研究高强度地震作用下大跨径中承式钢箱系杆拱桥地震响应及减隔震技术,以西双版纳黎明大桥为工程背景,选取类似场地的实际地震动记录作为输入地震波,采用非线性时程分析法,研究支座类型及参数变化对拱桥结构的减隔震效果。结果表明:相比于普通支座,减隔震支座能大幅降低结构内力,但纵向位移有所增加,且摩擦摆支座的减隔震效果要强于铅芯橡胶支座;摩擦摆支座+黏滞阻尼器联合抗震体系能够有效降低纵向和横向位移,进一步能提升桥梁的抗震性能;对联合抗震体系进行参数敏感性分析可知:最佳的参数范围是:摩擦因数为0.04,曲率半径在3 200~4 200 mm,阻尼系数为6 000,阻尼指数在0.2~0.4;在最优抗震体系下,结构位移和内力均显著降低,最大减震率分别达到了75.3%和82.3%,表明该体系大幅提高了拱桥抵抗地震的能力,为同类桥梁减隔震设计提供参考。

大跨度钢箱系杆拱桥减隔震措施对比研究

以某跨河大跨度钢箱系杆拱桥为研究对象,研究不同措施下桥梁的减隔震性能。通过“m”法,利用桥梁有限元软件Midas Civil进行动力分析;通过人工合成地震波,采用FDB模型、粘滞阻尼器MAXWELL模型进行模拟,对大跨度钢箱系杆拱桥进行非线性时程分析,对比分析摩擦摆支座、速度锁定器、拉索减震支座的减震效果。研究结果表明:三种减隔震措施下,墩柱所受的轴力差异较小,摩擦摆支座及拉索减震支座所受的剪力、弯矩差异较小,速度锁定器作用下,墩柱所受的剪力及弯矩差异较大。通过对比分析,选用摩擦摆支座能较好地满足工程需求,减震效果良好。

土耳其1915恰纳卡莱大桥无索区钢箱梁安装关键技术

土耳其1915恰纳卡莱大桥为主跨2023 m的双塔三跨钢箱梁悬索桥。钢箱梁总长3563 m,边跨及桥塔处无索区钢箱梁均为非标准节段,长度为9.8~43.6 m,吊装重量为344~1330 t,涉及多种吊装方式及节段安装工艺,施工难度大。该桥边跨S33节段定位精度要求高、顶推难度大,利用特殊设计牛腿,顺利实现节段顶推及边跨合龙;边跨焊接线形精度要求高、工序转换复杂,S32和S31节段布设临时吊索系统,确保焊接线形可控;塔区工作平台上的S01、T00和M01单个节段利用特殊设计三向可调支架及导向架施工,确保浮吊吊装安全可靠及定位精度可控;S02和M02节段吊装时与已吊装节段在空间上相互干扰,通过布设牵引荡移系统,顺利实现塔区S02和M02节段缆载吊机大角度吊装及节段荡移;采用吊索调节装置、边跨反拉系统及4台缆载吊机同步抬吊等措施,塔区S01、T00和M01组拼焊接的大节段顺利合龙。

衢州西站综合交通枢纽项目结构设计

杭衢高铁衢州西站综合交通枢纽及配套项目由综合交通枢纽、站前广场及匝道组成。为解决工程中大跨度拱形钢箱梁、单层网壳+钢网格筒柱、双曲面混凝土屋面以及钢箱梁弯桥等设计重难点问题,设计中对拱形钢箱梁、拉杆拱弧形屋面、钢箱梁弯桥进行结构分析,并对单层网壳+钢网格筒柱进行整体结构缩尺试验及整体结构有限元分析,同时对重要的圆管节点进行足尺试验和有限元分析。结果表明:拱形钢箱梁结构整体刚度好,设计合理;拉杆拱结构自平衡可有效减小基础推力和基础尺寸;单箱双室钢箱梁弯桥强度、刚度、抗倾覆验算均满足设计要求;单层网壳+网格筒柱整体结构在2.0倍标准组合荷载下仍能保持弹性受力状态;通过节点试验和节点有限元分析,验证了大跨度自由曲面钢结构圆管焊接节点的力学可靠性。

跨水域下承式钢箱拱肋系杆拱桥多机械协同施工技术

新建湄池大桥主桥上部结构为188 m单跨简支体系的下承式钢箱拱肋系杆拱桥,跨越浦阳江Ⅳ级航道。结合新建湄池大桥主桥上部结构的建造过程,对跨水域下承式钢箱拱肋系杆拱桥的施工技术进行了介绍。总结了钢箱拱肋系杆拱施工过程中采用水中浮吊+上桥履带吊+新型多功能滑移装置的多机械协同施工方法,并对基于滑移装置的构件运输、履带吊上桥措施、临时支架设计和验算等关键技术进行分析,为后续该类型桥梁的施工积累了经验。

大矢跨比钢箱拱肋拼装施工关键技术研究

钢拱桥造型奇特形式优美,深受各位工程师的青睐,也是各位学者的热点研究对象。该文以石家庄市复兴大街市政化改造泊水湾公园特大桥项目为例,对钢拱肋的拼装施工关键技术进行研究,主要包括钢拱肋拼装施工的临时支架措施、钢拱肋拼装施工的起重设备选择和钢拱肋拼装施工的吊装。在整个拼装过程中,要保证构件对接口的精度问题,尽量避免在后面的提升施工中出现无法与拱脚进行顺利对接的情况,为相关工程的施工提供可靠建议。

大跨三片式钢箱桁肋拱桥结构参数敏感性分析

为保证大跨三片式钢箱桁肋拱桥施工过程安全及顺利合龙,成拱线形与理想裸拱线形误差尽可能小,以宜宾至昭通高速公路白水江特大桥为工程背景,通过有限元数值法,研究拱肋自重、拱肋刚度、扣锚索索力、扣锚索刚度、扣塔刚度及温度等结构参数的敏感性,探讨上述参数在单一变量法下,对拱肋成拱线形造成的竖向挠度差。结果表明,拱肋自重、扣锚索索力及温度属于主要敏感参数。大跨三片式钢箱桁肋拱桥拱肋拼装中,要严格复核拱肋质量,控制张拉索力误差,同时要避免极端温差对拱圈线形可能造成的影响,保证合龙顺利及合龙后拱肋线形平顺。

弹性阻尼支撑装置设计及性能试验

为克服两端刚接的大跨度钢箱梁桁架式纵隔板斜腹杆疲劳性能不足,提出一种弹性阻尼支撑装置(Elastic-damping Support Device, EDSD)。其主要原理是将已开裂斜腹杆局部切除后安装EDSD,通过端部铰接消除斜腹杆次内力,通过阻尼元件耗散斜腹杆在荷载作用下的伸缩变形能量,通过弹性元件控制桥面板竖向变形量,实现外载输入能量的合理分配。在大跨度斜拉桥正交异性钢箱梁运营期,经合理设计的EDSD可以有效消除其桁架式纵隔板斜腹杆端部疲劳裂损病害的发生。为探明EDSD的静力特征和滞回性能,制作了3个试件进行静动载试验研究。结果表明:(1)EDSD的刚度在静载加载时呈线性,约为206 kN/mm;而卸载时呈非线性,且刚度先大后小。卸载刚度值变化拐点出现在位移量±1.3 mm处,变化前后的刚度值分别约为508 kN/mm和90 kN/mm。(2)EDSD是一种与加载速率无关的非线性位移型阻尼支撑装置。(3)动载试验中随着位移幅值的增加,EDSD单位循环耗能以二次多项式规律不断增大,等效刚度以乘幂规律不断减小,等效阻尼比线形增大。(4)50 000个加载循环后的EDSD单位循环耗能比初始值下降了8%,等效刚度比初始值下降了8%,等效阻尼比基本保持不变。工程实践表明,研制的EDSD装置可有效增加纵隔板疲劳寿命,施工及维护便捷,桥梁全生命周期内的运维综合成本约为现有技术的70%。

高铁钢箱梁跨中单临时支墩顶推施工关键技术

研究目的:顶推施工过程中,因新建线路小角度斜交既有线路,造成了跨越既有线路段临时支墩难以布置、主梁悬挑跨径大的问题,增加了施工难度,同时给施工的安全性提出了挑战。为解决该问题,本文依托于广汕高铁跨深汕西高速大桥的工程,通过Midas有限元模拟分析以及对实桥应力和位移的监测,研究了高铁钢箱梁跨中单临时支墩顶推施工关键技术。研究结论:(1)跨中无临时支墩顶推方案不满足施工要求;(2)跨中单临时支墩顶推方案顶推施工过程中主梁的应力、位移都处于安全状态,满足施工要求;(3)成桥后的线形、应力状态满足设计预期要求;(4)在路内不允许设置临时支墩的小角度斜交顶推施工中,跨中单临时支墩顶推方案可作为备选方案,本文涉及的施工及监测方法可为类似工程提供一定借鉴作用。

钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂弹性阻尼支撑处治技术

针对钢箱梁桁架式纵隔板中出现的早发性、多发性、再发性疲劳开裂病害,分析桁架式纵隔板病害原因,基于能量法,提出将端部刚接斜腹杆变为端部铰接的弹性阻尼支撑处治技术。研制弹性阻尼支撑装置(Elastic-Damping Support Device,EDSD),将斜腹杆局部切除并安装EDSD,通过EDSD中设置的弹性阻尼单元耗散外部荷载输入结构的大部分能量,保障结构在长期车辆荷载等作用下的安全性和正常使用性能。结合某斜拉桥钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂处治需求,开展了该处治技术实桥应用,并对其进行有限元分析及实桥监测。结果表明:钢箱梁内斜腹杆局部改造安装EDSD后可大幅降低斜腹杆应力水平,有效降低斜腹杆疲劳易损部位开裂风险,增加疲劳寿命;安装EDSD的斜腹杆上的既有裂缝均无扩展。

下承式钢箱拱桥成桥索力及张拉方案分析研究

为更高效地确定下承式钢箱拱桥合理成桥索力以及施工阶段吊杆张拉索力,以某下承式钢箱拱桥为例,采用有限元软件进行模拟,得出最小弯曲能量法、零位移法、刚性支承连续梁法和刚性吊杆法4种方法的成桥索力及内力分布情况,分析几种方法的适用性,并通过提出的6种吊杆张拉方案,对比各方案下的张拉控制力及关键截面内力变化情况,探究不同吊杆张拉方案对结构的影响。研究结果表明:最小弯曲能量法得到的成桥索力较为均匀,而且成桥内力状态表现较好,更适合该类桥梁的合理成桥状态确定;从拱脚向拱顶依次张拉施工最为方便且吊杆张拉控制力更均匀,但会出现局部内力较大的情况;对称交替张拉吊杆能够改善局部内力较大的现象,但总体趋势不变;1/4拱肋处左右对称依次张拉吊杆易导致1/4拱肋处出现较大内力峰值,且出现张拉过程索力极值较大的情况;1/4拱肋处左右对称间隔张拉吊杆在关键截面处的内力较为均匀,且没有出现较大峰值,有利于结构安全。

大跨度中承式拱桥钢箱格构梁缆索吊装施工技术研究

巫山大宁河大桥工程地势险要,施工风险高,钢箱格构梁吊装施工存在一定的技术难度。研究依托实际桥梁建设项目,对钢箱格构梁吊装关键技术进行了分析。研究结合具体施工环境,制订了本桥钢箱梁总体施工方案,即从两岸边跨向跨中吊装。针对不同位置处的节段,分别采用了边跨拱内吊装、拱内换钩吊装、扁担梁拱外吊装、合龙段单钩吊装的吊装方式。解决了吊装过程中遇到的施工场地狭窄,吊装施工难度大等工程难点,保证了工程质量和施工安全,以期为今后类似工程施工提供借鉴。

钢箱拱桥斜拉扣挂施工法拆索工序研究

斜拉扣挂体系钢箱拱桥拱肋合龙后需进行拆索工作,拆索时桥梁各构件均会产生应力变化从而影响结构安全性。为探究钢箱拱桥合理的拆索顺序及拆索时可能出现的极限不对称状态,以车田江大桥为实际工程背景,建立有限元模型,分别模拟四种拆索方案对拱肋应力及位移的影响。发现当从拱顶向拱脚依次拆索时,扣索索力的增幅最小;相反,若从拱脚向拱顶依次拆索,则会导致拱肋的竖向位移和应力极值达到最大。因此,从拱顶向拱脚依次拆索的方案最符合实际施工需求。采用Midas/Civil软件对几种极限不对称拆索状态进行模拟,结果表明:扣索、背索的拆除应尽量同步进行,以确保结构稳定。同时,两岸的拆索进度差异以及左右两幅的拆索进度差异都应控制在1束索以内,以减小对桥梁结构的不利影响。

基于AHM-TOPSIS法的空间Y形钢箱拱桥拱肋吊装方案比选

将属性层次分析法与TOPSIS法相结合,可考虑不同评价指标的权重,提高评价的科学性和客观性,充分利用属性层次模型(AHM)的优点,避免TOPSIS法中权重分配可能出现的主观性影响。泾河大桥的拱圈分为独拱段和双拱段,拱圈在空间上呈Y字形。针对Y形主、副拱肋缆索吊装问题,开展了主、副拱分开吊装及同时吊装2种拱肋吊装方案研究,基于AHM-TOPSIS法对空间Y形钢箱拱桥2种吊装方案进行比较,通过桥梁有限元计算,模拟分析2种吊装方案,分别得到对应吊装方案对桥梁应力、结构稳定性等方面的影响,对比选出最佳施工方案,主、副拱分开吊装有明显优越性。

下承式单拱斜跨空间索面钢箱拱桥施工技术

下承式单拱斜跨空间索面钢箱拱桥的外形美观、跨越能力强,但其单拱空中旋转的特殊结构,导致施工的难度更大。结合克兰河大桥工程实例,在常规下承式钢箱拱桥施工的基础上,于钢管支架体系中加入斜支撑、立柱等临时支撑结构,在提高支撑效果的同时,也减少了钢材的使用。另外,为保证施工稳定性,工程还通过有限元模型软件Midas/Civil模拟单拱进行内力分析,在主梁1/4 L和主梁3/4 L变形与位移最大的位置设置风缆,增强单拱的稳定性。结果显示,经过采用以上施工,提前20 d完成了施工,且节约大约30 t钢材,钢箱拱合龙施工顺利,单拱线形符合设计,工程施工稳定,有效验证了此种施工技术的经济合理性,具有显著的应用价值。

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。

大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构施工技术

华彩·海口湾广场项目主体结构由A,B座塔楼和C,D座裙房组成,C座裙房屋面设有大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构,并与A,B座塔楼相连。该悬桥结构具有造型新颖、主要构件多为弧形等特点,且形式较复杂,构件截面多变,施工难度大。根据悬桥结构形式、特点与现场实际情况,对施工重难点进行分析,并研究钢格栅、拱脚节点、内拱、水平拉杆与外拱、斜拉杆与弧形悬桥关键施工技术。通过施工模拟与过程控制相结合的方式,保证工程质量与安全,缩短工期并节约成本。

淄博孝妇河钢箱系杆拱桥总体设计

昆仑桥位于山东淄博市孝妇河,原桥由于年代较久且部分功能已无法满足现行标准,为融入当地文化,拟新建一座钢箱系杆拱桥,跨径布置为(7.125+33.75+7.125)m。新桥采用双向6车道布置,钢系杆外侧设置2~3 m变宽人行道。为适应桥面板双向受力且横向为主的受力特点,选用轻柔的密横梁正交异性钢桥面板体系。总体设计合理。主要阐述新昆仑桥的设计特点、构件连接、各关键工况钢构件验算与主要计算成果,并简要介绍施工要点。