大跨度铁路钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂措施研究

为研究铁路荷载作用下大跨度钢-混组合梁负弯矩区桥面板开裂情况及抗裂技术,以某主跨168 m的铁路钢-混组合连续刚构桥为背景,采用MIDAS Civil软件对桥面板受力情况进行建模分析,并开展抗拔不抗剪连接件技术及预应力技术对桥面板抗裂性能影响的研究,结合抗裂措施工作原理及施工可行性,提出适用于减小负弯矩区桥面板裂缝宽度的实施方案。结果表明:采用普通栓钉连接、桥面板常规配筋条件下的钢-混组合梁,运营阶段主力及主力+附加力工况下负弯矩区桥面板裂缝宽度均不满足规范要求;墩顶处桥面板与0号块固结及非固结2种形式下,抗拔不抗剪连接件桥面板抗裂方案均不适用,抗拔不抗剪连接件的适应性受桥面板与0号块连接构造及桥面板整体与钢桁架上弦杆顶面连接形式影响较大;对桥面板配置纵向预应力筋能有效降低拉应力水平,设后浇带预应力筋张拉方案负弯矩区桥面板最大拉应力较桥面板浇筑成型后张拉预应力筋方案更低,更能充分发挥预应力效应,且便于工程实施,建议工程应用中宜控制湿接缝占比小于10%,预应力筋锚固断面拉应力突变值宜控制在2 MPa以内。

大跨长联钢-混组合梁桥面板预制胶拼施工技术

孟加拉国帕德玛大桥主桥上部结构为6×(6×150) m+1×(5×150) m七联大跨度连续钢-混组合梁。公路桥面设有平曲线,桥面板底部设横肋、板内设纵向预应力钢绞线,桥面板剪力钉(环)槽口边缘与钢梁剪力钉(环)间距小,槽口内纵、横钢筋多且与剪力钉(环)间距小,混凝土桥面板的预制、安装精度和质量控制要求高。桥面板分块整幅在预制场匹配预制,桥上通过胶拼连接,然后分区段进行永久预应力筋张拉、孔道压浆、剪力钉(环)槽口混凝土灌注,将混凝土桥面板与连续钢桁梁组合。混凝土桥面板采用长短线结合匹配预制技术,节省了模板和场地投入,保证了预制精度和预制速度;采用架板机拼装、胶拼连接、分区段张拉永久预应力筋、钢梁上铺设滑动层减少预应力张拉损失、灌注剪力钉(环)槽口混凝土进行组合等安装技术,完成了大跨长联钢桁梁桥公路桥面板的安装施工。

钢混组合连续梁负弯矩区桥面板设计方法研究

钢混组合梁桥设计关键点之一是能否有效抑制负弯矩区桥面板开裂,若设计不当会造成极大的安全隐患。本文以北京市京雄高速公路中一跨径为40+60+40m的钢混组合梁为研究背景,采用Midas Civil软件建立三维杆单元有限元模型,对负弯矩区采取不同施工方法,定量比较中支点处混凝土桥面板及钢箱梁的应力差异,定性分析不同设计方法的施工适用性及优缺点。最后提出采用后浇筑中支点混凝土桥面板以及施加中支点强迫位移的组合方法,在提高中支点桥面板压应力储备的同时优化其预应力钢束用量。

高速铁路上承式连续钢桁组合梁合理设计参数研究

为给高速铁路上承式连续钢桁组合梁的结构设计提供理论支撑,以某高速铁路主跨172 m跨运河上承式连续钢桁组合梁桥为背景,进行合理设计参数研究。分析桁高、边中跨比及桥面板是否设置预应力筋对结构静力特性以及用钢量的影响,并进行车-桥耦合振动分析。结果表明:主桁桁高合理取值为主跨跨径的1/12,此时桥梁结构能够获得较好的技术及经济指标;边中跨比取0.4~0.5时,结构静力特性均能满足规范要求,取0.5时最为合理;混凝土桥面板不适宜设置纵向预应力筋,为避免中支点附近桥面板开裂,采用UHPC超高性能混凝土是较好的解决方案;该桥型在上述设计参数下,列车运行速度在350 km/h及以下时,舒适性指标可达到“优秀”。

大跨无预应力波形钢腹板组合连续梁桥设计关键技术

传统的波形钢腹板组合梁现场作业及施工难度较大,底板混凝土的浇筑质量难以得到保证,且该类型的较大跨度梁桥多设置体外预应力,增加了桥梁建成后的管理养护成本。因此,以某座在建的装配式无预应力波形钢腹板-平钢底板钢混组合连续梁桥为工程背景,分析其所采用的预制拼装桥面板的构造特点,以及无预应力的施工方法,并通过采用MIDAS Civil软件,建立空间杆系有限元模型模拟实际施工过程的方法,分析该结构主要施工阶段的受力性能。分析结果表明:对负弯矩区段的桥面板施加预压力,可以减小该区域桥面板的拉应力,使其处于受压状态;在各施工工况下,钢箱梁和桥面板应力、波形钢腹板抗剪承载力以及屈曲临界应力均满足规范要求。

深圳彩虹大桥设计与研究

深圳彩虹大桥是一座由钢管混凝土拱、预应力钢 混凝土空心叠合板组合梁、钢管混凝土组合桥墩构成的全钢 混凝土组合结构桥梁 ,在国内外属于首座。主跨 1 50m ,跨越深圳火车北站 2 9股道。设计构思新颖 ,造型优美 ,结构轻巧 ,抗风、抗震性能好 ,结构体系有所创新。体现了桥梁建筑与美学及环境的统一 ,实现了桥梁建设“轻型大跨、预制装配、快速施工、关注环境”

后结合预应力组合梁桥的混凝土预应力实效测试与分析

为了研究后结合预应力法在组合结构连续梁桥中的应用效果,并与常规预应力组合梁的预应力实施情况进行比较,基于换算截面法分别推导了后结合和常规结合连续组合梁桥的中支点截面应力计算公式,结合国内首座大跨度后结合预应力组合连续梁桥开展实桥受力性能测试,测量负弯矩区中支点截面在各施工工况中的应力状态。测量结果表明:后结合预应力法不会在钢梁中产生压应力,有效提升了预应力在混凝土中的施加效率,后结合法产生在混凝土中的预压应力是常规预应力法的1.3倍。计算分析表明,采用后结合预应力法在跨径70 m以下连续组合梁中可以实现混凝土桥面板为全预应力状态,在跨径110 m以下连续组合梁中可以实现混凝土不开裂的A类预应力状态。

港珠澳大桥设计理念及桥梁创新技术

介绍了港珠澳大桥的工程概况、建设目标和总体设计方案,重点阐述了以"大型化、工厂化、标准化、装配化"的设计理念和总体原则指导下,设计采用的新材料、新技术、新工艺、新设备。创新技术的应用,为提高工程品质、确保设计使用寿命提供了坚实基础和有利保障。

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。

架设方法对组合桥面板受力的影响分析

为了分析在桥面板架设阶段采用临时拉索对桥面板施加预应力的效果,并比较不同数量桥面板同时张拉预应力对桥面板受力的影响,采用有限元方法建立了架设阶段组合桥面板节段的有限元模型和全桥有限元模型,模拟了对桥面板横桥向施加预应力的方法和具体施工过程。计算结果表明:对1块桥面板施加预应力时桥面板的横桥向压应力分布不均匀,主要是由于结构的不对称产生的。当对2块及以上数量的桥面板施加预应力时桥面板的应力分布比较均匀,2块板同时张拉预应力与5块板同时张拉预应力的效果相差为5%,因此实桥中可以采用2块板同时张拉预应力。根据钢横梁的强度限值、混凝土的强度限值和斜撑的稳定限值,计算分析了拉索的最大张拉力,得到了组合桥面板中混凝土可施加的横桥向预压力最大值。计算结果表明,采用合理的组合桥面板架设方法可以使组合桥面板的混凝土产生较大的预压应力。

福州道庆洲大桥总体设计及关键技术

福州道庆洲大桥采用“公路+轨道”双层合建方式,上层为6车道城市主干道兼一级公路和人行非机动车混行通道,下层通行双线地铁。跨江大桥全长2268.5 m,其中主桥为(120+276+120)m变高度连续钢桁结合梁桥,引桥为标准跨径84 m和73 m的等高度钢桁结合梁桥。该桥采用无竖杆变高度双层桥面钢桁梁。主桥上层公路桥面采用大挑臂“密横梁+混凝土板”结合桥面,“体内+体外”预应力混合配索;下层轨道桥面采用“纵、横梁+钢正交异性板”整体钢桥面。为保持跨江桥景观的协调统一,曲线段非通航孔引桥采用变宽桁和折线桁。为解决墩顶负弯矩区桥面板的开裂问题,混凝土桥面板与钢梁结合过程中,采取顶、落梁措施。

大跨双层复合桁架桥施工阶段受力分析

为研究大跨双层复合桁架桥常用施工方法的优劣,利用已建桥梁参数,构建跨径布置为(80+104+80)m三跨连续双层复合桁架桥方案,在同等结构与配束条件下,利用MIDAS软件建立全桥有限元模型,对先架设整体钢桁架后浇筑混凝土、悬臂浇筑和采用辅助墩施工这3种不同施工方法的关键部位杆件成桥受力状态进行了对比分析。计算和实践结果表明,采用辅助墩为主桁施工提供临时支撑,可以减小复合截面钢桁骨架初始应力,提高预应力张拉效率,实现合理的成桥状态。

预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板的滑移

针对预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板结构特点和实际受力分析,利用弹性分析理论,建立了预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板相对滑移微分方程,并求解简支组合楼板在均匀荷载作用下的变形,以期为这类新型结构的研究积累经验。

组合钢板梁桥全宽预应力桥面板预制施工关键技术

结合安徽省北沿江高速公路巢无段组合钢板梁桥工程实例,针对首次采用的全宽预应力桥面板预制施工时钢筋定位精度高、桥面板结构尺寸大、板厚小、吊装易开裂、平整度要求高等施工难点,介绍了全宽预应力桥面板模板、钢筋、混凝土、预应力钢绞线及吊运施工技术。

预弯钢横梁对组合桥面板受力的影响分析

为了探明预弯钢横梁对组合桥面板受力的影响,并得到合理的钢横梁预弯的方法,采用数值模拟的方法建立了预制阶段组合桥面板单节段的有限元模型,详细模拟了组合桥面板节段的预制过程,计算得到了在不同钢横梁预弯的方法下组合桥面板的钢结构、混凝土的应力分布规律。结果表明,钢横梁预弯的方法可以使组合桥面板的混凝土产生较大的预压应力,但是在不同横梁预弯的方法下混凝土预压应力的大小有差异。综合考虑具体的施工方法和组合桥面板的受力情况,得到了合适的预弯钢横梁方法。

桥面板干湿混合接缝在组合梁斜拉桥中的应用研究

为提高组合梁斜拉桥混凝土桥面板横向预应力的施加效率,减少桥面板的纵向裂缝,提出一种可在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力的干湿混合接缝新型桥面构造。以鳌江特大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立局部有限元模型,计算比较传统湿接缝桥面板和新型干湿混合接缝桥面板的预应力施加效率。在鳌江特大桥上设置试验段应用干湿混合接缝新型桥面构造,现场测试施工阶段混凝土桥面板应力变化情况。结果表明:组合梁斜拉桥采用干湿混合接缝的新型桥面构造,可实现在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力,横向预应力施加效率提高了约70%,可减少混凝土桥面板纵向开裂;实桥测试中干湿混合接缝桥面板纵横向应力满足规范要求。

不同组合梁类型对钢管混凝土框架抗连续倒塌承载力影响分析

不同的组合梁构造形式对钢管混凝土框架的抗连续倒塌性能有着显著的影响。参考某实际工程选取一典型2层2跨平面框架,选取钢筋混凝土组合梁、预制空心带肋叠合组合梁以及压型钢板组合梁三种组合梁形式,通过采用Pushdown分析法研究不同类型组合梁对钢管混凝土框架结构抗连续倒塌性能的影响。基于有限元软件ABAQUS,采用精细单元法建立钢管混凝土平面框架进行数值分析,研究其倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、钢梁截面内力。结果表明:三种组合梁框架结构的倒塌破坏都经历弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、混合阶段及悬链线阶段;三种类型的组合梁对组合框架的初始刚度都有明显提高;三种类型组合梁都能延缓塑性铰发生破坏并且对框架结构倒塌过程中各阶段极限承载力都有大幅提升。

连续钢混组合梁桥后结合关键技术分析

为有效控制装配化施工的连续钢混组合梁桥负弯矩区预制桥面板的裂缝宽度,结合某城市高架桥研究后结合技术对预制桥面板预应力施加效率的影响,提出后结合技术的关键工序和构造细节。基于全桥有限元模型的模拟计算,对采用后结合技术时的结构内力、预应力施加效率和混凝土裂缝宽度等指标进行分析,揭示后结合技术对桥面板裂缝控制的优势,并分析桥面板混凝土龄期、负弯矩区焊钉水平刚度对桥面板预应力损失的影响程度。结果表明:预制桥面板后结合技术可有效提高预应力施加效率;适当提高预制板混凝土龄期,可有效维持运营期的桥面板预应力效应;负弯矩区的焊钉水平刚度对混凝土收缩徐变引起的预应力损失影响较小。

采用箱形无推力拱桥的石宝大桥设计和施工

重庆市石宝大桥是一座56.00m+83.50m+56.00m的3孔现浇钢筋混凝土箱形无推力拱桥,采用挂篮悬臂对称浇筑施工。介绍了桥墩上推力相互平衡的无推力拱桥特点。从结构设计角度介绍了桥墩台及基础构造、上部构造。最后就上部建筑介绍了施工步骤和施工要点。

青荣城际铁路双岛港特大桥主桥桥型方案比选

文章介绍了青岛至荣成城际铁路双岛港特大桥主桥桥型方案构思及方案设计。针对地方政府提出的景观要求,结合双岛港区域经济发展的需求和通航要求,提出了3种适合该桥建设条件的主桥桥式方案,分别为(79+128+79)m的矮塔斜拉桥、相同跨度的上承式钢桁-混凝土板结合梁及预应力混凝土连续梁。采用MIDAS Civil有限元分析软件分别对各方案进行整体分析计算,从景观、造价、结构受力、施工等4个方面对这3种桥型设计方案进行综合比较。双塔双索面矮塔斜拉桥由于其兼具连续梁和斜拉桥的特点,受力性能好,造价适中,刚柔并济的桥型,很有美学特色,最终被确定为主桥主推方案。文中的分析比选结果可为其他有景观要求的客运专线桥梁提供一定的参考。