基于CFD与风洞试验的边主梁涡振气动措施

为能够快捷且经济地完成开口类钝体桥梁断面涡振制振气动措施的选型,以一座边主梁叠合梁斜拉桥为背景,采用“CFD(computation fluid dynamics)数值模拟选型+风洞试验验证”的思路对其涡振制振气动措施选型进行研究.该桥原设计主梁断面在常遇风速下存在显著涡激振动,为完成气动措施的初步选型,采用CFD数值计算对原设计断面的流场进行模拟,通过研究原设计断面的旋涡脱落状态确定主要旋涡抑制对象,进而有针对性地模拟了3种气动措施(下中央稳定板、导流板与风嘴)对主要脱落旋涡的抑制作用,通过将各断面旋涡脱落状态与三分力系数进行对比分析,得到各断面涡振性能的相对优劣关系,并最终选取风嘴与下中央稳定板结合而成的组合气动措施进行风洞验证试验.试验结果表明:该组合气动措施能够有效抑制梁体在各风攻角下的涡激振动,且在+5°风攻角下,通过风洞试验得到的导流板、下中央稳定板、风嘴组合气动3种措施对原设计断面涡振振幅的减小作用依此递增,分别为2.7%、27.7%与87.4%,制振能力高低关系与数值模拟结果相一致;本次数值模拟结果符合预期要求,未来可针对不同类型桥梁断面进一步扩展数值模拟与风洞试验结果对比的数据集,以期更为准确、快捷地完成气动措施的选型.

边墩约束对塔梁墩固结体系斜拉桥横桥向减震影响研究

为了解塔梁墩固结体系斜拉桥的横桥向地震响应并选取合理的抗震结构体系,以主跨305 m的湖南帅乡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立不同边墩约束方案(7种常规支座边墩约束方案、1种摩擦摆球型支座边墩约束方案)的桥梁三维有限元模型,分析不同边墩约束条件对塔梁墩固结体系斜拉桥塔底横桥向弯矩及主梁梁端横桥向位移的影响。结果表明:相较于采用常规支座边墩约束方案,采用摩擦摆球型支座边墩约束方案不仅可以减小塔梁墩固结体系斜拉桥在地震作用下的塔底横桥向弯矩,还可以将主梁梁端横桥向位移控制在较小的数值内,显著提高了塔梁墩固结体系斜拉桥横桥向抗震性能;E2地震作用下,地震引起的结构响应普遍比静力计算结果小,主墩、桥塔及边墩均处于弹性状态,抗震不控制设计。湖南帅乡特大桥最终采用设置摩擦摆球型支座的边墩约束方案。

赤壁长江公路大桥主桥4号桥塔墩结合梁墩顶节段施工技术

赤壁长江公路大桥主桥为(90+240+720+240+90)m钢-混结合梁斜拉桥,主梁分为121个节段,由双边箱截面钢主梁、横梁、小纵梁等组成,4号桥塔墩墩顶钢梁共3个节段,考虑枯水期施工边跨侧滩地外露,采用浮吊拼装+墩顶拖拉法施工。桥塔墩设置墩旁支架辅助钢梁架设,墩旁支架采用简易支架,设计为分离直立柱结构,避免了传统斜立柱支架体系结构复杂且受限于围堰尺寸的影响;墩旁支架设置钢梁拖拉系统及钢梁姿态调节装置,以实现钢梁的拼装、纵移和姿态调整。墩顶钢梁利用浮吊在中跨侧依次拼装单节段钢梁杆件后向边跨侧分次拖拉,墩顶钢梁全部就位后,采用竖向调节装置通过“顶落梁”工艺精调钢梁高程和横向调节装置对钢梁横向偏位进行纠偏,保证墩顶节段姿态满足设计要求。借助主梁永久结构简化塔区临时约束设计,抵抗风荷载、施工不平衡荷载和不平衡索力造成的钢梁平动和转动,确保主梁悬臂节段施工安全。

断索对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响

为研究拉索断裂对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响,以某在建钢-混组合梁斜拉桥为工程背景,采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,将该模型的各参数与设计值及现场实测值进行对比以验证有限元模型的合理性,分析不同位置、不同数量的拉索断裂后主梁线形、拉索索力及索塔位移的变化规律。研究结果表明:边跨断索对主梁挠度、索塔位移的影响大于主跨断索,主跨断索对拉索索力的影响大于边跨断索;长索断裂对主梁线形、拉索索力、索塔位移的影响均为最大;拉索沿主梁跨中对称断裂时,主梁线形、拉索索力、主塔位移表现出对称变化的规律,且两对索断裂时全桥索力符合叠加原理。

佛山同济大桥主桥总体设计

佛山同济大桥主桥采用(200+68+46)m混合梁斜拉桥,塔梁墩固结体系。桥塔采用“佛手”形状的钻石形钢筋混凝土结构,塔高125 m,塔柱采用空心箱形断面,外侧四角倒椭圆弧,基础采用整体式承台+∅2.5 m钻孔灌注桩基础。主梁采用PK断面混合梁,全宽38.6 m(含风嘴),中心线处梁高3.5 m,中跨为正交异性板钢箱梁,钢箱梁顶板U肋采用双面焊工艺,边跨为混凝土箱梁。斜拉索采用标准抗拉强度1860 MPa的高强度低松弛环氧涂层预应力钢绞线。斜拉索塔端采用整体式钢锚梁和混凝土齿块锚固;钢箱梁端采用锚箱式锚固,混凝土箱梁端采用箱外混凝土凸块锚固于风嘴处。边跨混凝土箱梁采用支架现浇施工,主跨钢箱梁采用桥面吊机悬臂拼装。经验算,桥梁结构受力满足规范要求。

舟山港主通道南通航孔桥钢箱梁架设关键技术

宁波舟山港主通道南通航孔桥为主跨390 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用整体式扁平流线型全断面封闭薄壁钢箱梁,标准断面宽34 m,高3.5 m,标准梁段吊重272 t,梁段最大吊重303 t。主桥钢箱梁共划分为55个梁段,桥塔区梁段采用“浮吊+牵引滑移法”架设,标准梁段采用340 t桥面吊机对称吊装,辅助墩、过渡墩墩顶梁段采用“浮吊+三向千斤顶精调就位法”架设。桥塔区墩旁支架设计为落地式倾斜墩旁支架,与桥塔下横梁支架连接成整体,解决了支架与桥塔塔肢连接不便的难题;塔梁三向临时约束体系设计时考虑钢箱梁各施工阶段的百年一遇风荷载,保证了钢箱梁的安全架设;通过设置对拉螺杆、螺栓连接件和止顶板等临时匹配件,采用马板、临时匹配件及千斤顶等措施对梁段端面进行匹配调平,实现了钢箱梁梁段的精确匹配连接。

宽幅分离式双边钢箱组合梁斜拉桥剪力滞效应研究

为了满足日益增长的交通量需求,近年来大跨度斜拉桥开始采用桥面宽度大、横向刚度高和抗风性能好的分离式双边钢箱组合梁。以梁宽为45.9 m的超宽分离式双边钢箱组合梁斜拉桥为背景工程,分别采用MIDAS和ANSYS建立三维杆系模型和节段精细化模型,研究其成桥阶段和施工过程中的剪力滞效应,并通过敏感性分析研究钢主梁板厚度对剪力滞效应的影响。结果表明:成桥状态下,混凝土板底和板顶的剪力滞系数变化范围分别为2.152~2.762和1.262~2.024,越靠近跨中节段,混凝土板的剪力滞系数越大。在边腹板、中腹板和小纵梁位置,混凝土板的正剪力滞效应显著,横隔梁顶的混凝土板则主要呈现负剪力滞效应。受到斜拉索水平分力的影响,混凝土板两端的剪力滞效应最突出。施工过程中混凝土板底和板顶的剪力滞系数范围分别为3.978~4.188和1.186~1.301,需要重点关注板底的剪力滞效应。施工步骤对组合梁混凝土板的剪力滞效应影响较大,尤其是钢主梁安装工况。钢主梁板厚变化时,剪力滞系数变化规律相似,建议钢主梁顶板厚度为20~30 mm,底板厚度为15~20 mm。

城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法

研究了城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法,旨在解决现场施工制约因素,提高全预制桥梁结构体系的施工效率和质量。防撞墙作为城市桥梁上部附属设施的关键组成部分,在道路行车安全方面具有重要意义。然而,传统的现场现浇施工方法受多种因素制约,限制了全预制桥梁结构的发展。依托宁波市鄞州大道高架快速路工程,提出并成功实施了预制整体防撞墙与边箱梁一体化工厂预制的新型施工工艺。通过工程实践,我们证明了这一方法的可行性和优势,显著提高了施工效率和构件质量。然而,仍需进一步研究和改进,以推动城市道路安全和城市建设产业化的发展。

不同宽高比双边箱梁气动特性试验研究

为了对实际工程中双边箱梁的抗风设计提供参考,采用节段模型风洞测压和测力试验相结合的方法研究了双边箱梁的气动特性。首先,对比分析了不同宽高比双边箱梁的三分力系数随风攻角的变化规律;然后,通过分析风压分布规律初步探讨了三分力系数变化的机理;最后,通过对比分析升力系数的傅里叶幅值谱,揭示不同宽高比双边箱梁的旋涡脱落特性。结果表明,宽高比对阻力系数的影响主要体现在较大的正攻角,对升力系数和扭矩系数的影响主要体现在较大的负攻角。旋涡脱落特性与双边箱梁的宽高比和风攻角均密切相关。

山岭重丘区波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工技术

基于湖北省保康至神农架高速公路箱梁施工工程,对波形钢腹板PC桥超长边跨直线段施工工艺进行创新。该方法主要包括四个步骤,分别为:托架安装、首段边跨现浇施工、波形钢腹板预合龙和剩余边跨直线段浇筑。托架安装包括将边跨直线段划分为两个施工段,两侧对称预埋安装托架并加载预压以作为第一个施工段的支撑平台;首段边跨现浇施工包括安装波形钢腹板并浇筑设定长度的边跨现浇段;波形钢腹板预合龙包括安装边跨合龙段波形钢腹板,使其与两侧的波形钢腹板相连接而形成边跨通道;该通道能够支撑挂篮移动,待其移动锚固到位后进行钢筋及预应力施工,浇筑剩余边跨直线段。该施工工艺可有效解决传统大托架等制成方式中耗工、耗材、安全性较低的问题。

斜拉桥双边箱主梁虚拟刚度分析研究

为研究梁格法中虚拟横梁模拟方法对斜拉桥双边箱主梁结构计算的影响,以广东某斜拉桥为例,基于梁格法的基本计算原理和Midas有限元软件,对斜拉桥边跨部分进行分析,并对比在虚拟横梁间距变化时结构内力计算结果的差异。结果表明:梁格法中简化后的虚拟横梁对结构内力计算结果基本无影响,并且虚拟横梁间距变化时,结构内力的差异也不太明显。实桥算例证明虚拟横梁刚度的简化取值方法计算精度较高,计算方法简单有效,可以作为同类桥梁结构模拟方法之一。

边主梁叠合梁涡振性能气动优化措施风洞试验研究

以某大跨双边主梁钢混叠合梁斜拉桥为工程背景,通过风洞试验研究钝体主梁断面的涡振性能并提出合理的气动优化措施。试验发现边主梁叠合梁开口截面主梁在低风速下容易发生涡激共振,且随攻角由正变负涡振性能愈发不利。气动措施优化结果表明边主梁底部设置外侧设置水平稳定板比在内侧设置水平稳定板效果明显。而梁底竖向稳定板对竖向涡振起到一定抑制作用,但是却导致扭转涡振加剧;检修道栏杆顶部抑流板的制涡效果优于在梁底设置水平稳定板,说明主梁断面上部构造对其涡振性能影响更显著。而在边主梁两侧设置风嘴,其制涡效果最好,涡振幅值抑制率达80%。

双边肋桥梁断面软颤振非线性自激力模型

采用弹簧悬挂节段模型测振的方法,研究了双边肋桥梁断面的软颤振响应。试验中观察到明显的软颤振现象,软颤振发生在扭转模态内,以单自由度的扭转振动为主,弯扭耦合效应比较微弱。将颤振导数拓展为瞬时扭转振幅的函数,以计入自激力的非线性效应。参数识别结果表明,自激力的非线性主要体现为气动阻尼的非线性效应,气动刚度的非线性较弱。通过对比软颤振响应的计算值和试验值,初步验证了该自激力模型和参数识别结果的可靠性。根据气动阻尼和结构阻尼随瞬时振幅的变化关系,对软颤振的机理进行了探讨。

普宣高速公路普立特大桥加劲梁施工关键技术

普宣高速公路普立特大桥主桥为主跨628m的悬索桥,其加劲梁采用扁平流线型单箱单室钢箱梁结构,加劲梁采用缆索吊机旋转架梁法架设。在加劲梁施工过程中,钢箱梁在工厂内制作成板单元,通过汽车将板单元运输至桥位后组拼成钢箱梁节段;采用轮胎式运梁车将钢箱梁节段运输至引桥上存放;在主跨侧设置缆索吊机,缆索吊机的主索沿高度方向垂直锚固于散索鞍支墩;利用缆索吊机安装宣威侧的前2个钢箱梁节段,挂设临时斜拉索,形成斜拉吊挂式墩旁架梁平台;从中间往两侧方向架设钢箱梁节段,将钢箱梁节段旋转90°后通过桥塔,利用缆索吊机起吊钢箱梁节段,将钢箱梁节段运输至安装位置旋转90°后,进行钢箱梁节段的下放、安装。

比拟杆法在边箱形主梁剪力滞效应分析中的应用研究

利用比拟杆法对边箱形截面的剪力滞效应进行分析。推导承受集中荷载和均布荷载的简支梁考虑剪力滞效应的正应力计算公式。最后以算例进行分析计算,并利用计算结果与有限元软件计算所得结果进行对比。

减小斜拉桥双边箱主梁剪力滞效应构造措施研究

针对五河口斜拉桥双边箱形主梁的特点,应用空间有限元法对各种荷载工况下其主梁剪力滞效应及影响因素进行了研究,得出了宽幅主梁斜拉桥剪力滞效应的基本规律。据此,分析对比了减小斜拉桥双边箱主梁剪力滞效应的构造措施,为同类型桥梁设计施工提供参考。

非规则梁桥伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响

针对非规则梁桥在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象,在建立考虑双边碰撞效应的简化动力分析模型的基础上,采用非线性地震反应时程分析方法,研究了纵向地震作用下非规则梁桥伸缩缝处的碰撞效应,并分析比较了双边碰撞与单边碰撞对桥梁结构位移的影响,研究结果对同类型的非规则梁桥的抗震设计具有一定的参考价值。

高速铁路大跨度连续梁桥边跨不设合龙段的温度效应分析

高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥边跨不设合龙的施工方法受温度影响很大.以沪宁城际高速铁路某连续梁桥边跨合龙施工为背景,据中国铁路规范(TB10002.3-2005)与中国公路规范(JTG D62-2004)温度荷载设计要求,对箱梁非线性温度场进行分析.分析结果表明:不均匀升温时,公路规范的悬臂最大应力比铁路规范的大50%,公路规范的悬臂最大挠度比铁路规范的大12.5%;边跨有支撑悬臂与无支撑悬臂相比,铁路规范的悬臂挠度减小了10.8mm,公路规范的悬臂挠度减小了12.3mm;边跨支撑最大变形为0.58mm,其最大应力为1.93MPa.验证了大跨度连续梁桥边跨不设合龙段施工方法的可行性并成功运用于该桥边跨合龙.

贵州都格北盘江大桥主桥设计及关键技术

贵州都格北盘江大桥主桥采用(80+2×88+720+2×88+80)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥。主梁采用由钢桁架和正交异性钢桥面板结合的钢桁梁结构体系。通过在混凝土检修道、主桁弦杆内灌混凝土的压重形式平衡主、边跨恒载及活载的重量。全桥共设112对224根斜拉索,斜拉索上端锚固于上塔柱内的钢锚梁上,下端锚固于主桁架上弦杆的钢锚箱上。桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥塔基础采用28根直径2.8m的群桩基础。针对该桥特殊的地理位置和建设条件,对山区风荷载、钢桥面板结构体系、主梁架设方案及运营期斜拉索凝冻监测技术等进行研究,解决了大桥建设的技术问题。该桥已于2016年通车,目前运营状况良好。

超宽双边箱钢主梁剪力滞效应的试验研究和敏感性分析

为探究双边箱梁在不同参数条件下剪力滞效应的主要影响因素,以云龙湾大桥为依托,通过现场足尺原位试验,在实桥中布设4个测试截面,结合有限元软件ANSYS,建立全桥梁-壳模型进行对比分析。结果表明:剪力滞系数于双边主梁和主梁顶板交接处达到最大。截面的剪力滞系数从双边箱到桥面中心线呈先减小后增大的变化规律,剪力滞系数于桥面中心线处达到极大值。吊索和横梁能有效减小剪力滞系数;偏心荷载作用时,偏心一侧剪力滞系数明显增大,另一侧显著减小。