山区铁路不对称连续钢桁梁柔性拱桥主梁设计

研究目的:钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称钢桁梁柔性拱桥式方案,为山区铁路桥梁选型拓宽思路。研究结论:(1)采用(216+144)m不对称连续钢桁梁柔性拱桥方案,适用于桥址处的建设条件;(2)通过建立有限元模型,对本桥进行静力和动力计算分析,表明本桥结构刚度、杆件强度等各项力学性能均可满足规范的要求;(3)桥面系采用纵横梁桥面体系,纵梁上设置道砟槽板,减轻了桥面系自重,解决了桥面系后期维修和更换的难题;(4)本桥采用塔架扣索施工方案,解决了悬拼过程主桁架应力及变形过大的难题;(5)本桥形式新颖、结构合理、造型美观、节省材料,对山区地形桥梁设计具有借鉴意义。

基于索力和振动特性监测的多跨空间异型刚梁柔拱组合桥梁安全韧性分析

对多跨空间异型刚梁柔拱组合体系无推力拱桥进行有限元建模分析,基于振动法对吊杆索力进行检测,通过理论索力与实测索力的对比,分析该类复杂结构桥梁索力的受力规律。同时,基于历年桥梁索力检测结果,研究索力随外部荷载改变时的变化特征,对桥梁索力在长期运营状态下的健康状态进行安全韧性分析。通过测试桥梁的自振特性,分析桥梁结构整体性能,为评价桥梁工作状况提供依据。

高烈度不对称深切峡谷区铁路桥梁桥式方案研究

某铁路桥梁位于近断层高烈度地震区、不对称深切峡谷,为确定该铁路桥梁桥式方案,综合考虑气候条件、地形地貌、地质条件等因素提出(95+160+95+59)m预应力混凝土连续刚构、(60+200+106+50)m部分斜拉桥和(253+145)m连续钢桁柔性拱3个桥式方案,并详细介绍了各方案桥梁结构尺寸和施工方案。采用BSAS和Midas Civil有限元软件建立桥梁结构分析模型,对主梁、桥塔、桥墩、桩基、动力特性等进行计算分析,并从结构刚度、施工难度、施工周期、抗震性能、维修养护、工程造价等方面对3个方案进行比较。结果表明:(1)静活载作用下,连续刚构竖向位移为38 mm,挠跨比为1/4210;部分斜拉桥竖向位移为135.4 mm,挠跨比为1/1477;连续钢桁柔性拱竖向位移为78 mm,挠跨比为1/3231。(2)连续刚构桥一阶周期2.02 s,部分斜拉桥一阶周期2.4 s,钢桁柔性拱一阶周期2.58 s。(3)3个桥式方案均能满足规范要求,方案均安全可行,但连续刚构桥造价远低于部分斜拉桥和连续钢桁柔性拱。(4)预应力混凝土连续刚构桥刚度大、施工技术成熟、抗震效果良好、工程造价低、后期维修养护工作量小,方案最优。

多跨柔性系杆拱桥拆除支架设计与应力分析

随着我国城市交通的快速发展,车流量日益增加,部分主干道因桥梁限载、限速等原因已无法满足快速出行的交通需求,因而城市桥梁改扩建工程逐渐增多。既有桥梁的拆除相对于新建桥梁属于逆序施工过程,存在安全风险高、施工难度大、作业环境复杂等特点外,国内外类似工程可借鉴经验也稀缺。本文围绕绍兴市智慧快速路建设过程中拆除重建的柔性系杆拱桥施工,通过对该桥的拆除支架设计、吊杆切割后的应力重分布以及拆除过程的支架应力监测数据,形成类似桥梁的拆除技术研究,为特殊桥梁拆除提供参考依据。

柔性拱承式斜拉桥不对称调索技术

材质为钢材的拱承式斜拉桥拱塔柔度较大,施工过程中易受到不对称索力的影响,进而产生较大偏位。结合工程实例,介绍如何采用MIDAS/Civil及迭代法确定某受不对称索力影响的柔性拱承式斜拉桥在施工过程中的索力调整值,通过索力与线形双控对该斜拉桥进行二次调索,最终使得受不对称索力影响的柔性拱承式斜拉桥的索力达到合理状态、消除桥塔偏位。

高速铁路等跨连续钢桁柔性拱设计关键技术研究

钢桁梁柔性拱能充分发挥梁、拱结构各自的受力特点,具有跨越能力强、造型美观、用钢量省、施工技术成熟等优点,逐渐在铁路中得到应用。但目前关于钢桁梁柔性拱关键技术研究的成果不多,等跨连续钢桁柔性拱为首次在国内高铁桥梁中应用。在总结钢桁柔性拱设计经验的基础上,以银西高铁黄河桥3×168 m连续钢桁柔性拱为工程依托,对等跨连续钢桁柔性拱的孔跨布置、主桁、拱肋、横断面、桥面系结构形式等关键技术进行研究。结果表明,主桁采用华伦式或N形桁式均可,由于边跨加拱后桁高对结构刚度影响较小,在结构刚度满足要求的前提下,桁高满足铁路限界要求即可,斜杆与水平线夹角宜在45°~55°,节间长度宜为桁高的0.8~1.2倍;支点处设置加劲弦可减小支点及跨中弯矩,减小墩高,降低基础工程量,建议支点处设置加劲弦;钢桁柔性拱的拱轴线可采用二次抛物线或圆曲线,拱肋矢跨比宜在1/4~1/5之间;高铁连续钢桁柔性拱桥面系宜采用密布横梁正交异性板桥面系,选择人行道置于主桁内侧的方案,可提高结构横向刚度,并有利于与引桥简支梁人行道顺畅衔接。

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥施工控制关键技术

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m刚性梁柔性拱桥,主梁为三主桁双层板桁组合结构,采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋竖向转体”方案进行施工。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,进行施工全过程和成桥分析,基于无应力状态法开展施工控制。钢梁墩顶节间施工时,设置墩旁托架,利用浮吊拼装;对称悬拼期间,为保证纵向稳定性,采用水袋对边跨进行配重,利用扣塔分别张拉2对扣索以改善钢梁受力并调整钢梁线形;采用预降边支点、4号墩钢梁整体预偏,以及扣索索力调整等措施进行钢梁中跨合龙;拱肋竖转后,主要通过扣索完成拱肋合龙调位;拱肋合龙后,从中间向两边张拉吊杆。经实测,该桥钢梁合龙口相对高差在10 mm以内;拱肋合龙口轴向偏差最大2 mm,相对高差最大1 mm;吊杆索力与设计目标索力偏差均在5%内,满足施工控制要求。

基于多次检定试验的铁路钢桁梁桥技术状态变迁研究

大准(大同—准格尔)下行线黄河特大桥主桥为(96+132+96)m连续钢桁梁柔性拱结构,该桥自1992年成桥以来经历了4次桥梁检定,历次检定均开展了静载、脉动、行车试验。本文对历次检定试验中桥梁主桁挠度、杆件应力、桥梁自振特性、桥梁运营性能等关键指标的测试结果进行梳理,对桥梁实际工作状态、安全承载能力的变迁情况进行分析。结果表明,桥梁经过近30年的服役后,尽管线路运营状态发生了较大变化,而且4次检定试验时采用的加载列车形式、测试内容都不尽相同,但关键测试指标均表明桥梁受力状态良好,桥梁整体性能和技术状态与成桥时相近。

连续钢构柔性拱组合桥梁设计研究

为了研究连续钢构柔性拱组合桥梁的设计,以聊泰黄河特大桥(121.26+236.49+121.26)m连续刚构柔性拱组合桥梁作为工程背景,结合该工程实际情况,对桥梁主梁、拱肋、横撑、吊杆、支座、主墩、承台等结构部件进行设计。通过检算,主梁承载力大于最大受压应力,并且桥梁主梁与拱肋挠度均没有超出规范要求,设计符合相关规范要求。

大跨度刚梁柔拱组合体系桥梁设计关键问题研究

大跨度刚梁柔拱组合体系桥梁是一种具有较好经济效益和结构性能的新型桥梁结构形式。文章针对不同荷载情况和结构特点,提出了相应的设计方法,以保障桥梁结构的安全性和可靠性,并通过对湖北省某梁式桥进行深入研究,得到左第二跨主梁右端支座与左边跨主梁跨中之间的轴力差值最大,反应谱差值为4688.3 N,时程相差4930.4 N,验证了大跨度刚梁柔拱组合体系桥梁的设计方法和理论在实际工程应用中的可行性和优越性。文章研究成果可为大跨度刚梁柔拱组合体系桥梁的设计和应用提供有益参考。

单片钢管混凝土拱桥梁稳定性分析

单片钢管混凝土柔拱刚梁组合体系桥梁可以有效改善大跨度梁桥跨中下挠以及开裂问题,同时可以减小主梁结构的建筑高度,但柔性拱的稳定性问题较为突出。为解决该问题,依托城市桥梁恒太河特大桥,建立空间有限元计算模型,进行弹性及非线性稳定分析。通过各种措施,有效的提高了柔性拱的稳定性,研究结果表明:采用双吊杆体系,以及在上弦杆之间设置斜撑杆可以有效提高空间拱肋的横向稳定性;随着平联杆截面尺寸的增加,结构的横向稳定性有所提高,但效果不显著;随着矢高或跨中上弦杆顶撑距的增加,拱座对结构的横向约束效应逐渐降低,结构的横向稳定性逐渐下降,但影响较小;对于跨度较大的柔拱刚梁钢管混凝土拱桥,有必要考虑初始缺陷的影响,对结构进行非线性稳定分析。

灌河特大桥连续钢桁-柔性拱主桥建造技术

连盐铁路灌河特大桥主跨(120+228+120) m连续钢桁-柔性拱,为全线跨径最大桥梁。灌河特大桥的主桥糅合拱桥与下承式桁梁桥的双重桥梁造型,整体线型平顺、外形优美、配比和谐、受力合理。本文综合考虑桥位地质、通航、地震及台风等复杂条件,全面探讨了钢桁梁-柔性拱桥设计及施工中的主要工艺,并对主桥下部基础与围堰施工、钢桁梁同步拼装、主桥不对称悬拼与合龙、抗台风措施、新型TLMD双调谐阻尼器和主墩消能阻尼防撞系统等制造及施工新技术和新工艺作了说明。研究成果可为同类工程的设计和施工提供经验和借鉴。

大跨度铁路下承式钢桁梁柔性拱桥稳定性研究

基于洪奇沥水道特大桥主跨为2×360m的大跨度下承式钢桁架柔性拱桥建立有限元模型,考虑结构的几何初始偏位、几何和材料的双重非线性以及温度因素,进行施工阶段和运营阶段的稳定性分析。结果表明:该桥失稳形式为拱肋整体面内失稳;仅考虑几何非线性时,结构的稳定系数降低10.53%;考虑几何和材料双重非线性时,稳定系数降低73.9%,并随几何初始偏位的增大进一步减小;拱肋施加1/3000—1/1000计算跨径的初始横向位移时,结构的稳定系数降低0.38%—5.66%;钢桁梁受材料非线性影响显著,拱肋次之,纵横梁最小;温度变化对结构的稳定性影响较小,当温度上升60℃时,结构的稳定系数增加0.72%,当温度下降15℃时,结构的稳定系数降低0.19%。各种因素下最不利稳定系数为2.39,桥梁结构总体稳定性良好。

沪通长江大桥天生港专用航道桥设计

沪通长江大桥天生港专用航道桥为刚性梁柔性拱桥,跨径布置为(140+336+140)m。主梁采用三主桁双层板桁组合结构,主桁采用华伦式桁架,焊接整体节点,桁高16.0m。铁路及公路桥面均采用正交异性板整体钢桥面,上层为公路桥面,标准宽度为33.0m,设双向2%横坡;下层为铁路桥面。主拱采用抛物线形,拱肋采用钢箱截面,截面高1.8m、宽1.2m。拱肋与主桁的上弦杆采用柔性吊杆连接,吊杆采用平行钢丝成品索,全桥共57组。主墩基础采用钻孔桩基础,墩身采用墩顶设置墩帽的单箱三室空心墩结构。设计采用了先梁后拱的指导性施工方案。

宜万铁路宜昌长江大桥主桥创新技术研究

宜万铁路宜昌长江大桥主桥采用(130+2×275+130)m连续刚构柔性拱组合结构,桥型方案为铁路桥梁首次采用,设计中针对结构构造、受力、施工等特点,采用了多项技术创新,包括桥梁结构、构造和材料等方面。

南沙港铁路洪奇沥特大桥主桥设计

南沙港铁路洪奇沥特大桥位于近海强风区,通过方案比选最终选择跨径为(138+360+360+138)m钢桁梁柔性拱桥作为桥式方案。钢桁梁采用高16m的2片主桁,桁间距15m,节间长度为13.5m和14m;采用水平向熔断型支座、纵向粘滞阻尼器、横向E型钢阻尼器的组合抗震措施;设计选用柔性吊杆;采用板式轨枕纵横梁无道砟桥面系,与传统的正交异性板有砟桥面系相比,桥面恒载由145kN/m降至70kN/m,节省了费用。为减小施工风险,在主跨设置临时支墩,并借助临时支墩悬臂拼装钢桁梁;将拱肋分成2个半拱,在钢桁梁上弦搭设支架卧拼拱肋,并借助扣塔扣索竖转拱肋。有限元计算结果表明该桥设计方案结构力学性能满足规范要求,设计合理。

高铁大跨度钢桁梁拱桥柔性拱安装抗风措施研究

新建银西高铁银川机场黄河特大桥主桁为2联3×168m下承式连续钢桁梁柔性拱结构,采用墩梁同步、先梁后拱的方案施工。为提高施工阶段吊杆的横向刚度,在基于风洞试验实测三分力系数的基础上,采用MIDAS Civil软件建立施工阶段的有限元模型,分析拱肋安装阶段的静风响应,基于分析结果提出了地锚式和自锚式2种横向抗风方案,并优化抗风方案。结果表明:在静风荷载作用下,合龙前柔性拱的杆件应力会超过规范容许值,且横向位移较大,将引起结构横向失稳;2种方案均能有效抑制柔性拱的静风响应,出于施工便捷的考虑,该桥采用自锚式抗风方案;对该方案的布索方式优化后,施工阶段柔性拱的最大静风应力减小到162.2MPa,满足规范要求。

宜万铁路宜昌长江大桥主桥结构设计

宜万铁路宜昌长江大桥主桥采用(130+2×275+130)m连续刚构柔性拱组合结构,具有整体刚度大、受力性能优越、施工方便的特点。主要介绍主桥的结构设计特点。

成贵铁路宜宾金沙江公铁两用桥主桥钢箱系杆拱桥设计

成贵铁路宜宾金沙江公铁两用桥为山区公铁合建桥梁,主桥为(116+120+336+120+116)m双层桥面拱桥。336 m主拱采用拱墩固结、拱梁分离的钢箱系杆拱,拱轴线为抛物线,矢跨比为1/3.36,拱肋采用钢箱结构,2片拱肋中心间距28.5 m。上层铁路桥面采用箱形边主梁、纵横梁体系的正交异性整体钢桥面板,主梁边箱内高3.0 m,内宽1.4 m;下层公路桥面采用工字形边主梁形式的正交异性板钢桥面;铁路桥面、公路桥面分别采用刚性吊杆和柔性吊索与拱肋连接,柔性吊索内穿铁路刚性吊杆。主桥基础采用3.4 m钻孔灌注桩,桥墩分为立柱与墩身两部分,上层立柱支承铁路主梁,采用预应力横梁相接,下层墩身支承公路主梁及主拱,采用钢筋混凝土横梁相接。采用空间有限元软件对该桥进行结构静力、稳定性分析,结果均满足设计要求。

宜昌长江大桥箱梁横向受力性能研究

宜昌长江铁路大桥为连续刚构柔性拱桥。基于8节点六面体单元与空间梁单元组合计算该桥箱形梁横向受力特性,并采用增设横隔板和横梁的方法,改善结构横向受力性能。研究表明,2种方法均能显著降低箱梁顶、底板横向弯曲正应力。传统平面框架分析法,不能考虑箱梁顶板荷载在桥纵向的传力方式,也不可能计算改善方案的横向应力,应当进行修正。