南京仙新路长江大桥主桥结构设计

南京仙新路长江大桥主桥为跨径1760 m的单跨钢箱梁悬索桥,主缆垂跨比1/9,边跨跨径580 m,边中跨比0.33。该桥上、下游各设1根主缆,单根主缆由169股127∅5.4 mm镀锌铝高强钢丝索股组成,采用PPWS法施工,钢丝标准抗拉强度2100 MPa。吊索与索夹采用销接式结构,跨中设置柔性中央扣索,短吊索设置关节轴承。主索鞍采用宽鞍槽单纵肋铸焊结合构造,散索鞍采用底座式全铸结构。加劲梁采用扁平流线型封闭整体钢箱梁,总宽31.5 m,梁高4 m,顶板与U肋之间采用双面埋弧全熔透焊接。桥塔采用门形混凝土结构,总高277.3 m,其上横梁为预应力混凝土结构,外包N字造型钢结构;桥塔基础采用直径2.8 m钻孔灌注桩。南锚碇采用外径65 m圆形地下连续墙基础;北锚碇采用沉井基础,平面尺寸70 m×50 m,高50 m。对结构进行静力分析及抗风性能理论和试验研究,结果表明:结构强度、刚度均满足规范要求;在加劲梁上设置0.67 m高中央稳定板、两侧风嘴处设置1 m宽水平稳定板后,大桥的颤振、涡振等抗风性能均满足要求,且具备一定的阻尼储备。

三星堆古蜀文化遗址博物馆大型螺旋坡道结构设计与分析

三星堆古蜀文化遗址博物馆中庭的螺旋坡道采用钢箱梁结构体系,最大半径28.7m,水平投影长度118.5m。介绍了大型螺旋坡道结构体系选型和边界条件的对比过程,采用通用计算软件MIDAS Gen建立多尺度整体模型考虑螺旋坡道和主体结构的相互作用,通过静力分析和反应谱分析考察螺旋坡道在不同荷载作用下的承载能力和变形,并采用有限元软件ANSYS建立分析模型进行连续倒塌分析。结果表明,螺旋坡道采用钢箱梁结构具有较好的整体刚度,静力荷载和地震作用下坡道的应力和变形均满足规范要求,并具有较好的抗连续倒塌能力。

某不规则多层长途汽车站结构设计及分析

某不规则多层长途汽车站工程主要由长途客运站、公交首末站、换乘连廊及站台雨棚组成。长途客运站主体结构采用框架-剪力墙结构+张弦梁屋盖。换乘连廊采用单排柱柱顶铰接的排架结构。主要介绍了具有多排斜柱、扭转不规则、楼板大开洞、凹凸不规则等多项不规则的长途客运站的抗震性能设计、屋面张弦梁结构设计;分析了钢箱梁+钢筋混凝土Y形分叉柱的换乘连廊的结构特点;剖析了钢箱梁考虑剪力滞效应和受压局部稳定影响的有效截面宽度的计算及Y形分叉柱与横梁、Y形分叉柱柱墩支座选型的设计要点。分析结果表明,所采取的合理结构设计确保了结构安全。

深中通道泄洪区非通航孔桥主梁设计

深中通道泄洪区非通航孔桥总长6.05 km,分布于伶仃洋大桥及中山大桥2座通航孔桥两侧。泄洪区非通航孔桥采用等跨连续梁布置,4~6跨一联。主梁设计过程中,首先进行110、120、130 m三种跨径方案比选,确定采用最经济的110 m跨径方案。然后针对结构形式,提出预应力混凝土梁、钢-混组合梁和钢箱梁3种方案,从力学性能、经济性和施工风险等方面综合考虑,最终推荐采用钢箱梁方案。钢箱梁采用外形简洁流畅的封闭式断面,有利于后期维养;考虑全线景观效果,主梁高度取4 m,高跨比为1/27.5;横隔板间距取2.5 m,采用实腹式横隔板和框架式横肋的组合式设计,使箱室内部通透性更好;钢箱梁采用Q420qD钢和Q345qD钢2种材料。钢箱梁施工采用适合海上长大桥梁的大节段预制+现场拼装的施工方案。

横州飞龙大桥主桥设计

横州飞龙大桥主桥为(100+2×185+100)m波形钢腹板连续刚构桥,主梁为单箱单室波形钢腹板组合箱梁,桥面宽13 m,中支点梁高10.9 m,跨中及边跨梁端梁高4 m。腹板采用1800型波形钢腹板,相比传统1600型腹板具有更高的整体屈曲应力;波形钢腹板防屈曲构造采用内衬混凝土和纵、横向加劲肋混合布置的方式,减少了内衬混凝土长度,减轻了结构自重;波形钢腹板与顶板采用长孔型开孔板连接件,与底板采用外包型连接,提高了结合部施工便捷性和耐久性。主梁采用波形钢腹板悬臂自承重施工工法,先边跨后中跨合龙,采用研发的钢架吊篮与智能吊机组合的挂篮形式,提高了施工效率。

基于双向渐进结构优化算法的预制拼装箱梁剪力键设计研究

为研究单项和多项荷载组合作用下节段预制拼装箱梁接缝处剪力键受力状况,以郑州南四环全预制装配高架桥为背景,采用Abaqus软件和双向渐进结构优化(BESO)算法,建立典型箱梁节段分析模型,研究剪力键在单位轴力、剪力、扭矩、弯矩和不同荷载组合作用下的布置规律。结果表明:轴力作用时剪力键应布置于顶板;剪力作用时剪力键应布置于腹板和底板;扭矩作用时剪力键应布置在顶板、腹板交接处和腹板外侧;横桥向弯矩作用时剪力键应布置于顶板、腹板下侧和底板;竖向弯矩作用时,剪力键应布置于顶板翼缘。轴剪组合作用下,当剪力占比小于50%时,轴力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比达95.24%时,剪力对剪力键布置起控制作用。弯剪组合作用下,当剪力占比超过4.76%时,剪力对剪力键布置起控制作用;当剪力占比小于0.50%时,横桥向弯矩对剪力键布置起控制作用。扭剪组合作用下,当剪力占比超过0.10%时,剪力对剪力键布置起控制作用。预制拼装箱梁剪力键布置受荷载类型及荷载组合影响显著,应考虑不同位置剪力键的实际受力状况进行设计。

某高速公路钢-混组合梁桥设计分析与研究

钢混组合梁结构是充分利用钢梁与混凝土的组合性能的优势,提升了桥梁结构安全、经济、美观等综合性能。以具体的钢混组合梁结构设计项目为例,桥面板为混凝土桥面,桥面板底设置2根槽型钢箱梁,通过剪力钉连接桥面板与槽型钢箱梁,横向是通过内横撑和箱间横梁连接,主要是从结构总体设计、结构的验算和施工工艺方法三个方面对钢-混凝土组合梁结构进行设计分析研究,结果表明该组合梁结构合理、安全可靠;进一步利用大型桥梁专用软件Midas/Civil建立钢-混凝土组合梁结构的有限元空间梁格模型并进行分析,理论计算结果表明,钢混组合梁桥力学性能满足规范设计要求;钢箱梁在制造加工、运输、吊装等过程中整体稳定性和刚度均满足要求。

桥梁钢箱梁腹板设计研究

为达到强化桥梁整体性能的目的,以某公路桥梁四跨变截面钢箱连续梁桥结构为例,结合某桥梁工程项目的基本情况,详细总结了案例工程项目中桥梁钢箱梁腹板设计方案,并对其中的结构设计思路、部件计算等相关内容展开进一步研究。最终的结构验算结果证实,该研究提出的桥梁钢箱梁腹板设计方法有助于提升案例桥梁的整体稳定性,值得进一步推广。

狮子洋通道钢-混组合梁桥结构选型研究

狮子洋通道全长约35 km,为高速公路+城市道路双层复合过江通道,过江段采用双层桥梁方案(上层为高速公路,下层为市政道路),多处主线桥设计采用50~80 m跨径桥梁,主梁采用钢-混组合梁结构。通过对简支和连续体系进行比选,该项目采用结构简支、桥面连续的结构体系,并配合暗帽梁的设计方案;通过对工字形钢板组合梁、整体式钢箱组合梁、波形钢腹板组合梁、钢桁腹组合梁、分体式小钢箱组合梁进行比选,选择分体式小钢箱作为该项目钢-混组合梁的钢主梁形式;通过对结构受力性能、经济性、施工便利性、运输便利性和对变宽路段的适应性等综合分析比选,钢主梁采用4片主梁方案,该方案有利于设计、制造及施工标准化,结构受力更合理、造价更经济。从施工场地、设备、工期和安全性等方面分析,该项目施工采用标准化加工钢结构、工厂化预制混凝土桥面板,在桥位上通过湿接缝和集束式剪力钉形成组合结构的方案。

揭惠铁路跨梅汕高铁特大桥槽箱组合梁设计

揭惠铁路跨梅汕高铁特大桥跨径布置为2×72 m,采用半径600 m曲线跨越梅汕高铁,具有曲线半径小、转体跨度大且建筑高度受限等特点。桥型方案比选中,槽形梁桥具有建筑高度低、结构轻巧、造型优美、降噪效果好、断面空间利用率高等优点,为较优方案,但槽形截面为开口截面,抗扭刚度弱,而箱形截面具有良好的抗弯抗扭截面特性,将2种截面组合形成新型结构——槽箱组合梁,在抗扭承载能力要求小的梁段采用实腹式槽形截面,在实腹式槽形截面抗扭承载能力不足的梁段采用整体式箱形截面,该结构融合了槽形截面自重轻、箱形截面抗弯抗扭能力强的优点。揭惠铁路跨梅汕高铁特大桥中墩50 m范围采用箱梁,为保证列车建筑界限,箱内净高8.35 m、净宽7.0 m,剩余95.2 m均为实腹式槽形梁。结构受力分析验证了新型结构的可行性,并在工程实际运用中产生了良好的经济及社会效益。

钢箱组合梁拱桥真实温度荷载模式及响应分析

大跨径钢-混凝土组合结构桥梁中,由于两种材料热学性质和构件日照情况不同,会产生明显的非线性温度分布与复杂的结构响应。采用基于环境实测气象参数的构件温度场精细化模拟方法,分析一座钢箱组合梁拱桥的温度场及响应情况。结果表明:大跨径组合结构桥梁具有显著的温度异步性,真实温度场与规范的规定有所不同,朝向与材料不同的各个构件之间温度荷载及响应差异较大,其中,西侧钢梁的温度应力超过了32 MPa,对组合截面中桥面板的影响尤为值得关注。

新型钢箱梁与桁架组合结构人行天桥设计

针对位于城市高架下方的人行天桥结构高度受限的情况,以杭州市两座人行天桥工程为例,对其结构进行了设计与分析,介绍了该两座天桥设计应遵循的原则,并结合工程特点及设计难点,对其桥梁结构方案进行了研究,在充分考虑景观效果的前提下,对两座天桥进行了总体设计,主桥上部结构均采用了钢箱梁与桁架组合结构,既达到了美学效果,又保证了结构的安全可靠,具有很好的推广价值。

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。

珠海十字门国际会展中心二期双层大跨结构设计

针对会展中心双层大跨重载的特点,采用了刚度大、净空大、现场焊接量少、舒适度更好的钢箱梁方案。为避免腹板壁厚过大,创新性的采用了加劲薄腹板钢箱梁,提出“翼缘屈服先于腹板、腹板屈服先于屈曲”的延性破坏模式,并用有限元和足尺试验验证其可行性。考虑大跨梁轴力、大跨钢牛腿向下偏移等影响,确定了大跨梁、钢支座、钢牛腿、落地支承柱等关键构件的设计方法和内力。利用大跨钢箱梁刚度大、整体性好、现场焊接量少的优势,施工单位创新性的将轻钢屋面系统、主结构系统、机电管线系统全部在地面拼装集成好,然后再一并整体提升,为大跨项目装配式提供了新思路。通过概念设计与分析计算相结合的方法,使结构各项指标及构件内力均控制在合理范围内,结构抗震性能良好。

七里河独塔双索面斜拉桥设计研究

随着人们对和谐自然环境的重视以及可持续发展观的创立,现代桥梁的建设,不仅要满足“安全、快捷”的功能要求,也应重视工程建设、运营与自然环境的和谐统一。结合位于江北新区中央商务区核心区域的七里河(88+22+20) m独塔双索面斜拉桥,重点对该桥梁的结构设计及其结构静力要点进行分析,可为类似项目工程参考。

上跨铁路站场咽喉区连续钢箱梁设计与施工

呼和浩特市巴彦淖尔路快速路跨越跨呼和浩特西站场咽喉区,共需跨越16股道,为选择合理桥型方案,尽量减少对运营铁路和地面道路的影响,分别对顶推连续钢箱梁、转体斜拉桥方案进行比选,并介绍连续钢箱梁结构设计和顶推施工步骤,建立了有限元模型,对桥梁运营及施工阶段结构受力进行分析。研究结果表明,顶推连续钢箱梁方案经济合理,结构受力满足规范要求,为同类型桥梁设计及施工提供参考。

钢混组合箱梁桥方案设计技术研究

钢混组合箱梁在抗扭刚度、整体稳定性及施工方面具有较大的优势,国内对该结构的细部设计并未给出具体的设计指南。文章结合国内外规范及工程实例总结了钢混组合箱梁方案设计的控制因素,给出了主梁高跨比、腹板构造、梁宽与间距、加劲肋设置及横向连接系的构造设计方法,系统总结了钢混组合箱梁方案设计计算时对抗弯、抗剪、抗扭的设计要求,得出结论:曲率小于0.3rad时必须考虑曲率对弯矩的增大效应,使结构设计安全可靠。该结论可为后期该类结构的工程应用提供参考。

武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁(由钢箱梁与钢箱结合梁组成)斜拉桥,桥面总宽48m。中跨主梁采用整体式钢箱梁,由钢主梁、正交异性钢桥面、钢箱梁横隔板组成。中跨钢主梁高4.5m,设置4道纵腹板。钢箱梁横隔板边侧货车道采用实腹式、中间轻车道采用镂空的桁架式,横隔板间距2.5m。通过参数匹配设计优化正交异性钢桥面的抗疲劳性能。边跨主梁采用钢箱结合梁,由槽型钢主梁与混凝土预制板通过湿接缝与剪力钉结合为整体。边跨钢主梁高4.06m,除顶板外的断面布置与中跨钢箱梁一致。针对钢箱结合梁墩顶负弯矩区混凝土板拉应力大的问题,采取控制混凝土预制板存放龄期、选择合适的预制板结合工序及顶落梁、湿接缝处理、加强结合板配筋等措施。钢箱梁与钢箱结合梁混合面设于桥塔中跨侧18m,通过构造细节处理使2种主梁结构传力安全、可靠。

海文跨海大桥设计关键技术

海文跨海大桥是中国首座跨越地震活动断层的跨海桥梁,主桥为独塔半飘浮体系斜拉桥,跨径布置为(230+230)m,跨断裂带引桥为57~60 m不等跨径的简支钢箱梁。针对项目强震、强风、强腐蚀等复杂建设条件,该桥主梁采用自重轻、抗风性能优、疲劳耐久的STC轻型组合扁平钢箱梁结构;桥塔采用承台无系梁的横向“人”字形塔、环向预应力锚固系统;通过与沉井方案比选,提出桥塔基础采用超大直径4.3 m的钢管复合桩,以解决强震作用下基础的受力与微风化花岗岩地质施工的难题;采用提出的钢-STC钢箱梁简支桥面连续构造、三维可调节的钢垫石支撑技术方案,以解决跨断裂带钢箱梁日常行车舒适性与强震下桥梁易修复的难题。开展钢箱梁简支桥面连续构造理论及荷载足尺模型试验、1∶20主桥振动台模型试验、抗风模型风洞试验等相关研究,验证了结构的可靠性及适应性。

常泰长江大桥主航道桥结构体系及钢梁设计

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m的公铁两用斜拉桥,上层为高速公路,下层为城际铁路与普通公路(采用非对称布置)。该桥首次采用温度自适应塔梁纵向约束体系,该体系采用塔梁分离、塔墩固结形式,塔梁之间设置支座和纵向阻尼器,有利于降低梁端位移和桥塔内力;辅助墩采用压重+锚索方案,以消除活载负反力。主梁采用N形桁式两主桁钢桁梁结构,桁宽35 m,有利于控制偏载对结构线形的影响,主桁及桥面系构件采用Q500qE、Q420qE、Q370qE钢;主桁上、下弦杆件采用箱形截面,腹杆采用箱形、H形或王字形截面;主桁节点处设置组合式横梁;上层桥面采用纵横梁体系正交异性桥面板,与主桁形成板桁组合结构;下层桥面采用整体钢箱桥面,与主桁形成箱桁组合结构;索梁锚固采用双腹拉板式钢锚箱结构。整体结构及桥面系局部分析结果表明,结构设计满足规范要求。