公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

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。

西十高铁汉江特大桥主桥设计

西十高铁汉江特大桥主桥为主跨420 m的梁桁组合结构双塔斜拉桥,采用半飘浮体系。主梁采用钢桁加劲PC箱梁,梁高3.0 m,桥面全宽17 m。PC箱梁采用C55混凝土,单箱四室等高截面,加劲桁采用渐变三角桁式,材质为Q370qE钢,桁高9.4 m。斜拉索采用标准抗拉强度1770 MPa的镀锌平行钢丝,双索面扇形布置。桥塔采用花瓶式钢筋混凝土框架结构,塔高186.5 m,基础采用∅3 m的钻孔灌注桩,按长短桩设计。结构受力分析结果表明:该桥力学性能指标均满足相关规范要求,整体刚度性能优越,具有良好的颤振稳定性,设置的风嘴能有效抑制涡激振动,采取加劲钢桁上弦杆灌注混凝土、延迟铺轨时间等措施能有效控制主梁的收缩徐变,桥面线形满足铺设无砟轨道的要求。

大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术研究

以重庆市新九中路主线桥为研究对象,提出大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术。考虑到箱梁顶推过程中临时墩受力情况,得出最优的临时墩布置方案,并采用钢管立柱形式连接临时墩。按照最大顶推跨径的0.6~0.8倍,加工具有变高度工字形断面的导梁结构,并通过预埋段浇筑、导梁横连、高强螺栓拧紧等方式实现导梁整体安装。在临时墩上方放置滑道和滑块,完成顶推滑动装置的整体搭建。借助多台智能步履式千斤顶和电子计算机自动控制平台,进行多点同步箱梁顶推施工,并通过带有纠偏导向轮的限位装置实现顶推施工纠偏处理。根据施工结果,运用该顶推技术建设完成的箱梁梁体中线偏差总是低于2 mm,很好地满足了大跨度桥梁工程箱梁施工要求。

公铁混层布置双层箱桁组合梁建造技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为49+144+320+144+49 m双塔竖琴索面半漂浮体系斜拉桥,公铁混层对称布置,下层桥面中间布置双线无砟轨道高速铁路,两侧布置双向4车道城市主干路,上层桥面布置双向8车道城市快速路。主梁采用双层带挑臂箱桁组合梁,结构形式新颖,构造较复杂,为研究其受力性能,建立精细化实体节段模型开展局部应力分析,并结合沿途水运条件,研究了主梁运输方案及对应的安装方案。计算结果表明:带挑臂箱桁组合梁设计合理,上、下层桥面板局部应力较小,节点位置未出现较大的应力集中现象,公路桥面横桥向挠跨比满足规范要求;带挑臂箱桁组合梁桥面空间布置合理,具有良好的经济性,可为今后公铁混层合建桥梁提供借鉴。

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%。

德清门户型人行景观桥梁设计

德清门户型人行景观桥梁为三跨等高变宽刚构钢箱梁桥,平面呈多段圆曲线布置,桥南侧设置一倾角为10°的钢管桁架拱门,拱门辅以吊索与梁体相接。介绍了该桥的设计要点,包括桥跨布置、结构形式、附属设施、景观设计、施工步骤示意及结构分析要点,可为类似景观桥梁的设计提供借鉴。

跨文化遗产河流超大钢箱梁桥施工技术

目前钢箱梁桥梁的安装一般采用吊装法,而超大钢箱梁因为尺寸、重量大,一般采用分段分节吊装的方式,分段处需要设置临时支墩作为临时支撑。对于跨文化遗产河流的钢箱梁桥,因保护文化遗产河流的需要,不能在河道以及其保护范围打设钢管桩、灌注桩,也不可设置临时便桥或临时工作墩,导致通常采用的分段吊装法不适用。对跨文化遗产运河超大钢箱梁桥施工关键技术进行研究,采用深化设计技术、智能化制造技术以及免临时支架的超大钢箱梁安装技术,保证了工程质量与施工安全,保护了跨文化遗产运河。

蒙华铁路洞庭湖特大桥主桥钢梁架设关键技术

蒙华铁路洞庭湖特大桥主桥为主跨406m的三塔斜拉桥,主梁采用钢箱-钢桁组合结构。其中,下部钢箱梁宽21m,中心处梁高2.5m;上部钢桁梁采用华伦式布置,节间长14m,桁高12m。该桥主梁采用"先箱后桁"的方案施工,先安装下部钢箱梁,钢箱梁合龙后,在其顶面分组安装钢桁梁。边跨钢箱梁采用顶推法架设;主跨钢箱梁采用悬臂拼装法架设,钢箱梁节段利用300t架梁吊机整体吊装,在主跨跨中采用主动合龙方式合龙。上部钢桁梁杆件采用上弦杆制造长度修正、分组架设(5个节间为1组)、多个调整口合龙等技术施工,完成钢桁梁杆件拼装,并实现精确合龙。

芜湖长江公铁大桥主桥抗风性能试验研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的钢箱桁组合梁斜拉桥。为确定该桥在施工期和运营期的抗风安全性,对其开展抗风性能研究。分别进行主梁节段模型、桥塔气弹模型、全桥气弹模型及并列拉索风洞试验,研究该桥在成桥状态及最不利施工状态的风致响应。结果表明:施工和成桥状态下,该桥主梁的颤振临界风速均远大于颤振检验风速,颤振稳定性较好;不同风速下均未观测到明显涡振,涡振性能满足规范要求;设计风速内,不同来流偏角下桥塔均未发生驰振及影响施工的大幅涡振,动力稳定性良好;实桥风速达到84.0m/s时主梁仍未发生颤振、横向屈曲、扭转发散等静力失稳现象,也未发现影响施工的涡振和大幅抖振;最不利工况下,下游拉索在风速37.4m/s时即出现一阶大幅尾流驰振,设置刚性连接杆可以有效抑制尾流驰振现象。

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥钢梁架设关键技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588 m的双塔双索面高低塔箱桁组合梁斜拉桥,该桥钢主梁采用箱桁组合结构。主桥钢梁节段船运至桥位,在主墩墩旁搭设简易钢支架,采用1000 t浮吊吊装、拖拉滑移法架设主墩墩顶节段钢梁;拼装800 t变幅式桅杆起重机后双悬臂架设钢梁至辅助墩;辅助墩墩顶钢梁采用800 t浮吊吊装架设,桥面架梁吊机再悬臂架设钢梁至边墩,将边墩墩顶钢梁分层叠放后再依次用架梁吊机吊装就位;中跨合龙段利用无为侧架梁吊机提升,采取部分斜拉索索力调整、桥塔墩墩顶顶推纵移、温差调整等措施,实现了高精度、快速顺利合龙。

芜湖长江三桥主桥边墩钢梁架设技术

芜湖长江三桥主桥为主跨588 m双塔双索面非对称矮塔斜拉桥,主桥钢梁为三角形桁式的双主桁箱桁组合结构。边墩钢梁节段包含每个边墩墩顶位置及相邻主跨侧铁路梁、公路梁节段,共计4个节段。为克服吊装有效作业空间小、水浅浮吊无法站位、地层特殊顶推临时墩设置困难等不利条件,结合钢梁节段结构和尺寸,边墩钢梁节段采用800 t变幅式架梁吊机悬臂架设。首先架梁吊机前移站位于梁端,采用非标准站位将待架钢梁节段按特定次序叠放至墩顶及墩旁托架上;然后架梁吊机后退至节点正上方,采用标准站位提升安装主跨侧铁路梁、公路梁;最后架梁吊机后退至节点后方,采用非标准站位结合“等长吊带+不等高吊耳”吊装技术完成剩余边墩墩顶梁段安装。梁段提升时,为避让已预置梁段及既有构筑物,采用了汽车吊辅助分次拼装斜杆及竖杆技术。边墩钢梁采用的架梁吊机标准站位及非标准站位吊装架设技术,安装工序简单,对位精度高,成本经济。

芜湖长江公铁大桥主桥钢梁架设方案

新建商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为(99.3+238+588+224+85.3)m的钢箱板桁结合梁斜拉桥,主梁上层为板桁结合,下层为钢箱结合钢桁梁。该桥钢梁划分为89个铁路面梁段单元和94个公路面梁段单元,采用分段吊装施工,钢梁架设采用"浮吊辅助架设墩顶节段+桥面架梁吊机悬臂架设"的总体方案,设中跨合龙口。首先利用浮吊起吊,采用支架法架设2号和3号桥塔墩墩顶的3个钢梁节段,然后在公路桥面上各安装2台桥面架梁吊机进行双悬臂架设,悬臂架设至辅助墩前方时,利用浮吊起吊安装辅助墩墩顶钢梁节段;当悬臂架设至边墩前方时,采用"浮吊+支架"辅助桥面架梁吊机悬臂架设边墩墩顶钢梁节段;最后利用2号墩侧架梁吊机提升中跨合龙段进行中跨合龙。

三塔斜拉桥钢箱钢桁结合梁架设测量技术

蒙华铁路洞庭湖特大桥主桥为(98+140+406+406+140+98)m三塔双索面钢梁斜拉桥。主梁为钢箱钢桁结合梁,钢箱梁处于结合梁的下部,主桁下弦和钢箱顶板焊接连接。边跨主梁采用顶推施工,中跨主梁采用悬拼施工,最后在跨中合龙,主梁架设采用“先箱梁后桁梁”的施工技术,为确保架设精度,采用钢梁架设专用加密控制网并精密联测设置基准点的方法;对加工误差累积管理以控制钢梁制造误差;以固定仪器、人员和点位的测量方式控制边跨顶推落梁精度;采用差分极坐标和闭合水准法精密控制钢箱梁拼装误差;采用差分三维坐标法控制钢桁梁转角和预留调整口轴向偏差。

铜陵公铁两用长江大桥主桥钢梁设计

铜陵公铁两用长江大桥主桥为(90+240+630+240+90)m五跨连续钢桁梁斜拉桥,上层布置6车道高速公路,下层布置4线铁路。该桥采用飘浮体系,在主梁和桥塔间设置阻尼装置;主梁采用板桁结合钢桁梁,3片主桁,N形桁架,单片主桁杆件的最大杆力为62 500kN;主桁采用全焊接桁片结构,单片主桁每2个节间为1个单元,桁高15.5m,节间长15m;公路、铁路桥面均采用密布横梁的正交异性钢箱桥面板;索梁锚固采用锚箱式,将斜拉索直接锚固在节点板下部;在铁路桥面系的钢箱梁内采用素混凝土集中压重;主桁采用桁片式架设方案,最大吊重约330t。

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥钢梁设计

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的非对称矮塔斜拉桥。为适应该桥塔矮、索平以及主梁水平轴力大的特点,主梁采用双层桥面箱桁组合结构钢梁,下层为整体钢箱以承担大部分主梁恒载及铁路活载,上层为板桁组合结构以承担剩余恒载及公路活载。主桁采用三角形桁式,桁高15m。斜拉索锚固于下弦杆件,单个钢锚箱内锚固2根最大索力为16 000kN的斜拉索。公路桥面系采用正交异性钢桥面板,铁路桥面系采用封闭式整体钢箱桥面。针对运营状态下在辅助墩处出现支座负反力的情况,采取部分铁路桥面结合梁及箱内压重的措施。钢梁架设采用箱桁同步成桥的方案。

某核电站穹顶模块吊装预案设计分析

为降低核电站穹顶吊装施工风险,保证核岛建造质量,结合第三代核电站工程实际,针对穹顶薄壁、整体模块质量大、对接精度高、吊装要求严格、构件重心与形心偏离等特点,设计钢箱梁吊具及焊接H型钢桁架吊具两套预吊装系统,采用多吊点垂直起吊方案。基于Ansys有限元分析软件,对吊装方案进行分析评价。结果表明:钢箱梁吊装方案吊具结构难以满足大型穹顶吊装要求,焊接H型钢桁架吊装方案吊具结构质量轻、造价低,强度刚度好。桁架吊装系统整体最大等效应力273.761 MPa,小于材料许用应力值;最大位移21.9 mm,符合起重机设计规范要求的挠度值,满足刚度要求;三阶屈曲系数均大于2,吊装系统稳定性良好。分析数据验证吊装系统参数设计基本合理,吊具结构设计可行。

钢桁腹式混凝土组合箱梁的扭转效应分析

结合钢桁腹式混凝土组合箱梁的结构特点,基于薄壁箱梁扭转理论,推导出组合箱梁闭口断面的混凝土顶底板和换算钢腹板的扭转翘曲应力表达式,进而推导出组合箱梁约束扭转控制微分方程;利用初参数法求解微分方程,并分析出翘曲双力矩以及扭转翘曲正应力随梁跨的变化规律。通过有限元模拟分析,将有限元值和理论值进行比较,结果吻合良好。研究表明,翘曲双力矩在集中扭矩作用处达到最大值,并且衰减速度很快,使得该处箱梁截面的翘曲应力达到最大值,箱梁的翘曲双力矩在远离集中扭矩作用处几乎为零,翘曲正应力也几乎为零;有限元数值与理论数值的差值百分比在10%以内,说明本文建立的理论计算方法合理可行。

济阳黄河公铁两用特大桥桥位及桥式方案比选

济阳黄河公铁两用特大桥是济南至滨州铁路的关键控制性工程,结合沿线控制因素,对该段落内的3处桥位进行技术经济综合比选,与规划G308共通道跨越黄河的公铁合建桥位方案节省通道资源、与主河槽水流夹角小,行洪条件好,同时符合济阳站设站条件,最终确定为推荐桥位。在该桥位上,根据防洪、通航及构筑物等限制条件,确定了主河槽中采用(228+240+300) m不等跨布置孔跨方案。结合跨度、桥位处机场限高要求,提出了钢桁梁矮塔斜拉桥、上加劲连续钢桁梁及钢箱梁矮塔斜拉桥3种公铁两用特大桥主桥的桥式方案,孔跨布置均为(72+144+228+240+300+132+84) m。通过对结构受力、施工、接线条件及技术经济性等多个因素比选分析,发现3个桥式方案均能满足结构功能需求,但钢箱梁矮塔斜拉采用公铁同层,虽然降低了公路桥面高程,但公路接线条件差,上加劲连续钢桁梁刚度最大,但用钢量也大,经济性差,最终推荐采用公铁分层的钢桁梁矮塔斜拉桥方案。

主跨588 m非对称矮塔公铁两用斜拉桥设计研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥受建设条件限制,主桥设计为主跨588m的非对称矮塔斜拉桥。主梁采用双层桥面箱—桁组合结构钢梁,下层铁路桥面为钢箱结构,上层公路桥面为密横梁体系的正交异性钢桥面板结构。该主梁结构具有强箱弱桁的受力特性,解决了该桥塔矮、索平以及主梁水平轴力大的问题。斜拉索采用抗拉强度2000MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,以承受高达1.5×10^4kN的斜拉索轴力。将斜拉索锚固于主梁下弦,使斜拉索获得相对较大的倾角从而提高结构体系刚度。芜湖侧桥塔墩基础采用平面尺寸为65m×35m的大型设置沉井基础,克服了该侧桥塔墩基础深水、裸岩的困难建设条件。