铁路桥钢横梁吊装施工技术要点

钢横梁因自身施工特点对吊装施工工艺、施工技术和施工质量要求较高。该文以跨营运韩原铁路的某铁路特大桥为例,对钢横梁施工前吊装设备准备、技术方案设计等进行计算阐述,并从吊装施工的工期安排、试吊、正式吊装及永久固结框架墩等方面对钢横梁吊装施工技术要点进行探讨,保证施工安全、提高施工效率。旨在为类似工程施工提供参考。

集聚式多锚头钢横梁制造工艺研究

池州长江公路大桥主塔采用花瓶形,塔柱间钢横梁采用集聚式多锚头箱形结构,每个钢横梁上最多有10对锚固点(20个锚头)。通过对集聚式多锚头钢横梁的结构特点分析,确定了合理的横梁块体组装焊接顺序;通过焊接工艺评定试验确定了与母材匹配的焊接材料和焊接参数,保证了焊缝质量;通过对拼装胎架、锚箱精度控制、焊接变形控制等关键项点研究和有效技术措施的应用,确保钢横梁的外形尺寸符合标准和规范要求;先孔法栓接技术的实施,可大幅提高桥位钢横梁拼装效率。

超大复杂多曲面桥塔横梁制造技术研究

为进行南京仙新路过江通道工程主塔超大复杂多曲面桥塔横梁制造,通过开展不同分段方案对比、板单元制造精度控制技术、节段整体拼装工艺、过程测量技术、吊装存放方案设计等一系列关键流程技术研究,重点采用先进的计算机辅助设计软件进行细化设计模拟、反变形船位焊接机器人系统进行高质量焊接、三维激光高精度过程监测,最终实现复杂多曲面薄板的桥塔横梁制造,不但为异形桥梁钢结构制造积累了一定的经验,同时也向未来的异形桥梁制造技术的发展和创新提供了新的思路和方向.

密集冷却工艺对大梁钢组织和性能的影响研究

利用Fotric-288型热成像仪、Leica DMIRM型光学显微镜、Z600电子拉伸试验机和TIME5310型里氏硬度计研究分析了密集冷却线改造前后M610L大梁钢温度分布、组织和性能的变化。研究结果表明2250热连轧产线冷却线由常规层流冷却改造为密集冷却后,热轧卷在卷取前操作侧和传动侧的边部温降降低了30%~40%,热轧卷两侧边部温降基本对称;热卷的晶粒得到了明显细化,细化程度在8%~16%;密集冷却改造后,热卷宽度方向的硬度和拉伸性能波动得到了降低,性能均匀性得到了明显地提高。

新建高速铁路上跨营业线装配式框架墩设计与施工关键技术

新建潍烟高速铁路龙口特大桥以装配式框架墩跨既有龙烟铁路。每个框架墩由2个混凝土墩柱和1个钢横梁组成,墩柱为矩形截面,采用C40混凝土,基础为矩形承台+钻孔桩基础;钢横梁为单箱单室箱形截面。墩柱与承台结合段设置钢锚板,在承台内预埋螺栓与钢锚板进行锚固;在墩柱顶部预埋连接钢板、螺栓,墩柱的主筋穿过钢横梁底板预留孔一定长度。墩柱预制前先焊接外包钢板、加劲肋、剪力钉并在制墩台座处完成安装,墩柱模板安装及钢筋绑扎验收合格后浇筑混凝土;按设计完成预埋件定位施工;采用650 t履带吊在天窗点内吊装预制墩柱,后浇C50补偿收缩混凝土实现墩柱与承台的连接;钢横梁在工厂整体加工,运至现场采用650 t履带吊在天窗点内吊装,后浇C50混凝土实现墩柱与钢横梁的连接。

基于无人机影像的门式墩转体施工监测方法

钢横梁的转角监测是门式墩转体施工监测的重点,传统测量工具和固定相机存在布置不便、视野单一、角度偏小的缺点,导致监测精度和效率较低。为解决这一问题,提出了一种基于无人机影像的转体施工监测方法,以九漳特大桥工程为例开展研究。首先,利用无人机悬停拍摄钢横梁转体施工过程,转换成灰度图像。其次,利用DIC法追踪每一帧图像特征点的位置,通过特征点连线的夹角测量转体角度。最后,针对无人机自身抖动而造成的图像畸变和测量误差问题,提出基于三维重构的无人机运动校正方法,从图像像素点恢复的三维坐标中计算转角。结果显示,DIC法获取的特征点坐标经过三维重构法校正后能够测量出正确的转角,证明了本文方法对于钢横梁转角监测的有效性,为门式墩转体施工监测提供了新思路。

钢板组合梁小横梁体系与大横梁体系的对比研究

以跨径3×35m的三主梁钢板组合梁为研究对象,比较了小横梁体系与大横梁体系钢板组合梁的优缺点,分析了两种体系在结构设计、主要计算结果、主要材料用量方面的异同,并给出了部分改进措施和建议。

高烈度震区铁路斜拉桥桥塔横梁构造设计研究

为显著改善高烈度震区H形混凝土桥塔的抗震性能,以8度震区包银铁路主跨260 m斜拉桥为例,采用Midas Civil软件建立全桥动力分析模型,分别对采用混凝土横梁、钢横梁、波形钢腹板横梁和直钢腹板横梁四种横梁构造形式的桥塔进行抗震分析及技术经济比选。研究表明:相比混凝土横梁方案,钢横梁和钢腹板组合横梁方案在横向地震下桥塔塔柱响应弯矩降幅16.8%~20.7%,横梁响应内力降幅23.9%~52.2%,但纵向地震下桥塔响应内力变幅较小;钢横梁和钢腹板组合横梁方案用钢量增加,但改善了结构受力,塔柱配筋率大幅减少,造价均低于混凝土横梁方案,其中钢腹板组合横梁方案造价最低,考虑到波形钢腹板相对直钢腹板具有更好的抗剪屈曲性能,最终推荐采用波形钢腹板组合梁的横梁构造方案;遵循“弱化响应,强化抗力”的设计理念对混凝土桥塔波形钢腹板组合横梁地震作用下的内力响应规律和构造设计进行研究,为高烈度震区斜拉桥桥塔抗震设计提供一种新思路。

G3铜陵长江公铁大桥桥塔设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中系数,以指导钢锚梁加劲板设计。桥塔塔柱采用支架法和爬模法施工,上、下横梁均采用支架法与塔柱异步施工。

高强度钢板梁类件拉延工艺补充及成形参数优化

针对高强度钢板汽车防火墙横梁拉延成形过程存在的拉裂、起皱等问题,提出了一种具有平缓特征的工艺补充面设计方法。应用三维CAD软件对工艺补充部分进行了优化设计,并建立了横梁拉延成形模拟的有限元模型。利用DYNAFORM软件对其拉延过程进行了模拟,分析了板料尺寸、拉延筋的分布、压边力大小、凹模上圆角大小等参数对高强度钢板横梁拉延成形的影响。模拟结果表明,平缓特征的工艺补充面改善了横梁拉延成形时板料成形状态,横梁在拉延成形过程中未出现拉裂、起皱等缺陷,成形后板料最大变薄率在30%以内,满足生产工艺要求。生产实践验证了该拉延工艺的可行性。

天津西南环线铁路钢横梁框架墩设计

当前,新建铁路临近市区或车站地段,往往铁路密集、纵横交错,新建线路与既有铁路、公路小角度交叉的情况不可避免;加之临近车站时线路纵断面抬高困难,需严格限制上跨线路的结构建筑高度。钢横梁框架墩的建筑高度较低,而横向跨度相对较大,是此类工点较好的解决方案。本文介绍了钢横梁框架墩的结构特点,分析比较了不同的墩顶固结方式,并总结了设计注意事项。

南京江心洲自锚式悬索桥桥塔设计

介绍了南京江心洲自锚式悬索桥桥塔基础、塔身、桥塔钢横梁的设计情况以及桥塔的稳定性分析。

600 MPa级元宝梁用钢冲压开裂原因分析

为解决元宝梁冲压开裂问题,用OM和SEM等仪器与ABAQUS有限元仿真软件对600 MPa级元宝梁用钢冲压开裂原因进行了分析.结果表明:600 MPa级元宝梁用钢化学成分、力学性能与冷弯性能均满足标准要求,金相组织为准多边形铁素体与少量珠光体的混合组织,不存在带状组织;开裂件断口形貌呈现出明显鱼骨状形貌,钢板中心分层,两侧分布起源于中心分层并沿同一方向扩展的三角形台阶状断口,不同形貌断口均属于韧性断裂,而断口整体形貌显示材料在断裂前没有发生缩颈过程.利用ABAQUS软件对"先冲压再压边工艺"与"先压边再冲压工艺"两种工况进行有限元分析,结果显示:先冲压再压边工艺边部应力集中更严重,边部节点应力超过了材料抗拉强度从而导致撕裂现象的发生;由"先冲压再压边工艺"改为"先压边再冲压工艺"后元宝梁冲压开裂率由50%降至0,材料边部变形均匀,未见缩颈与开裂现象发生.

热轧780MPa级超高强大梁钢的热变形行为研究

针对我国载重汽车用大梁钢屈服强度低,影响汽车轻量化设计问题,利用MMS-300热力模拟试验机对780MPa级大梁钢进行了单道次压缩实验。结果表明,铌和钛的高温析出物对位错和晶界的钉扎作用和固溶铌的溶质拖曳作用是引起实验钢奥氏体难以发生动态回复和动态再结晶的主要原因,实验钢的动态再结晶激活能达到446.92kJ/mol。通过数据回归建立了实验钢的变形抗力数学模型,该模型具有良好的精度,为超高强大梁钢的稳定化工业生产提供了理论依据。

钢桁桥横梁裂纹病害原因分析与处治对策

某钢桁桥在运营十余年之后，支承行车道板的横梁相继出现裂纹。通过对该桥梁裂纹病害分布和发展情况以及钢横梁在外荷载作用下受力的研究，分析钢桁桥裂纹病害的原因并提出整治措施。钢横梁的裂纹分布和发展具有很强的规律性，伸缩缝处横梁的裂纹相对其他部位出现的早而且严重；产生裂纹的原因与构造细节和车辆活载作用有关，属于疲劳裂纹；对局部构造进行加固改造可有效减小应力峰值，延迟疲劳裂纹的出现。应力集中和疲劳是导致钢桁梁出现裂纹的主要内因，桥梁的长期超负荷运营则是裂纹病害发生和发展的外因，提出的增设加劲板方案可以有效改善桥梁的局部受力情况，并在一定程度上可延缓裂纹的出现和发展。

下承式密布横梁体系钢-混组合桥受力状态研究

对客运专线上1座96m跨度的下承式密布横梁体系钢桁-混凝土组合桥进行空间、平面有限元计算分析，并设计制作了比例尺为1：6的全桥模型，分3个阶段进行模型试验，以考察桥梁的位移和应力状态，分析混凝土板不同结合方式对结构受力的影响。研究结果表明：空间有限元分析结果与试验结果较吻合；下弦杆受到轴向拉力和较大的面内弯矩作用，各节间最大应力出现在节间中点附近；节点横梁最大应力发生在横梁2的下翼缘，节问横梁最大应力发生在位于端节间中部的小横梁上；混凝土板顺桥向整体受拉，并在竖向集中荷载作用下产生弯曲变形；全结合模型大部分节间内的桥面板参与主桁共同作用的程度为55％左右，半结合模型桥面板的参与程度为42％-43％；桥面板与下弦杆结合能够增加桥面板的参与程度，减轻下弦杆荷载，减少节点横梁尤其是靠近桥头横梁的面外弯曲；对桥梁进行初步设计时，主桁杆件的位移与内力可按照1个等效的平面刚架计算，下弦杆的等效刚度由原下弦杆截面和混凝土桥面板截面组合而成，桥面荷载可转化为均布荷载施加。

510L汽车大梁钢生产工艺控制试验研究

为减少510L汽车大梁钢由于成分波动而导致的性能变化,应用低碳加高锰及微合金化元素的化学成分的设计思路,利用控制冶炼工艺及轧制工艺试验生产钢板。试验结果显示:试验生产的510L汽车大梁钢板的化学成分在标准要求范围内;轧制以后组织为铁素体和珠光体,各项力学性能指标都在标准的要求范围之内。

下承式钢桁半结合桥桥面系的受力状态及改善方法

针对下承式钢桁半结合桥横梁的面外弯曲和混凝土桥面板受拉的问题,以64和96 m下承式钢桁半结合桥为例,对3种现浇混凝土板施工方法桥面系的受力状态进行计算和分析比较。结果表明:采用由跨中向两端逐个节间固联纵、横梁后再浇筑混凝土板的方法,可使横梁的面外弯矩大幅度减少。据此提出预制板不设纵梁和待混凝土预制板全部上桥就位并释放横梁面外弯曲后再固联纵梁与横梁的2种施工方法。采用这2种施工方法可以基本消除一期恒载作用下横梁的面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力,如果再加上压重等措施,则可进一步消除或减少二期恒载和活载引起的横梁面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力。

大跨径钢管拱桥梁主拱肋间钢横梁的应用实践

大跨径钢管拱桥梁主拱肋间横梁是连接左、右拱肋的主要装置,为了使左、右拱肋连接成整体,可采取钢筋混凝土横梁或钢横梁方案。通过工程实践,总结阐述了大跨径钢管拱桥梁主拱肋间钢横梁的优势,并对比分析其与钢筋混凝土横梁的经济社会效益。

正交异性钢桥面横梁疲劳性能研究

为研究正交异性钢桥面横梁的疲劳性能,以某钢桁梁柔性拱铁路桥为背景,设计制作了2个正交异性钢桥面横梁足尺模型试件,试件材料、构造细节和制作工艺等与实桥一致,2个足尺模型试件进行静载和高周疲劳承载试验,并与钢桥面试件的有限元计算结果进行对比分析。研究结果表明:横梁腹板两个不同半径的切口圆弧相交处为疲劳裂纹易发处,试件1在此处产生了疲劳裂纹;横梁腹板切口处的裂纹对局部区域有一定影响,但对钢桥面试件的整体刚度和钢桥面横向受力性能影响不大;试件1和试件2的疲劳试验结果显示:横梁腹板切口处应力循环200万次时的疲劳强度都超过71 MPa,建议该类铁路钢桥面疲劳设计可采用Eurocode3规范规定的71级。