纳晴高速牂牁江特大桥总体设计与关键技术

纳晴高速牂牁江特大桥主桥为跨径1080 m的单跨钢桁梁悬索桥。主桥采用纵向低阻尼指数黏滞阻尼器+横向弹性抗风支座+跨中柔性中央扣+边缆限位拉索+竖向塔连杆的多重约束体系。加劲梁采用板桁结合结构形式,由钢桁梁和正交异性钢桥面板组成。桥塔采用门式框架混凝土塔,桥塔基础为超大直径3.8 m的端承桩+分离式承台。主缆采用标准抗拉强度1960 MPa的高强度镀锌铝稀土合金钢丝,跨度布置为(265+1080+435)m。吊索、柔性中央扣及限位拉索采用1960 MPa级镀锌铝稀土合金密封钢丝绳,索体外层由3层Z形异形钢丝环环扣合形成全密封结构,极大提高了缆索系统的耐久和抗疲劳性能。边缆设置限位拉索,有效限制了活载作用下边缆的竖向位移。该桥纳雍岸采用山区岩石地基复合型重力式锚碇,通过合理利用齿坎和岩石夹持效应,锚体工程量节省近20%。悬索桥加劲梁采用陡峻峡谷无起吊平台方案架设,有效解决了山区大跨悬索桥加劲梁吊装场地受限的难题。

大跨度公铁合建斜拉桥钢混板-桁组合梁关键节点空间受力特性

针对大跨度公铁合建斜拉桥—主跨808 m洪奇沥特大桥新型钢混板-桁组合梁的关键节点—辅助墩顶钢混节点,采用ANSYS软件建立钢桁-混凝土板组合梁部分节段细化的全桥多尺度有限元模型,分析边跨组合梁节点在受力最不利工况下的受力规律及传力特性,并讨论下弦杆等杆件截面等结构参数变化对节点受力、传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,边跨组合梁辅助墩顶钢混节点处钢结构最不利Mises应力为265.9 MPa,混凝土局部最大名义拉应力为9.2 MPa,导致局部开裂而受力转移至钢结构;在辅助墩顶局部负弯矩影响下,内外节点板处应力总体呈“倒V”形分布,混凝土顶面及底面分别呈“鞍形”及“倒鞍”形分布;节点处下弦杆(含管内混凝土)、竖杆分别传递77.86%和40.15%荷载,为纵向、竖向主要传力构件;混凝土桥面厚度变化对自身应力影响明显,其厚度和下弦杆截面面积对纵向传力比影响大,竖杆截面面积对自身竖向传力影响相对明显;混凝土厚度及下弦杆、斜腹杆、竖杆截面为节点受力、传力的主要影响因素,其系数在0.8~1.1时,组合梁关键节点各构件应力及传力比均较为合理。

公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性

以某主跨808 m的公铁合建新型钢桁-混凝土板组合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立局部组合梁细化的全桥多尺度有限元模型,分析其在不同工况下双层组合梁的受力传力特性和混凝土桥面板荷载分配比,并讨论混凝土桥面板厚度t_(b)、横梁刚度变化系数λ_(K)和钢与混凝土弹性模量比λ_(E)对组合梁受力传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,钢桁架最不利Von Mises应力为183.6 MPa,混凝土桥面板最大拉应力为5.3 MPa,均满足结构受力要求;沿纵向路径,钢桁架和混凝土桥面应力在节间横梁间均呈“波形”分布;上下层混凝土桥面板顶、底面应力沿横向近似呈“W”和“M”状分布,表明桥面板承受一定沿横向不均匀分布弯矩;公路及铁路混凝土桥面最大剪力滞系数分别为1.45、1.36,更宽的公路混凝土桥面剪力滞效应更显著;公路及铁路混凝土桥面分别承担上、下层结构57.46%~79.99%和33.21%~62.81%的轴向荷载,为组合梁的主要传力构件;混凝土桥面板的应力随t_(b)及λ_(K)的增大而增大,随λ_(E)的增大而逐渐减小;混凝土桥面每层平均荷载分配比ξ与t_(b)成正比,与λ_(K)及λ_(E)成反比;当t_(b)、λ_(K)和λ_(E)参数的取值范围分别为0.8~1.4、0.4~1.6以及4~10时,组合梁混凝土桥面应力及荷载分配比ξ较为合理。

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥方案构思与总体设计

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥采用(3×100+808+3×100)m超短边跨钢-混组合混合梁斜拉桥,一跨跨越通航水域。该桥公铁分层布置,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。主梁采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确、经济性好。中跨主梁采用板桁-箱桁组合结构钢梁,桥面结构参与主桁受力,具有高效综合性能。边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合梁,融结构受力和锚固压重于一体,叠合板采用32 cm厚预制板+40 cm厚现浇层。钢-混结合段采用“钢格室+承压板”构造,钢-混结合面位于桥塔向中跨侧4.6 m。桥塔采用H形混凝土塔,基础采用35根直径4.0 m的大直径钻孔灌注桩。斜拉索采用标准抗拉强度2000 MPa的平行钢丝成品索,最大规格为PES(C)7-547。索梁锚固采用副桁弦杆节点兜底钢锚箱结构,传力可靠、抗疲劳性能好。索塔锚固创新地采用自平衡交叉混合锚固技术,以适应大规格斜拉索锚固。钢桁梁采用“纵向分段、横向分区”制造、运输、现场吊装的施工方案。

大跨径刚性悬链桁架桥不带加劲弦顶推施工技术

针对悬链形上加劲连续钢桁梁桥建造,提出不带加劲弦多点同步顶推施工技术,在边跨设置拼装平台,在中跨设置临时墩,分段拼装,顶推钢桁梁,最后吊装合龙加劲弦。在施工中,设置大临结构,以减小钢桁梁的悬臂长度,适应了钢桁梁拼装及顶推装置布置的要求;采用同步控制系统与纠偏装置,解决了多点同步顶推与钢桁梁线性控制的难题;通过有限元仿真分析,验证了顶推过程的可行性;采用落梁法,解决了钢桁主梁合龙及加劲弦合龙的难题。

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。

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。

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。

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。

重庆白居寺长江大桥施工控制关键技术

重庆白居寺长江大桥主桥为主跨660 m的公轨两用双塔双索面钢桁梁斜拉桥。桥塔为空间曲线水滴形混凝土结构,采用爬模施工;钢桁梁为带边纵梁的倒梯形截面,利用桥面吊机进行对称悬臂施工。为确保成桥后的各项力学和线形指标满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立主桥施工阶段有限元模型,对塔顶偏位和应力、钢桁梁线形及斜拉索张拉进行施工监控。通过控制塔顶偏位以及关键断面应力,确保了钢桁梁施工中桥塔的安全;通过控制主桁和边纵梁的制造和安装线形,保证了钢桁梁成桥线形的控制精度;通过边、中跨1~5号索同步对称初张、6~20号索分级不对称初张及局部二次调索,提高了斜拉索的施工效率以及索力控制精度。施工监控结果表明:塔顶偏位最大偏差27 mm,钢桁梁线形最大偏差52 mm,斜拉索索力偏差在±5.6%内,均满足设计要求。

G3铜陵长江公铁大桥1600 t架梁吊机转场施工关键技术

G3铜陵长江公铁大桥主桥为(127.5+131+988+131+127.5)m斜拉-悬索协作体系桥,主梁为两主桁钢桁梁结构,采用三角形桁式,桁高13.5 m、桁宽35.0 m。根据主桥总体施工计划,主桥南、北岸钢梁采用1台1600 t架梁吊机(重约840 t)架设,在南岸钢梁Z32Z33架设完成后,需通过2艘1000 t浮吊将架梁吊机转场至北岸,北岸钢梁再利用1600 t架梁吊机进行架设。为保证1600 t架梁吊机顺利转场,在架梁吊机上增设牛腿并拆除架梁吊机部分构件,使其满足浮吊吊重要求,并通过建模计算得到架梁吊机重心位置,通过4根不同长度软吊带使浮吊吊钩与架梁吊机重心线重合。通过研究浮吊和运输船进场顺序、船舶站位及抛锚方案,解决了船舶抛锚空间交叉状态下的定位难题。结合BIM信息化监测平台对架梁吊机吊装过程中的倾角、转动等姿态进行动态监测,确保2艘浮吊之间纵、横向相对距离偏差均不超过100 cm,浮吊纵向绞锚水平移动距离偏差不超过100 cm,2艘浮吊在竖向下放、提升时竖向高差不超过50 cm,使架梁吊机安全转场至北岸。

海洋复杂气候多塔公铁同层斜拉桥主梁施工控制关键技术

珠海西江公铁大桥为(58.5+116+3×340+116+58.5)m公铁同层斜拉桥,两中塔塔梁墩固结,两边塔塔梁固结、塔墩分离。主梁采用单箱三室截面钢箱梁,总宽49.6 m,梁高4.676 m;全桥钢梁共划分为47个节段,标准节段长24 m;钢梁节段接头除顶板为焊接外,底板、腹板均为高强度螺栓连接。考虑既有施工机具和桥址环境特点,钢梁节段均为超大、超重、超高结构。边跨、次边跨钢梁节段最长80.25 m、最大吊重2600 t,利用大型浮吊吊装,通过“分段顶升(下降)、逐端合龙”的施工控制方法,3个大节段钢梁无折角拼接;中塔两侧主梁采用一侧钢梁节段吊装时另一侧配水袋压重的“小步快走,多轮次平衡”异步悬拼施工,将结构抗倾覆稳定系数控制在1.5以上;利用在中中跨合龙口施加主动顶推力结合改变合龙口结构构造的保障措施,实现大桥在高温条件下的高精度合龙。成桥结构内力、线形状态均达到设计理想状态。

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。

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。

双层斜拉桥主桥钢桁梁方案设计

广东省中山市香山大桥主桥为公路用双层钢桁梁斜拉桥,桥塔采用人字形混凝土塔,下设整体式钻孔灌注桩,斜拉索采用高强度锌-铝合金镀层平行钢丝索,约束体系采用带有纵向阻尼器的半飘浮体系。经比选,主梁采用2片N形主桁的钢桁梁结构;上弦杆和下弦杆采用带加劲肋的箱形截面,腹杆采用H形截面或带加劲肋的箱形截面,横梁均采用鱼腹式;边跨187.2 m范围内桥面采用混凝土桥面板起压重作用,其余上、下层桥面板均采用正交异性钢桥面板;主桥边跨以及部分浅滩区中跨梁段采用顶推施工,其余梁段采用大节段整体起吊悬臂拼装施工,标准吊装节段长度为25.6 m;节段间除弦杆上翼缘板和桥面板采用焊接外,其余均采用高强螺栓连接。相关结论为类似公路用双层钢桁梁斜拉桥设计提供了借鉴。

钢桁梁悬索桥十字接头焊缝工艺研究

随着焊接技术水平的不断提高,焊接接头的质量越来越可靠;十字接头焊缝设计越来越多地应用于大跨径钢桁梁悬索桥钢结构的关键传力部位。文章以牂牁江特大桥主跨1080 m的双塔单跨简支钢桁梁悬索桥钢结构制造为背景,通过钢桁梁悬索桥十字接头焊缝的设计要求,从坡口型式及尺寸、焊接方法、焊接材料、焊接规范参数及无损检测要求等方面,研究制定了钢桁梁悬索桥十字接头焊缝的焊接工艺及生产过程中焊接质量的控制措施,成功指导了本桥钢桁梁悬索桥十字接头焊缝的焊接生产,也为今后其它桥梁钢结构十字接头焊缝的焊接生产积累了经验。

钢桁梁斜拉桥横向结构体系设计

中山某特大桥主桥桥跨布置为(136+312+880+312+136)m,桥梁全长1776 m,为双塔钢桁梁斜拉桥。主梁采用双主桁+板桁结合结构。主桁桁宽42.2 m,是目前国内跨径最大、桥面最宽的双层公路钢桁梁斜拉桥。横向结构体系占比大,本桥的横向结构体系设计显得尤为重要。设计对横梁体系和纵横梁体系进行了研究,采用有限元软件ANSYS建立钢桁梁局部模型,对两种结构体系的竖向刚度、桥面板应力、U肋应力进行了对比分析,分析结果表明两种结构体系均满足要求。同时,借鉴同类钢桁梁斜拉桥的成熟经验,对两种横向结构体系的经济性进行比选分析,在节间距为12.8 m的情况下,经济性相当,节间距增大至14 m时,纵横梁体系经济性更具优势。由于边跨采用混凝土桥面板进行压重时,纵横梁体系中的主横梁受力较大,需要增大梁高,考虑到全桥景观效果的一致性,本桥横向结构体系采用横梁体系更优。

沪通长江大桥总体设计

沪通长江大桥位于长江下游,通行4线铁路和6车道高速公路。桥位处江面宽约5.8km,大桥需要跨越南侧的长江主航道、北侧的专用航道和中间的横港沙(浅洲)。主航道桥采用主跨1 092m的钢桁梁斜拉桥;专用航道桥采用主跨336m的钢桁拱桥;跨南、北岸大堤及横港沙区段采用跨度112m的简支钢桁梁桥。主航道桥6个桥墩采用沉井基础,其余各墩均采用钻孔桩基础;主梁使用新研发的Q500qE高强度桥梁钢;斜拉索采用极限强度2 000MPa的平行钢丝斜拉索。

坝陵河大桥钢桁加劲梁施工架设方案研究

首先研究了跨缆吊机架设法、缆索吊机架设法、桥面吊机悬臂拼装架设法和顶推架设法4种悬索桥钢桁加劲梁施工架设方法,根据坝陵河大桥的建设条件,综合考虑施工安全、质量、工期、环保和经济性等因素,推荐采用桥面吊机悬臂拼装架设法。在此基础上,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中的3种连接方式:全铰法、无铰逐次刚接法和有铰逐次刚接法,综合考虑施工安全、质量和工期要求,推荐采用有铰逐次刚接法。此外,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中架设前端吊索的牵引方案。最后,研究了靠索塔首次节段、标准节段以及合龙段等3个关键阶段的架设方案。桥面吊机悬臂拼装方案为我国西部地区大跨钢桁加劲梁悬索桥的设计和施工提供了1种新的方法。

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥预拱度设置

研究目的:目前,国内对于预拱度设置研究多集中于悬臂法施工的连续刚构及连续梁桥,对钢桁梁预拱度设置的研究则很少,而对钢桁梁斜拉桥预拱度设置的研究则几乎为零。本文对钢桁梁斜拉桥理想预拱度的设置方法进行研究探讨,为该类桥梁的设计与施工提供指导。研究结论:对于钢桁梁斜拉桥,将各上弦杆的长度调整量设置为变量,并将各上弦杆长度调整量对节点拱度或其它约束条件的影响向量组成带约束条件多元方程组,约束多元方程组解的范围,求解其最逼近的一组解便得到与理论值几乎完全一致的预拱度值。通过对理论解进行取整、合并与调整后便可获得结构较理想的预拱度。