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。

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。

哪吒大桥钢桁加劲梁跨中合龙方案分析

哪吒大桥为双塔单跨钢桁加劲梁悬索桥,主梁架设采用缆索吊装法,由两端向跨中合龙,合龙段施工常会出现加劲梁上、下弦开口量不等的现象,造成合龙困难或无法进行。为顺利合龙,采用有限元法仿真模拟桥梁施工全过程,通过计算对比分析牵拉和压重2种合龙方案的可行性。计算结果表明:采用牵拉方案所需牵拉力为1 560 kN,对上弦牵拉位置的桁片受力不利,且现场不具备施加该力的条件;采用压重方案所需加载重量为195kN,小于设计限载200 kN,采用压重方案是可行的。另外,合龙施工时需根据现场环境温度及时调整压重重量。哪吒大桥最终合龙方案采用压重方案,取得了较好的效果。

大跨度铁路悬索桥钢桁加劲梁设计

某大跨度铁路桥位于强震山区,采用主跨1060 m的上承式钢桁梁悬索桥,主桁采用华伦式桁架,桁宽30 m、桁高12 m,节间长10 m。结合强震山区铁路悬索桥的受力特点,加劲梁约束体系采用塔梁分离、塔墩固结的半飘浮体系,桥塔处纵向阻尼器与下平联设置在同一平面,桥塔和桥台处均设置相互协调工作的横向支座与横向阻尼器,并设置地震反压结构,在桥台端横梁中央设置局部受压支座,解决了大跨度铁路悬索桥抗强震、大风作用及轨道局部平顺性问题。钢桁梁主要构件采用Q370qD钢,局部构件采用Q500qD钢,主桁杆件和联结系杆件分别采用M30和M24高强度螺栓连接。加劲梁主桁上弦杆采用箱形截面杆件、焊接整体节点,下弦杆主要采用H形截面杆件、拆装式节点;上层通过交叉平联使箱形弦杆与钢桥面组成整体断面共同受力,下层采用H形弦杆与交叉平联组成镂空层,采用斜杆受拉为主的横联,解决了铁路悬索桥钢梁的疲劳问题,同时具有较好的经济性。结合场地及运输条件,加劲梁分区段采用顶推、原位拼装、缆索吊结合的方案施工,解决了山区大跨度悬索桥的施工难题。

哪吒大桥钢桁加劲梁架设方案研究

以哪吒大桥———钢桁加劲梁悬索桥为工程实例,详细分析了贝雷架架设法和缆索吊装法两种施工方案的可行性。通过对比计算贝雷架架设法施工方案与缆索吊装法施工方案对应的钢桁加劲梁受力性能,并考虑到哪吒大桥在钢桁加劲梁施工中采用刚接和铰接混合的施工方案、钢桁加劲梁在施工过程中位移变化较大等情况,得出哪吒大桥钢桁加劲梁安装采用缆索吊装方案是合适的结论。

局部构造对钢箱梁关键焊缝疲劳性能的影响分析

为给车辆荷载作用下钢箱梁的抗疲劳设计提供依据,对钢箱梁局部构造对其关键焊缝疲劳性能的影响进行研究。采用有限元方法计算了钢箱梁焊缝在单轮移动荷载下的应力曲线,在此基础上分析了纵向加强桁架对钢箱梁关键焊缝疲劳应力范围和疲劳损伤的影响。计算、分析表明,纵向加强桁架增大了钢箱梁临近区域顶板的竖向刚度,并改变了其临近焊缝细节的受力状态,这使得纵向加强桁架附近焊缝的疲劳应力和疲劳损伤远小于相同位置无纵向加强桁架的钢箱梁焊缝的值;局部构造差异对钢箱梁桥面关键焊缝疲劳性能的影响明显,在钢箱梁抗疲劳设计中应予以考虑。

高速铁路大跨钢桁加劲PC箱梁斜拉桥设计关键技术研究

为研究梁-桁组合结构在高速铁路大跨斜拉桥中的适应性,以西十高铁汉江特大桥(主跨420 m钢桁加劲PC箱梁斜拉桥)为背景,对该类桥梁的设计关键技术进行研究。分析加劲钢桁合理设置范围和高度、徐变变形控制措施、合理结构体系与支承体系以及合理成桥状态。结果表明:全桥设加劲钢桁可以有效减少主梁徐变变形;桥塔徐变对主梁工后变形影响较大,约占38%,而主梁徐变对桥塔塔顶纵向位移的贡献约占89%;适当增加梁高、塔高,可降低主梁徐变变形,但降低幅度不到10%;加劲钢桁内灌注混凝土可减小主梁跨中徐变变形27%,推迟铺轨时间90 d可减小主梁工后变形14%;边跨采用双辅助墩方案有利于提高结构整体刚度并改善塔、梁受力;主梁梁端位移及塔底弯矩均随墩梁间黏滞阻尼器阻尼系数C增加而减小,对于给定C值,速度指数α越小,梁端位移及塔底弯矩的控制效果越好;双辅助墩方案及塔偏梁拱的成桥状态较为合理。

贵黄高速阳宝山大桥超宽钢桁梁设计

贵黄高速阳宝山大桥主桥为单跨650 m钢桁梁悬索桥,桥面全宽36.6 m。通过对比分析山区建设条件下悬索桥不同梁型的优、缺点,加劲梁采用板桁结合钢桁梁,主桁中心桁高5.5 m,中心桁宽36 m,全桥共分为57个吊装节段;钢桁梁纵断面线形采用景观效果好、便于杆件制造的对称凸形圆曲线;根据剪力分布规律,主横桁腹杆采用对称W形布置;钢桥面板对接焊缝及下方纵梁均设置在轮迹横向分布频率最低的位置;销接式吊索锚板选择传力明确、便于焊接的外置式连接形式;结合该桥风洞试验研究结果,全桥布置3道永久下稳定板,跨中130 m范围布置临时上中央稳定板,以解决施工和成桥阶段加劲梁的颤振稳定性问题。

沪杭甬钱塘江新建大桥钢桁梁步履式顶推施工关键技术

沪杭甬钱塘江新建大桥主桥为主跨240 m上加劲连续钢桁梁桥。针对钱塘江航运条件限制、工期紧、顶推重量大等施工难点,钢桁梁采用双向顶推方案,并对顶推施工中钢桁梁是否携带加劲弦进行方案比选,确定选取不携带加劲弦的顶推方案。该方案采用“步履机+滑块”方式,从两岸向跨中方向进行多点同步顶推,其中杭州侧顶推总长520 m、总重20592 t。根据桥跨布置及结构特点,按每80 m顶推跨度设置1个临时墩;导梁为桁架结构,采用预抛高技术满足上墩要求;一般按4个节段为1个循环轮次进行顶推施工。施工过程中,采用竖向顶升力和水平输出力协同控制技术、顶推线形控制技术,将主墩和临时墩墩顶支反力控制在设计容许范围内,确保结构受力安全。

哪吒大桥结构设计及施工

江油市乾元山哪吒大桥是汶川地震后河南省援建四川灾区的交通基础设施项目,考虑桥址地形地质条件,特别是工期要求,采用主跨252 m的钢桁加劲梁的悬索体系,主缆选用4根成品索。按照规范要求分析不利荷载工况时结构静力学性能,结果表明结构满足安全性和可靠性要求。该桥主缆采用自由入鞍槽的方案,钢桁加劲梁采用6对临时双铰的缆索吊装方案施工。

悬索桥钢桁架加劲梁施工方法分析

以角笼坝大桥为实例,利用桥梁结构非线性仿真分析计算软件BNLAS,建立空间全桥模型,针对钢桁架加劲梁节段间四种连接方式进行分析计算,并对结果进行分析比较,从理论上得出施工中节段间仅在上弦设铰的连接方式最为合理,但对于跨度相对较小的悬索桥,考虑方便施工,可采用其它三种上下弦均连接的施工方式。同时,又对钢桁架加劲梁的吊装长度作了分析讨论,得出节段间在仅上弦设铰的连接方式下,吊装长度只能达到有限长度的结论。通过实测结果与计算结果的对比,验证了模拟分析计算结果的可信性。

平潭海峡公铁两用大桥简支钢桁梁制造关键技术

平潭海峡公铁两用大桥深水高墩区非通航桥采用80(88)m的双层结合简支全焊钢桁梁结构,钢桁梁采用带斜副桁的华伦式桁架结构,钢桁梁各构件及节段采用焊接连接。根据现场施工条件,钢桁梁采用工厂整孔全焊制造、海上整孔吊装技术施工。在钢桁梁制造施工中,简支钢桁梁铁路下横梁顶面通过剪力钉与不锈钢复合钢板焊接,采用螺柱焊接技术,实现了3种材质钢材的有效焊接;采用主桁上弦预压技术,缩短公路小纵梁及副桁弦杆,以减少上弦公路桥面系与主桁共同作用对横梁的不利影响。

无下加劲弦钢桁梁柔性拱力学性能

传统的钢桁梁柔性拱为提高结构刚度,一般采用下加劲弦,主要适用于悬拼的施工方案;取消下加劲弦之后,可采用顶推的施工方案,降低纵断面,减少工程总投资,其适用性更加广阔,但其结构力学性能将产生一定的变化。论文以合肥枢纽南环线跨合宁高速115+230+115 m无下加劲弦钢桁梁柔性拱为基础,对其结构设计和带拱顶推施工进行研究,深入分析了该结构整体及节点力学行为和车桥耦合振动特性,探讨了正交异性复合钢桥面板首次在铁路桥上的应用成果。本桥不仅为国内最大跨度无下加劲弦钢桁梁柔性拱,而且率先于铁路桥梁中使用复合钢桥面板,并在国内首创"带拱顶推,拱脚合龙"施工方案,对同类型桥梁设计施工具有较大的参考和推广价值。

大渡河瀑布沟水电站上游桥设计

大渡河瀑布沟水电站上游桥主桥为钢加劲桁梁悬索桥,桥梁布置为(16+190+16)m。其设计荷载为汽车-80级。简要介绍主桥的设计及分析。

山区特大跨径悬索桥跨缆吊机受力研究

桁式加劲梁由于其竖向刚度大、透风性能好而在大跨悬索桥中被采用,但山区特大跨悬索桥的加劲梁架设施工工艺一直是困扰其应用发展的因素之一。跨缆吊机架设法因其高空作业少、施工周期短而被用于山区悬索桥的加劲梁架设。为了保证安全,以山区特大跨径悬索桥钢桁加劲梁的架设安装为背景,采用ANSYS建立了跨缆吊机钢桁架的有限元模型,并从强度、刚度和稳定性方面对钢桁架进行了分析研究。结果表明:在最不利荷载工况下,跨缆吊机的钢桁架强度满足要求,最大应力为157MPa;钢桁架稳定性满足要求,第1阶失稳系数为12.1。

大跨度曲弦钢桁架拼装顺序研究

为有效降低曲弦钢桁加劲连续梁桥运营期间的下挠和箱梁开裂等病害,线形控制是施工过程中的关键问题之一。以郑阜高铁沈界1号特大桥为工程背景,采用Midas/Civil软件建立桥梁的三维有限元模型,并对其各施工节段进行仿真分析。通过比较各阶段的杆单元的变形及内力,从而确定更加合理的杆件拼装顺序。结果表明,方案Ⅰ所引起的下弦节点变形略低方案Ⅱ。随着桁架长度的不断增长,待拼接杆件的竖向变形逐渐增大,并在跨中处达最大值。两种悬拼方案下的桁架待拼杆端部的竖向下沉位移存在较大的差异。竖向位移是上平联杆件安装过程中的主要控制因素。方案Ⅰ中大部分杆件产生的变形和内力均低于方案Ⅱ。

悬索桥钢桁加劲梁栓焊节点疲劳试验研究

悬索桥钢桁加劲梁栓焊节点处汇交杆件多,构造复杂,受力集中,为复杂的空间受力结构。介绍根据疲劳损伤理论确定疲劳试验荷载的过程,设计并制作1︰1.9的缩尺模型,对该模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明:在完成循环加载200万次后,模型上各测点的应力状态稳定,没有发生开裂、损伤、疲劳裂纹萌生现象,且标准疲劳荷载作用下结构应力水平较低,小于我国规范规定的疲劳容许应力,因此该桥的栓焊节点结构在使用寿命期间及正常养护维修情况下,不会发生疲劳开裂,能够满足设计要求。

PBL加劲型矩形钢管混凝土组合桁梁桥设计

高速公路跨线桥黄延桥为(24+40+24) m连续刚构体系PBL 加劲型矩形钢管混凝土组合桁梁桥。该桥主梁采用矩形钢管桁架和混凝土行车道板构成的组合桁梁;桥墩采用Y形双肢矩形钢管混凝土树状桥墩,下设菱形承台+钻孔灌注桩基础。在负弯矩区下弦杆和Y形桥墩的矩形钢管内设置PBL纵肋并灌注混凝土,形成PBL加劲型矩形钢管混凝土断面,以提高杆件承载力、改善受压钢管局部屈曲性能。为提高该桥PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的承载力、改善节点的失效模式,采取主管内灌注混凝土和支管与主管同宽两项优化措施。混凝土桥面板通过上弦闭口PBL开孔预埋钢板连接件与主桁相连。桥墩通过纵、横向呈方格网络集中布置的PBL开孔钢板与承台固结。