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。

连续刚构桥箱梁底板预应力钢束张拉径向力研究

为了研究连续刚构桥底板预应力钢束张拉径向力的大小,在经典径向力计算公式的基础上,考虑底板预应力钢束的布束范围以及实际桥梁尺寸,对不同跨径范围内的5座桥梁进行径向力参数敏感性分析。研究发现,无论何跨径,当底板曲线抛物线指数从1.5、1.8到2.0变化时,径向力变化均有较大差别;其次,考虑定位误差以及“以直代曲”的施工方法对径向力的影响,修正了经典径向力计算公式。研究结果表明,不同跨径下径向力增大系数不同,径向力的大小与施工段长度的划分成反比,防崩钢筋应分区域差异设置。相关研究可较为准确地计算径向力的大小,能为下一步的连续刚构设计工作提供参考。

某高墩大跨连续刚构桥主墩优化设计研究

选择合理的桥墩型式是降低高墩大跨连续刚构桥造价的有效措施.以瓦厂特大桥的设计为背景,将原设计主墩采用的组合墩墩型,优化成单肢空心薄壁墩,通过建立各墩型的空间有限元模型,进行对比分析.结果表明:两种主墩墩型的梁部应力水平相当;单肢空心墩稳定性优于组合墩;在最大双悬臂施工状态下,采用单肢空心薄壁墩强度安全系数较组合墩小,但成桥后安全系数相当;采用单肢空心薄壁墩经济性优于组合墩,能大幅节省造价,在施工质量与工期方面具有明显的优势.研究结果可为今后山区同类的桥梁提供一定的借鉴和参考意义.

钢混组合梁连续刚构桥施工控制影响因素研究

以浙江省宁波市舟山港跨海大桥北通航孔桥工程为项目背景,采用Midas civil软件建立桥梁有限元模型,选取结构几何形态参数、截面特征参数、时间特性参数、荷载参数和材料特性参数作为施工控制参数,并考虑桥梁施工工艺进行施工控制参数敏感性分析。分析结果表明,采用支座顶升施工工艺的钢混组合梁连续刚构桥,在成桥阶段结构线形和结构应力易受预应力钢束初始控制预应力和混凝土重度这两类施工控制影响因素的影响;在施工过程中采用支座顶升施工工艺调整桥梁结构线形,会导致初始控制预应力参数和年平均相对湿度参数敏感性分析结果在支座顶升位置处发生突变。研究结果可为钢混组合梁连续刚构桥的施工控制提供参考依据。

大跨度曲线UHPC连续刚构箱梁桥的设计研究与实践

以上海市松江区外下洋路油墩港桥为研究对象,研究基于UHPC的大跨度曲线连续刚构桥的总体设计和构造设计;结合体内及体外预应力布置方式,研究节段箱梁及下部桥墩的装配化施工方案。分别建立空间梁单元模型和整梁空间实体单元模型进行计算分析,并对计算结果进行对比分析。分析结果表明空间实体单元模型的应力分布与空间梁单元相比趋于均匀,采用空间梁单元模型的计算结果进行分析验证偏于安全,结构受力完全满足要求。该工程首次提出采用钢结构横隔板代替传统混凝土横隔板,钢结构横隔板构造简单,便于节段箱梁的预制施工。从空间实体单元模型计算结果来看,钢横隔板与UHPC横隔板的作用效果基本一致,满足结构整体受力性能的需求。

大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥内衬混凝土参数优化设计研究

波形钢腹板组合梁桥因具有“手风琴效应”逐渐成为大跨度桥梁发展的新方向,为研究内衬混凝土参数对波形钢腹板预应力混凝土(Prestressed Concrete,PC)连续刚构桥抗剪性能的影响规律,采用ANSYS软件建立波形钢腹板PC连续刚构桥有限元模型,通过对比实测数据与数值模拟数据验证了该有限元模型的准确性,并分析了内衬混凝土参数对波形钢腹板剪力及承剪比的影响规律,通过研究可知,内衬混凝土长度、厚度、厚度变化率3个参数的适宜取值分别为9.5 m、0.5 m和0.3。相关结论可为大跨度波形钢腹板PC连续刚构桥的设计和施工提供一定参考。

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72)m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。

混合梁刚构桥钢-混结合段的构造优化与试验

为了研究钢-混结合段的破坏模式及承载力,为局部构造优化提供依据,采用有限元模型分析钢格室高度变化对结合段受力的影响,设计制作2个结合段缩尺模型,分别测试现有工程和优化后的结合段在压剪耦合作用下的受力性能,得到结合段的受压极限承载力和破坏模式。研究表明:钢格室高度的变化对结合段后承压板承担的轴力比例的影响不大;现有工程的结合段的极限破坏状态由钢梁过渡段控制,钢梁过渡段和结合段的安全储备系数分别为3.30和6.65;优化后的钢-混结合段,钢格室高度降低1/3,局部钢板厚度减小1/3,其极限承载力仍高于钢梁过渡段,且安全储备系数为5.58。在设计混合梁刚构桥的钢-混结合段时,建议合理降低钢格室的高度,且将U形开孔剪力板改为O形开孔剪力板,以提高对填充混凝土的面外约束效应。

高速铁路下承式连续刚构-拱组合桥的冲击系数研究

以某高速铁路下承式3跨连续刚构-拱组合桥为依托,基于有限元理论和多体动力学理论建立车-桥耦合动力分析模型,进行20组轨道不平顺、75个速度共1500种工况的下承式连续刚构-拱组合桥边跨梁、中跨梁、拱肋和吊杆主要构件冲击系数的变化规律及分布特征研究,并对得到的冲击系数进行曲线拟合。结果表明:连续刚构-拱组合桥主要构件在不同位置处冲击系数存在差异,边跨梁的冲击系数大于中跨梁;列车出桥侧边跨梁跨中冲击系数最大,其值为1.131,中跨梁跨中最小,其值为1.020;桥梁中跨1/4位置处的梁、拱肋和吊杆的冲击系数相对较大,且从大到小依次为吊杆、拱肋、梁。相比现行铁路桥梁设计规范中全桥取同一个冲击系数,本文得到的冲击系数拟合式能准确计算桥梁不同构件的冲击系数,可用于桥梁主要构件的设计。

杭温铁路主跨216m钢混刚构连续梁桥总体设计及技术创新

新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥采用(100+216+100) m钢混刚构连续梁桥跨越楠溪江。该桥主跨采用钢混混合梁形式,中跨跨中82 m采用单箱双室钢箱梁,其余主梁采用单箱单室混凝土梁;钢梁与混凝土梁之间通过4 m长的钢混结合段连接;刚臂墩采用矩形空心墩,基础采用钻孔灌注桩基础。该桥混凝土主梁采用悬臂浇筑施工,跨中钢箱梁部分采用工厂制造、桥面吊机整体吊装的方式施工,极大地缩短了工期;采用“一端先永久连接,另一端精确配切合龙”的方法进行大尺寸、大质量钢箱梁的整孔吊装合龙,很好地解决了钢结构之间“硬合龙”的难题;将墩高较矮的主墩由刚臂墩替换为带支座的常规桥墩,减少了结构的超静定次数,更有利于结构的受力;相比于已在铁路箱形混合梁中较为成熟的有格室前后承压板式钢混结合段,本项目采用了带PBL连接件和剪力钉的有格室后承压板方案很好地实现了力的顺畅传递;体外预应力索的设置有效地减小了连续刚构桥后期徐变变形大的问题。

广佛肇高速公路北江大桥施工关键技术

广佛肇高速公路北江大桥主桥为(115+215+115)m连续刚构桥。主梁为单箱单室箱梁,顶板宽16.25 m,底板宽8.15 m,梁高4.2~12.8 m,设计采用C60混凝土。基础均采用钻孔灌注桩和分离式承台,主墩为双薄壁墩,过渡墩为花瓶墩。针对桥址处河床无覆盖层,且存在串珠状溶洞地质条件,主墩钻孔桩位处的溶洞采用钢护筒跟进、片石黏土回填及混凝土回填等方式组合处理。针对裸岩地质条件,33号主墩分离式承台采用连体式错位型钢板桩围堰配合旋挖钻铣槽法进行施工;32号过渡墩采用钢板桩打入强风化岩一定深度,对基底岩溶裂隙进行注浆处理后,并以岩石作为支撑结构进行施工。为减小混凝土箱梁开裂风险,通过多种参数配合比试验,研制低收缩、低徐变C60混凝土,大幅提升混凝土工作性能、力学性能及耐久性能,且经济效益明显。

波形钢腹板自承重组合刚构桥施工过程分析

为了提高波形钢腹板组合梁桥建设的安全性及经济性,腹板自承重的悬臂浇筑逐步发展为该桥型特有的施工方法之一。针对波形钢腹板自承重施工方法,以跨径55m+100m+55m的葛溪大桥左线1号桥为背景,基于有限元分析获得了施工过程中各施工段的构件受力特点及腹板稳定性,根据分析结果在实桥受力关键部位布置测点,进行施工过程现场测试,验证了施工方法的适用性,并提出了相应的优化措施。研究结果表明:波形钢腹板自承重悬臂施工过程中,施工主体结构安全,应力分布合理;钢混过渡截面为钢及混凝土构件的受力关键位置,施工时应分别采取措施给予加强;临时横撑的布置可有效避免波形钢腹板发生整体倾覆,且为了提高安全系数,横撑应尽量靠近上、下翼缘板布置。

铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段静力试验研究

为研究大跨度铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段的力学性能,以新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥主桥为背景,基于原桥节段有限元模型研究钢-混结合段的应力分布及传力特性,并基于缩尺模型试验对钢-混结合段承载能力、变形性能等进行分析。结果表明:刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段传力较为顺畅,钢-混结合段钢结构、混凝土结构纵向应力横向分布不均匀系数分别为0.72~1.42、0.63~1.31,钢-混结合段内纵向应力横向分布不均匀现象较过渡段更为显著;后承压板在传力过程中起着重要作用,结合段通过后承压板、剪力钉及PBL连接件分别可传递约56.4%、27.4%、16.2%的轴力,钢-混结合段中1.5 m钢格室段及2.5 m伸长段中钢结构分别将28.3%、15.3%的轴力传递给混凝土;结合段在1.8 P(P为设计荷载)作用下仍处于弹性工作状态,具有足够的承载能力,钢、混凝土强度安全系数分别不小于2.7、2.4;钢-混结合段挠度与三次多项式相符较好,变形较为平顺。

高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部受力行为分析

为分析高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部位在施工与运营过程中的应力状态,采用建立施工全过程杆系有限元模型,计算施工及运营阶段内力与位移,同时考虑钢管与管内核心混凝土、管外拱脚混凝土接触面双重滑移效应,建立墩-梁-拱结合部位实体有限元模型并通过现场实测应力验证模型准确性的方法,探究结合部位的钢-混凝土界面滑移规律与空间应力分布状态。研究结果表明:拱肋钢管与拱脚混凝土、核心混凝土间最大相对位移值分别为1.1,1.2 mm,在设计时宜增加隔板或剪力钉以改善钢与混凝土协同受力;结合部位应力基本处于规范限值内,在过人洞处出现应力集中,倒角处最大拉应力达3.81 MPa,可设置必要的构造钢筋抑制斜向裂缝的发展;拱脚顶面混凝土出现应力集中,且远超规范限值,建议将拱脚混凝土替换为钢纤维混凝土。研究结果可为连续刚构-拱组合桥施工安全提供参考。

高速铁路大跨度混合梁连续刚构设计关键技术研究

广湛高铁采用(109+2×200+109)m混合梁连续刚构跨越西江主航道,主梁采用预应力混凝土梁+钢混结合梁的混合梁形式,与预应力混凝土连续刚构相比,减轻了结构自重,降低了主梁弯矩和剪力,提高了桥梁跨越能力;跨中采用钢混结合梁,减小了因混凝土收缩徐变对结构后期变形的影响,改善了结构受力和高速行车条件。钢混结合段为钢主梁与预应力混凝土主梁的连接构造,是混合梁桥关键传力部位,根据刚构桥的钢混结合部受力模式,设置于主梁受力较小位置,采用有格室后承压板式结合部构造。通过对钢梁截面分析比选,采用符合结构受力特点、经济性较好的槽形钢箱混凝土结合梁,并对槽形钢梁超高腹板稳定性、空腹桁架式横隔板构造等关键技术进行研究。建造方案推荐采用挂篮悬臂浇筑混凝土梁,钢梁采用整体吊装安装,混凝土桥面板采用分块预制,可有效保证施工工期。

成达万高速铁路渠江特大桥主桥桥式方案研究

成达万高速铁路渠江特大桥跨越渠江,为新建成都—南充—达州—万州高速铁路重点控制工程。结合线路、行洪、通航、环保等情况,提出(128+248+128) m连续刚构部分斜拉桥、(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥、(128+248+128) m连续刚构拱桥3种主桥桥式方案,分别从桥梁的景观效果、经济性、施工难度、技术创新性、碳排放及后期养护维修等方面进行综合比较,(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥具有景观好、经济性能优、碳排放少及具有技术创新等优点,选定其作为推荐桥式方案。该桥建成后,将为高速铁路桥梁智造提供一个方向,为同类桥梁设计提供借鉴。

广州沥心沙大桥复合防撞装置抗撞性能分析

广州沥心沙大桥主桥为(55+85+55)m T形刚构桥,由于发展需要,将该桥跨越的航道等级由Ⅲ级提升至Ⅰ级(通行3000 DWT船舶)。为提高该桥的防撞能力,提出采用一种固定式波折钢板-钢覆复合防撞装置。该装置主要由钢面板、波折钢板、聚氨酯芯材、GFRP防护层和方形橡胶垫块构成。为分析船舶撞击下该装置的耗能能力和防护性能,以主桥18号墩的防撞设计为背景,将该装置设置在承台,采用有限元软件LS-DYNA建立船-复合防撞装置-桥的碰撞模型,进行船桥碰撞动力计算分析,研究船艏、复合防撞装置及承台损伤情况。结果表明:设置复合防撞装置后,桥梁结构响应明显减小;钢面板是主要的耗能构件,发挥出良好的缓冲吸能作用;在受到船艏碰撞时,仅复合防撞装置迎撞面产生较大变形,船艏发生轻微变形,而承台及桥墩未发生大的变形,混凝土保持完好。该复合防撞装置生产、安装工艺简单,运营维护方便,具有较好的经济性和适用性。

波形钢腹板箱梁高墩连续刚构桥抗震性能研究

为了解波形钢腹板箱梁高墩连续刚构桥的抗震性能,以某最大墩高85.14 m的波形钢腹板箱梁三跨连续刚构桥为背景进行有限元分析。采用Abaqus软件建立该桥有限元模型,基于反应谱法分析其在E1和E2地震各向(横桥向、顺桥向、竖向)作用下的桥梁结构受力及变形性能,并与等效预应力混凝土箱梁连续刚构桥模型的计算结果进行对比。结果表明:波形钢腹板箱梁连续刚构桥与等效预应力混凝土箱梁连续刚构桥的主梁沿地震输入方向上的位移大于其它2个方向的位移,相较于等效预应力混凝土箱梁桥,波形钢腹板箱梁桥的抗震性能更优,但其边跨底板正应力更大,需要重点关注。

混合梁桥大节段中跨钢梁吊装与合龙技术--以龙翔大桥为例

龙翔大桥主桥是采用大节段钢梁作为跨中结合段的大跨径双主跨刚构连续梁组合体系。依托龙翔大桥主桥施工提出一种新型提升系统,实现了悬臂梁施工、钢混结合段吊装、大节段跨中钢梁吊装3个施工阶段的快速转换。采用有限元法分析提升系统在施工各阶段的强度、刚度及稳定性验算,并与大节段跨中钢梁吊装时的位移实测数据进行对比,验证了提升系统能满足施工效率、安全和质量的要求,为类似桥梁在施工和合龙过程中提供了参考经验。

波形钢腹板连续刚构桥施工监控

对某波形钢腹板连续刚构桥进行线形和应力监控,建立有限元模型分析了桥梁线形和应力变化情况,并对比分析了监测值与有限元计算值。研究结果表明:桥梁在悬臂浇筑阶段的挠度变化和成桥后的线形均满足设计要求,各监测截面应力随施工进行的变化趋势符合预期设计要求,达到了施工监控的目的。