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。

装配式城市桥梁下部结构连接试验研究

为实现在高烈度区对城市桥梁装配式下部结构的应用,提出一种可应用于城市桥梁下部结构快速装配施工的钢-混组合连接,通过模型试验展开其与既有灌浆套筒连接、金属波纹管连接以及现浇墩柱的承载力对比研究,静力试验以及拟静力试验结果均表明钢-混组合连接墩柱承载力均高于现浇墩柱,灌浆套筒连接以及波纹管连接墩柱承载力略低于现浇墩柱。拟静力实验结果表明钢-混组合连接柱相较于现浇柱具有更好的耗能能力和抗震性能,证明这种连接形式具有可应用于高烈度区(设防烈度8度及以上)的适用性。

赤壁长江公路大桥主桥4号桥塔墩结合梁墩顶节段施工技术

赤壁长江公路大桥主桥为(90+240+720+240+90)m钢-混结合梁斜拉桥,主梁分为121个节段,由双边箱截面钢主梁、横梁、小纵梁等组成,4号桥塔墩墩顶钢梁共3个节段,考虑枯水期施工边跨侧滩地外露,采用浮吊拼装+墩顶拖拉法施工。桥塔墩设置墩旁支架辅助钢梁架设,墩旁支架采用简易支架,设计为分离直立柱结构,避免了传统斜立柱支架体系结构复杂且受限于围堰尺寸的影响;墩旁支架设置钢梁拖拉系统及钢梁姿态调节装置,以实现钢梁的拼装、纵移和姿态调整。墩顶钢梁利用浮吊在中跨侧依次拼装单节段钢梁杆件后向边跨侧分次拖拉,墩顶钢梁全部就位后,采用竖向调节装置通过“顶落梁”工艺精调钢梁高程和横向调节装置对钢梁横向偏位进行纠偏,保证墩顶节段姿态满足设计要求。借助主梁永久结构简化塔区临时约束设计,抵抗风荷载、施工不平衡荷载和不平衡索力造成的钢梁平动和转动,确保主梁悬臂节段施工安全。

大跨度悬挂式单轨钢箱组合梁总体设计及关键技术研究

悬挂式单轨是一种轻型、中速、低成本的新型轨道交通方式,结构轻盈、美观,但是当跨越河流、沟壑等障碍时,存在明显短板。从结构受力、运行安全角度出发,提出一种在斜拉桥的主梁上架设轨道墩柱和轨道梁的新型组合梁结构方案,突破常规悬挂式单轨跨越能力受限的壁垒。为研究斜拉桥主梁与轨道梁墩柱结合部位复杂的受力情况和传力路径,采用ANSYS软件分别建立钢箱梁区段和混凝土箱梁区段有限元模型。结果表明:钢箱梁区段,墩柱荷载主要传递给与之直接相连的横隔板以及中腹板,其中,横隔板受力比较均匀,中腹板受力主要集中在以墩柱为中心,半径约2 m的范围内,基本可以传递至钢梁底板。墩柱轴力的58%传递给与之直接相连的横隔板;墩柱横桥向弯矩的传递过程中,58.8%的剪力传递给与之直接相连的横隔板;墩柱顺桥向弯矩的传递过程中,53.4%的剪力传递给中腹板;混凝土箱梁区段,墩柱荷载主要传递给与之直接相连的混凝土腹板、横隔板。混凝土受力主要集中在以结合面为中心,半径约2 m的范围内,墩柱荷载在结合面以下约0.5 m的范围内基本完成传递,墩柱轴力的68.8%传递给与之直接相连的横隔板;墩柱横桥向弯矩的传递过程中,86.4%的剪力传递给与之直接相连的横隔板;墩柱顺桥向弯矩的传递过程中,44.6%的剪力传递给中腹板。

铁路快速建造式框架墩设计技术研究

新建铁路常采用框架墩跨越运营铁路,现有框架墩特别是立柱施工对运营铁路影响较大,如何快速高效地完成施工、减少对运营铁路的影响值得研究。以铁路快速建造式框架墩为研究对象,通过理论分析、有限元计算、方案对比和工程应用验证等方法,开展结构形式、连接形式、设计计算和施工方法等研究。主要研究成果如下:(1)快速建造式框架墩横梁采用钢结构,立柱采用混凝土立柱、钢混组合立柱、钢立柱及钢混混合立柱,采用全装配化施工,可适应不同横梁跨度、高度的框架墩快速建造需要;(2)提出快速建造式框架墩横梁与立柱间、立柱与基础间等新型形式,可实现现场快速化拼装;(3)通过计算分析,快速建造式框架墩的强度、刚度、疲劳、连接性能等均满足受力要求;(4)研究成果在工程上成功实施,实现了减少施工对运营铁路影响、降低行车安全风险的目标,具有较好的推广价值。

金阳河特大桥超高桥墩设计关键技术

金阳河特大桥主桥为(106+2×200+115+40)m连续刚构桥,位于高山峡谷地带,桥址处50年超越概率10%地震烈度7.7度,5~7号主墩分别高113、196、182 m。针对横桥向抗震响应突出且墩高差异大的特点,主墩采用钢管混凝土组合墩,对墩高较大的6号、7号主墩横桥向双侧放坡,各主墩顺桥向尺寸保持恒定以方便施工,梁端设置粘滞阻尼器以实现顺桥向耗能减震;各主墩刚度经匹配设计,控制截面的地震响应达到合理比例。主墩为外包混凝土的四肢钢管混凝土柱及柱间腹板形成的箱形构造,竖向每间隔12 m设置1道钢筋混凝土横隔板;墩梁固结采用钢管混凝土柱置于主梁0号块腹板外侧的连接构造,钢管混凝土柱与承台连接采用承压板+PBL剪力键的构造。大桥整体结构计算结果表明:持久状况和E2地震作用下,钢管混凝土组合墩满足承载能力极限状态要求,主墩墩顶水平位移小于规范规定的变形容许值。主墩施工先安装钢管骨架,再采用液压爬模工艺施工钢管外包层和柱间腹板,研发了多点同步重型提升系统代替大型塔吊,以降低高空作业安全风险,节省施工费用。

钢管混凝土柱-软钢板组合高墩受压性能试验

为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明:新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。

文山马鹿塘特大桥高墩组合梁斜拉桥约束体系研究

文山马鹿塘特大桥主桥为主跨480 m的双塔钢-混组合梁斜拉桥,桥面以下塔高分别为122.5 m和129.5 m。针对该桥纵向刚度偏弱的难题,采用有限元法分别对纵向无约束体系、纵向刚性约束体系、固结体系和纵向弹性约束体系下该桥的受力性能进行对比分析;并对纵向弹性约束体系在不同桥面以下塔高组合梁斜拉桥中的适用性进行了研究。结果表明:与纵向无约束体系相比,纵向弹性约束体系静、动力作用下梁端位移分别降低37.2%和36.1%,塔柱底纵向弯矩分别降低19.5%和19.8%,结构第1阶纵飘周期缩短2.76 s;相较其它3种约束体系,频遇组合作用下,纵向弹性约束体系下辅助墩处混凝土桥面板抗裂应力储备增大1.13 MPa。经综合比选,该桥塔梁连接采用纵向弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系。该桥随着桥面以下塔高的增大,结构纵向刚度逐步下降,当桥面以下塔高与桥塔高之比大于0.35时,结构纵向刚度呈非线性下降趋势,设置纵向弹性约束后对结构纵向刚度的提高效果显著。

采用支点位移法施工的斜拉桥钢-UHPC组合梁受力分析

为了解采用支点位移法施工对大跨度斜拉桥钢-UHPC组合梁负弯矩区力学性能的改善情况,以主跨442 m的沾临高速公路黄河特大桥主桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立主桥三维有限元模型进行受力分析。计算无应力索长及成桥状态钢-UHPC组合梁线形,并在二者保持不变的基础上,分别对采用、未采用支点位移法施工的钢-UHPC组合梁成桥及运营状态下的弯矩、梁底应力、UHPC桥面板顶(底)缘应力进行对比分析。结果表明:相比于未采用支点位移法,采用支点位移法施工的钢-UHPC组合梁斜拉桥可减小或者消除辅助墩处组合梁的负弯矩,显著增加辅助墩处负弯矩区UHPC桥面板的压应力储备,达到施加预应力的效果,显著改善了负弯矩区钢-UHPC组合梁的力学性能,应用效果良好。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

大块组合钢模板翻模技术在桥梁门式墩施工中的应用

依托实际工程案例,探讨大块组合钢模板翻模技术在桥梁门式墩施工中的应用,确定施工方案,分析其施工及质量控制要点,并对工程质量进行检测。结果表明:大块组合钢板翻模技术施工质量达到规范标准;混凝土表层平滑、色泽统一,优良率达100%;相较于传统翻模施工技术,该技术可大幅减少接茬筋使用量,降低成本,缩短施工周期,可在桥梁墩柱施工中推广应用。

近断层强震作用下城市组合钢板梁桥RC桥墩震后可修复性研究

为研究近断层地震动作用下城市组合钢板梁桥钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩的震后可修复性,以8度区、Ⅲ类场地的城市组合钢板梁桥为背景,分析在E2水平近断层地震动作用下RC桥墩的残余位移比。采用正交试验设计方法,按现行规范试设计25座典型三跨连续城市组合钢板梁桥样本,采用验证后的有限元建模方法建立全桥动力模型,分析跨径、桥宽和桥墩长细比对RC桥墩残余位移比的影响。并以样本中某3×35 m三跨连续组合钢板梁桥为研究对象,进行有限元模型参数分析,研究RC桥墩设计参数(轴压比、长细比、纵筋配筋率和体积配箍率)对残余位移比的影响。结果表明:组合钢板梁桥跨径、桥宽和桥墩长细比均对RC桥墩残余位移比有明显影响;RC桥墩残余位移比与轴压比和长细比成正比关系,而与纵筋配筋率和箍筋体积配箍率成反比关系;为提高城市组合钢板梁桥在近断层地震动作用下桥墩的可修复性,建议RC桥墩轴压比不超过10%,长细比不超过8,纵筋配筋率取1.5%~2.0%,箍筋体积配箍率取0.6%~1.2%。

关于钢-混组合斜拉桥辅助墩设置分析研究

阐述了斜拉桥的受力体系和边跨辅助墩的设置机理,并以江苏某主跨300 m的钢-混组合斜拉桥为研究背景,采用主梁应力幅、主梁竖向变形幅和主塔水平位移幅为指标,设计了与不同辅助墩设置位置相对应的6种工况;对不同工况下的计算结果进行分析研究后,给出了合理的辅助墩设置区间。

跨河道大跨径钢混组合梁整体吊装技术应用研究

随着桥梁结构形式地不断发展,钢混组合梁作为一种新型结构,在国内已得到广泛应用。由于其结构形式具有自重轻、抗弯刚度大、截面尺寸小等特点,钢混组合梁结构形式能有效减少对桥梁基础的要求。钢混组合梁在公路建设中,能够减少钢材使用、降低工程造价、施工难度低等优点,因此其应用越发广泛。研究以沪通铁路长江大桥四线特大桥为例,介绍了一种跨河道大跨径钢混组合梁整体吊装施工技术,并阐述了其施工工艺及特点。

钢管贝雷梁组合支架在现浇梁施工中的应用

钢管贝雷梁组合支架是现浇梁施工中的常见结构,作为承载施工质量的重要结构,研究其力学性能对施工方案设计与实施具有重要意义。文章以磨盘沟1号大桥现浇梁施工为例,根据支撑结构的力学性能,运用受力值验算等数据分析方法,针对大高差、软基地质条件下的SPS钢管贝雷梁组合支架施工进行专项设计,支架主要受力构件的强度、刚度及变形均满足受力要求,整体支架结构安全,成功解决了现场施工难题。

钢筋混凝土桥墩震后修复技术研究综述

介绍了近几次破坏性地震中钢筋混凝土桥墩的典型震害,总结了国内外利用FRP材料、钢套管、狗骨式杆等新型建筑材料对发生弯曲破坏、剪切破坏、纵筋搭接破坏以及空心截面桥墩的震后修复技术。研究表明,采用合适的修复方案,可以对地震损坏的桥墩进行成功修复,使其承载力和延性得到较好的恢复。文中提到的桥墩震后修复方案可为地震、火灾、爆炸以及腐蚀老化后遭受损坏的钢筋混凝土结构的修复提供参考。

深圳彩虹大桥设计与研究

深圳彩虹大桥是一座由钢管混凝土拱、预应力钢 混凝土空心叠合板组合梁、钢管混凝土组合桥墩构成的全钢 混凝土组合结构桥梁 ,在国内外属于首座。主跨 1 50m ,跨越深圳火车北站 2 9股道。设计构思新颖 ,造型优美 ,结构轻巧 ,抗风、抗震性能好 ,结构体系有所创新。体现了桥梁建筑与美学及环境的统一 ,实现了桥梁建设“轻型大跨、预制装配、快速施工、关注环境”

钢-混凝土组合桥梁研究及应用新进展

钢-混凝土组合结构具有良好的力学性能和施工性能,采用组合技术建造桥梁能够产生很高的综合经济效益,近年来国内外的有关研究和工程应用越来越多。本文对钢-混凝土组合桥梁的研究及应用现状进行了简要介绍,其中包括控制混凝土开裂的技术措施、钢管混凝土在桥梁中的应用以及常用组合梁桥的典型构造形式等。最后,介绍了组合桥梁的部分技术创新成果和最新发展趋势。

复合隔震墩隔震性能的振动台试验研究

通过对农村民居特点的研究,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术—钢筋-沥青复合隔震墩。根据相关理论设计了相应的隔震墩试件。通过地震模拟振动台试验输入El Centro和Taft地震动与结构地震反应的对比,研究了钢筋-沥青复合隔震墩模型的振动特性。试验结果表明,隔震墩加速度折减系数在0.34～0.55之间,可有效吸收地震能量并适用于不同抗震设防烈度地区,对地面运动加速度峰值高达1.5g的罕遇地震情况也有明显的减震效果,是一种廉价的实用技术。

港珠澳大桥九洲航道桥设计

充分考虑桥址处自然条件和通航要求,港珠澳大桥九洲航道桥采用主跨268 m五跨连续斜拉桥。主梁采用钢混组合梁,在主梁边跨侧设置变宽段,为桥塔提供布置空间,同时避免了引桥非标准设计。桥塔采用风帆造型,由竖直主塔柱和曲线副塔柱组成,采用钢混组合结构;塔、梁间采用固结约束,桥塔处梁底不设横梁和支座;斜拉索采用竖琴形中央双索面;塔端锚固采用带有上拉杆的框架结构,以满足紧凑截面钢塔结构受力要求;梁端采用锚管穿过箱形联系横梁锚固,以便张拉。主墩基础采用行列式布置的嵌岩桩,单墩设22根直径2.2 m的钻孔桩。大桥设计寿命按120年考虑,钢结构外表面采用“环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆”涂装体系,钢结构内表面采用“环氧富锌底漆+环氧厚浆漆”涂装体系,并在主梁、桥塔内设置除湿系统。主梁采用分幅大节段吊装的方法施工,钢塔采用大节段吊装后竖向转体施工。