Simulation of Temperature Field in Original Segment of Concrete Box-Girder Bridge

Temperature field and its variation with time are necessary for analyzing the thermo-mechanical performance of mass concrete structures at their early ages. This paper carries out a temperature field simulation analysis for an original segment of a real box girder bridge with the finite element software ANSYS. Two representative exothermic rate models are used to describe the heat- releasing process caused by the cement hydration in concrete. The exothermic rate model that conforms to reality more closely is recognized by comparing the simulation results with the data gathered from the optical fiber temperature sensors pre-embedded in the original segment. The air temperature and wind velocity that constitute thermal boundary conditions are determined in the light of the local meteorological department and correlative research achievements of recent years. Moreover, the consideration for the steel formwork acting as a barrier to heat loss is also proved to be beneficial to improve the simulation effect.

预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明:PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。

大吨位箱梁曲线段梁上运梁承压箱梁受力分析

研究目的:杭甬高速复线宁波段一期工程S1标段采用大吨位预应力混凝土箱梁(50 m/1650 t),使用YL1800型运梁车采用单车跨双幅梁上运梁方案,为研究大吨位箱梁在小半径曲线段(R=1800 m)进行梁上运梁时下部承压箱梁的受力性能,验证运梁方案的可行性,对下部承压箱梁进行了测试与分析。研究结论:(1)大吨位箱梁在梁上运梁过程中,承压箱梁跨中截面顶板、底板沿纵向均处于受压状态,顶板沿横向处于受压状态,箱梁的受力满足规范要求;(2)随着运梁车偏载距离的增大,承压箱梁的应力和跨中挠度逐渐增大,运梁车向低侧偏载时对箱梁应力和跨中挠度影响较大,建议在梁上运梁时运梁车向高低两侧偏载不应超过1000 mm;(3)本研究成果可为大吨位箱梁梁上运梁施工提供参考。

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。

深中通道锚碇上方大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及吊具设计

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码头船运至中铁南方基地码头吊装卸船,转运后再由“天一号”运架一体船取梁。根据中铁南方基地码头2台2000 t龙门吊情况,进行大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及配套吊具设计。对单钩单梁、双钩单梁、双钩双梁3种吊装卸船方案进行分析,考虑经济性和操作便利性,选择双钩双梁方案。根据吊装需要,设计4套相同的吊具(主要由扁担梁、销轴、绳轮、绳圈和卸扣等组成),110 m和86.1 m大节段钢箱梁分别设置16套和12套吊点,每根扁担梁下设4个吊耳。采用MIDAS软件建立钢箱梁及扁担梁整体模型,分析钢箱梁、吊具及连接构件的力学性能。结果表明:钢箱梁、钢箱梁吊耳及连接螺栓、扁担梁、扁担梁吊耳及销轴的受力均满足规范要求。设计的吊具已成功应用于20片大节段钢箱梁的吊装卸船施工。

钢箱梁大节段整孔吊装线形控制技术

某跨海大桥部分连续钢箱梁采用大节段整孔吊装。钢箱梁大节段由小节段接长而成,在制造阶段考虑钢箱梁预拱度设置;为确保接长后钢箱梁制造误差满足要求,钢箱梁小节段出胎前进行预拼装,检查几何尺寸,并设置线形控制点;大节段组拼时通过线形控制点定位,并对焊接完成后的几何尺寸及线形进行复核。在架设阶段,建立大节段线形调整流程,将大节段调整到指定位置确定环切量;针对大节段架设存在梁端夹角的问题,利用墩顶千斤顶顶落大节段做刚体旋转调整其夹角,使得钢梁顺接。钢箱梁大节段安装成联后,高程和平面线形偏差总体均在10 mm以内,线形控制效果总体良好。

梁端预制拼接箱梁桥抗剪性能模型试验

针对预应力混凝土箱梁桥施工质量不易保证的问题,提出梁端预制拼接的施工方法;采用精细化加工的箱梁锚固端节段,通过剪力键与混凝土箱梁的现浇节段纵向拼接,从而避免由于施工原因造成的预应力箱梁桥长期性能退化.作为拼接箱梁桥受力的关键构件,梁端承受剪力作用的结合面的受力最为不利,因此本研究采用足尺模型试验和有限元计算的方法,对新型节段拼接混凝土箱梁桥抗剪性能进行研究.试验、有限元计算和参数分析结果表明,所建立的有限元模型能较好地模拟节段拼接箱梁桥在试验荷载作用下的抗剪性能;带剪力键的箱梁节段结合面是该类型桥梁受力最薄弱的部位;试验模型在试验荷载的作用下,其主要破坏模式是在箱梁节段之间传递剪力的剪力键发生破坏;桥梁抗剪极限承载力与剪力键尺寸成正比,与腹板剪力键和顶板剪力键的数量成正比,但与底板剪力键的数量关系不大.

文山马鹿塘特大桥主桥设计关键技术

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63)m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥梁桥隧顺接采用双线分离设计,避免了桥梁整体加宽或设置整体式大跨隧道,同时缩短了连拱隧道长度。为降低汽车、温度和风等荷载作用下的结构响应,在塔梁间设置了弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系,静、动力作用下梁端位移分别下降37.4%和35.9%、桥塔塔柱底纵向弯矩分别降低19%和20%,静力作用下钢主梁应力减小约30 MPa、桥面板抗裂应力储备提高1.13 MPa。辅助墩墩顶主梁采用10 cm落梁设计,墩顶组合梁桥面板抗裂应力储备提升117.7%,且其它主体结构受力未发生显著变化。组合梁采用双节段循环施工方案,有效缩短了主梁施工工期。

高架桥梁钢箱梁节段吊装施工技术分析

为探讨高架桥梁钢箱梁节段吊装施工技术的应用,结合江东大道提升改造工程实际情况,立足钢箱梁节段吊装施工的重难点,分析钢箱梁节段吊装施工技术的应用要点以及实际成效。通过分析可知,由于高架桥梁钢箱梁规模比较大,难以实现整体吊装,需要采用分节段吊装的方法,并结合工程现场实际情况,从临时支墩搭设,吊机选择,试吊,吊点和钢丝绳选择,吊装精度控制,现场焊接等方面同时入手进行有针对性的把控,可在不封闭交通的情况下,完成对既有线路的跨越,减轻对交通运行造成的影响,保证高架桥梁钢箱梁节段吊装施工任务顺利完成。

悬臂拼装施工的预制节段箱梁桥预应力参数优化

为揭示预制节段箱梁桥预应力相关参数对悬臂拼装阶段和合龙阶段箱梁横截面应力及施工期线形的影响,选取某工程一联三跨预制节段箱梁桥,针对悬臂拼装阶段和合龙阶段不同预应力参数取值对桥梁受力状态及变形特征的影响进行数值模拟。研究结果表明:预制节段箱梁桥顶板钢束最优张拉控制应力为预应力钢束抗拉强度标准值的0.70~0.75倍,与此同时应控制预应力钢束截面积不低于0.000 98 m^(2)(7Ф15.2 mm)。顶板单侧钢束组预应力合力作用线与顶板中轴线之间的距离,即顶板预应力合力偏心距宜取箱梁宽度的0.22~0.26倍。合龙阶段采用先张拉底板、腹板通长钢束,再张拉中、边跨局部钢束的方式可使桥梁在不同张拉阶段之间的线形及横截面应力变化更加平缓,有利于施工期间结构的安全控制。

节段预制拼装箱梁桥抗剪性能试验研究

湿接缝纵向拼装的方法在节段预制拼装桥梁中得到广泛应用,但是湿接缝结合面抗剪受力性能研究较为缺乏。以某高速公路20 m装配式预应力混凝土简支箱梁桥为背景,设计了节段预制拼装箱梁桥的抗剪性能足尺模型试验,对桥梁湿接缝节段的抗剪性能进行了研究,建立了试件的有限元计算模型。研究结果表明,现浇接缝和相邻节段预制箱梁的挠度在试验初期变形基本一致;当荷载超过600 kN时,挠度差明显增大;当试验荷载达到1 100 kN时,湿接缝与箱梁混凝土的结合面失去传递荷载的能力,试验模型发生破坏;采用节段预制拼装的箱梁桥,其破坏模式是先结合面开裂后湿接缝混凝土开裂破坏;施加并提高纵向预应力,可以提高拼接箱梁桥结合面开裂后的承载能力。

冻融循环作用下节段预制全胶接拼装梁剪力键抗剪承载力研究

为分析冻融循环对节段预制全胶接拼装混凝土梁剪力键抗剪承载力的削弱效应,建立剪力键抗剪承载力计算模型,并进行单调加载和反复加载模型试验验证,采用冻融材料应力~应变关系曲线,对冻融循环次数、冻融后反复加载、正应力水平、键齿数量、键齿尺寸进行抗剪承载力参数影响分析。结果表明:单调加载、冻融后反复加载的剪力键抗剪承载力与冻融循环次数均呈二次抛物线关系;冻融循环次数对剪力键抗剪承载力有较大削弱;冻融循环后再反复加载,剪力键抗剪承载力进一步明显降低。单调加载下,剪力键抗剪承载力和正应力呈线性正相关;剪力键抗剪承载力与键齿数量呈三次抛物线关系,键齿数量超过4个,抗剪承载力随键齿数量增多增长缓慢;剪力键抗剪承载力与键齿尺寸比呈线性正相关。

无合龙段变高度连续钢箱梁桥顶推施工关键技术研究

以某实际工程为背景,介绍了适用于大跨变高度连续钢箱梁桥在跨中不具备设置临时墩条件下的顶推施工方法以及结构内力、线形控制技术。针对主梁梁高变化大和梁底曲线的结构特点,通过主梁立面姿态旋转的方法降低顶推抄垫高度,并采用步履机顶设置转动球冠和调整楔形块的方式适应梁底曲线与顶推设备的贴合需求。针对顶推施工过程中主梁端部挠度过大、合龙口相对高差明显、悬臂根部负弯矩显著增大的问题,基于无应力状态法思想,研究采用了两侧对顶加临时扣索辅助合龙的工艺,优化了结构成桥内力状态,降低线形控制风险;并对顶推过程中钢箱梁底板局部稳定、纵向倾覆稳定性等问题进行了计算分析,提出了相应控制措施。

小半径曲线节段拼装箱梁设计和施工关键技术研究

为推动小半径曲线节段拼装箱梁在立交匝道桥梁中的应用,对该类桥梁受力特性、合理构造以及梁段制造、架桥机施工、拼装线形控制等关键技术进行研究。分析曲线半径对该类箱梁弯扭耦合和湿接缝受力的影响;研究梁高、腹板厚度和顶、底板厚度对梁剪扭承载力的影响;为适应平面曲线行走和吊装的需求,总结架桥机拼装施工过程中主要采用的转弯过孔、偏位和斜置起吊调整以及尾部喂梁关键技术;分析拼装过程中产生的轴线偏差和横向位移及线形控制措施。结果表明:曲线半径小于250 m的节段拼装箱梁需考虑弯扭耦合作用,曲线半径小于100 m时湿接缝截面的抗扭承载力和剪扭允许应力已不能满足要求;提高截面抗剪扭承载力最有效的构造措施是增加腹板厚度,其次是增加顶、底板厚度;曲线半径越小,小半径节段梁拼装轴线偏差越大、轴线横向位移越大,应根据曲线半径来规定安装精度验收标准、根据成桥轴线横向变形设置横向预拱度。

基于有限元的钢混组合梁施工阶段局部剪力钉受力性能分析

为了解钢混组合梁施工阶段的受力性能,以沁河特大桥主桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立主桥模型,对完整施工阶段进行模拟,分析全过程结构内力,进而确定组合梁受力最不利工况;采用Abaqus软件对组合梁进行局部精细化模型建立,分析钢混界面处剪力钉在最不利工况下的受力性能。结果表明:边跨(第一跨、第五跨)存在最大正弯矩,在二期铺装阶段完成后第五跨跨中正弯矩达到139 488 kN·m, 2-3跨合龙后,第一跨跨中正弯矩达到117 502 kN·m;应力在梁截面横向分配不均匀,二期铺装阶段剪力钉出现最大剪力43.8 kN,小于容许值50.1 kN,在施工阶段组合梁钢混界面剪力钉受力安全。

城市复杂环境下钢箱梁分段架设施工技术

本文以广佛肇高速公路广州石井至肇庆大旺(广州段)项目钢箱梁架设施工为例,通过介绍城市复杂环境下钢箱梁的架设施工,旨在为今后在城市施工类似钢箱梁提供施工技术管理方面的借鉴和经验。

城市立交异形变宽预制节段箱梁设计关键技术研究

结合城市立交常见的变宽形式,对异形变宽预制节段箱梁进行设计构思,提出合理的变宽方案,分析变宽预制节段箱梁的受力性能,并对其关键结构进行优化,以提高变宽预制节段箱梁的标准化程度和拼装效率,拓宽预制节段箱梁在城市立交桥梁中的应用范围,对同类型桥梁的设计工作具有一定的借鉴价值。

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。

有限梁段法在变截面连续箱梁桥剪力滞效应分析中的应用

为了分析变截面连续箱梁桥的剪力滞效应,选取具有2个节点、4个自由度的箱梁单元,引入剪力滞控制微分方程的初参数解,推导出箱梁梁段单元的刚度矩阵和等效节点荷载。利用FORTRAN语言编写相应计算程序,应用所编程序对某简支箱梁进行验算,并分析了某三跨变截面连续箱梁桥在主跨作用车道荷载时的剪力滞效应。结果表明:剪力滞效应对中跨1/2处影响最大,对左边跨、右边跨几乎没有影响;中跨1/2处总挠度是初等梁挠度的1.08倍。

绿色节能背景下高速铁路桥梁工程节段拼装箱梁架设施工技术

节段拼装箱梁需要在预制厂内生产,然后运输到施工现场架设,由于现场条件限制以及诸多因素影响,需要加强施工技术应用管理,保证施工质量和进度能够满足要求。文章研究了绿色节能背景下高速铁路桥梁工程节段拼装箱梁架设施工技术,在掌握工程概况的基础上,从施工工艺流程、吊装施工准备、节段吊装组拼、线性控制与定位、涂胶、临时张拉、预应力施工、孔道压浆等方面出发,分析了节段拼装箱梁架设施工技术要点,有利于规范施工过程,强化细节控制,减少施工质量隐患。