Analysis of Key Technologies in the Design of Small and Medium Span Basket Type Steel Box Tied Arch Bridge

In order to ensure the construction quality and safety of small and medium span basket type steel box tied arch bridge,this paper takes a practical project as an example to analyze the key technologies in its design process.It is hoped that this analysis can provide corresponding reference for the design and construction of this kind of arch bridge.

大倾角钢箱提篮拱桥总体设计

考虑施工技术、经济性和景观效果等方面,陕西蔡家坡渭河特大桥主桥采用(35+210+35) m大倾角钢箱提篮拱桥。该桥采用摩擦摆和环向钢丝绳阻尼支座综合减隔震约束体系,以降低结构的地震响应。拱肋为单室等宽钢箱截面,采用主、副拱肋2条悬链线,主、副拱肋共面,设计为横向内倾20°的大倾角,在提高桥梁景观效果的同时,又有效提高了结构的整体稳定性;拱肋设钢-混结合段连接拱脚与混凝土拱座。桥面系采用自重较轻的正交异性钢桥面板结构。吊杆采用抗拉强度1 860 MPa的环氧柔性钢绞线。基础采用Φ2.5 m的钻孔灌注群桩,以抵抗软弱地质条件下荷载的竖向及水平作用力。该桥总体采用先梁后拱的施工方案。整体及局部有限元分析结果表明,桥梁结构力学性能均满足规范要求,设计安全可靠。

水平往复荷载作用下钢箱提篮拱弹塑性力学性能研究

目的 探究倾角、矢跨比及宽跨比三个参数对钢箱提篮拱在水平往复荷载作用下力学性能的影响,为钢提篮拱桥抗震设计提供理论基础。方法 通过改变参数,建立54个钢箱提篮拱有限元模型,在水平往复荷载作用下进行滞回分析,研究钢箱提篮拱水平力-位移滞回性能、极限承载力和拱顶横撑内力、变形在不同参数条件下的变化规律。结果 随着拱肋倾斜角度、宽跨比的增加或矢跨比的减小,结构初期刚度、极限承载能力均有较大提高,但横撑内力也随之增加,并会产生局部失稳破坏,影响结构的承载能力。结论 增加拱肋倾斜角度对钢箱提篮拱横向力学性能有较大改善,但在设计时应注意横撑内力增加带来的不利影响。

钢箱拱桥斜拉扣挂施工法拆索工序研究

斜拉扣挂体系钢箱拱桥拱肋合龙后需进行拆索工作,拆索时桥梁各构件均会产生应力变化从而影响结构安全性。为探究钢箱拱桥合理的拆索顺序及拆索时可能出现的极限不对称状态,以车田江大桥为实际工程背景,建立有限元模型,分别模拟四种拆索方案对拱肋应力及位移的影响。发现当从拱顶向拱脚依次拆索时,扣索索力的增幅最小;相反,若从拱脚向拱顶依次拆索,则会导致拱肋的竖向位移和应力极值达到最大。因此,从拱顶向拱脚依次拆索的方案最符合实际施工需求。采用Midas/Civil软件对几种极限不对称拆索状态进行模拟,结果表明:扣索、背索的拆除应尽量同步进行,以确保结构稳定。同时,两岸的拆索进度差异以及左右两幅的拆索进度差异都应控制在1束索以内,以减小对桥梁结构的不利影响。

提篮式拱梁组合体系桥梁拱梁结合段受力特性研究

为了解提篮式拱梁组合体系桥梁拱梁结合段的受力特性,以福州至长乐机场城际铁路乌龙江大桥为背景,建立该桥拱梁结合段精细化有限元模型,考虑几何大变形、材料非线性等效应进行全过程非线性分析,得到不同荷载阶段下拱梁结合段的应力分布,研究拱梁结合段的破坏模式和受力特性。结果表明:随着荷载增加,中拱拱脚外侧加劲肋与底板交界处最先屈服,最不利截面位于拱肋壁板与拱脚横隔板交界处;拱梁结合段的弹性承载力系数为2.32,塑性承载力系数为4.71。当荷载达3.57倍最不利荷载组合时,最不利截面拱肋壁板与拱脚横隔板相交的角点先达到屈服;当荷载达4.25倍最不利荷载组合时,1/2最不利截面屈服,屈服区域由角点屈服向拱肋上部区域扩展;当荷载达4.71倍最不利荷载组合时,最不利截面大部分屈服,拱肋壁板屈服区域向整个截面扩展,拱肋因屈服区域过大而丧失承载力。拱肋壁板屈服区域扩展过程中,内、外侧加劲肋逐步屈服;设置外侧加劲肋有利于推迟拱肋壁板的屈服。

大跨度钢筋混凝土拱桥装配式挂篮悬臂浇筑施工技术

因地形限制、行业领域不同,悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的挂篮形式因结构变化而改变,很难有效二次利用,既不利于施工成本控制,也难以实现挂篮的快速设计及应用,本文提出一种装配式挂篮悬臂浇筑施工方法。以“倒三角”挂篮为模板,研制了一种适用于多种拱箱截面尺寸,能够实现三向尺寸和坡度调节,可形成制式杆件的装配式挂篮,并以此形成相应的装配式挂篮悬臂浇筑施工技术。该项技术已成功应用于贵州娅石庆特大桥与巴基斯坦Braseen桥,有效地降低了施工成本,保障了挂篮悬拼过程中的安全,解决了地形陡峭、深切峡谷及跨河流湖泊等条件下的钢筋混凝土箱形拱桥拱圈浇筑的施工难题。

大瑞铁路澜沧江大桥设计及关键技术研究

大瑞铁路澜沧江特大桥为双线铁路桥梁,大桥跨越澜沧江峡谷。结合桥位处的地质、地形及运输条件,经过方案比选,最终确定主桥结构为342 m上承式混凝土提篮拱桥,拱肋箱形混凝土截面由钢管混凝土桁架作为劲性骨架。围绕大桥的设计和施工技术开展一系列研究,采取梁-板单元模拟拱肋复合截面,对全桥进行静力、动力分析,确保全桥结构在列车活载、风荷载和地震荷载作用下受力安全;采取实体元建立拱肋内填外包钢管混凝土复合截面短柱模型,以全桥计算截面内力做外部荷载进行分级加载,最终确定拱肋拱顶复合截面受力安全系数为2.98,大于2.0;研发二次竖转的新型钢拱肋施工工艺,充分适应陡峭的地势,减少拱肋钢劲性骨架施工期间空中大悬臂状态时间。2022年7月22日,澜沧江大桥开通运营,围绕其开展的系列研究成果得以验证。研究成果中钢管混凝土参数体系与分析方法纳入《铁路桥梁钢管混凝土结构设计规范》;研发拱桥拱肋二次竖转施工新工艺,确保澜沧江大桥每岸质量2500 t的拱肋钢劲性骨架通过二次竖转实现合龙,为后期拱肋混凝土及桥面系的施工奠定基础。

空间六边形提篮拱安装线形算法研究

异形拱肋安装过程中,易出现控制点不能通视或棱镜无法保持垂直等情况,需重新计算新建控制点安装坐标。而拱肋处于空间倾角姿态,坐标计算极为复杂、计算量大,且对加工偏差的节段修正难度大,安装线形控制极为困难。针对实际问题,同时考虑有限元计算得到的预拱度值,将空间拱肋结构转化为几何模型,提出了一种空间六边形提篮拱安装控制点坐标参数化算法。通过合龙后线形测量结果发现,本方法具有较高的计算精度,且有效地解决了拱肋安装过程中新建控制点坐标计算的时效性和准确性。

空间流线形提篮拱钢主塔合龙位移分析

合龙施工是桥梁施工中的关键工序,对施工精度要求较高。论文依托实际工程,对塔梁固结形式的空间流线形提篮钢拱塔施工过程中主塔合龙段在自重和温度作用下的位移进行了分析,从而对拱形钢主塔合龙方案的设计提出指导性意见。

采用A撑的超宽钢箱提篮拱桥整体顶推受力及安全性能研究

为研究超宽桥面拱桥顶推过程的受力性能及安全性能,以某主跨150 m的超宽钢箱提篮拱整体顶推为工程背景进行分析,采用梁格理论来建立大桥有限元模型,结合其实际顶推施工方案,研究最不利悬臂状态的横桥向剪力滞效应、A撑作用和吊杆预紧方案。结果表明:梁顶剪力滞效应显著,梁底应力与单梁结果接近,建议可简化梁格模型为双主梁模型,以提高计算效率;A撑可有效提高结构的刚度,但增加A撑数量,对结构刚度的贡献意义不大,建议A撑布置在最不利悬臂根部;吊杆预紧方案满足安全性能要求,但相比A撑方案,需额外进行一轮调索,影响施工进度,且吊杆预紧力分布不均匀,建议拱桥顶推过程优选A撑方案。

大跨径辐射式吊杆提篮拱桥参数敏感性研究

目的 研究大跨度辐射式吊杆提篮拱桥力学行为特点及控制策略,以主跨255 m无推力系杆拱桥为依托,探明不同设计参数对该体系拱桥结构响应的影响。方法 采用ABAQUS软件建立全桥有限元模型;采用均匀试验和多元回归分析方法,分析主梁重力密度、吊杆弹模、索力偏差、吊杆间距等结构参数变化对成桥阶段主要控制指标的影响及对结构响应的敏感程度。结果 成桥状态下,最敏感响应依次为主拱应力、主梁应力、主梁竖向变形、主拱竖向变形;均匀试验法表明:主梁竖向变形、主拱竖向变形、主梁应力、主拱应力的主要敏感参数分别为主梁重力密度、吊杆间距、吊杆间距、吊杆弹性模量。结论 基于均匀试验和多元回归分析法的参数敏感性分析可靠性强,能够揭示参数变化与结构力学行为的内在联系和规律,指导大跨径辐射式提篮吊杆拱桥的施工,为同类桥梁的参数敏感性分析提供参考。

中承式钢箱提篮拱桥拱肋安装施工技术

车田江大桥主桥为280 m中承式钢箱提篮拱,拱肋采用全焊钢箱结构,拱肋安装采用缆索吊装和斜拉扣挂工艺。通过介绍该桥拱肋节段悬臂拼装施工技术,如拱肋首节段采用定位支架精确定位,拱肋标准节段采用缆索吊机配合斜拉扣挂系统进行精确安装,合龙段通过持续观测、吊装姿态模拟及精确配切等技术实现了拱肋的顺利合龙,可为类似工程提供参考。

连续梁-拱桥三角挂篮与大节段现浇支架施工受力性能对比分析

大跨径桥梁施工方式的选择对项目进度及造价具有重要意义。文中通过对某连续梁-拱桥施工工艺和节段划分讨论,探究其采用三角挂篮和现浇支架施工各自的受力特点,对二者进行方案设计和参数设计,基于有限元软件分析二者的整体受力及局部构件性能,对比数值结果发现,大节段现浇支架法与三角挂篮施工相比,具有结构变形小、内力小、经济性好的特点,在条件允许的前提下,连续梁-拱桥宜优先选择支架法施工。

重庆武隆龙溪乌江大桥主拱圈悬臂现浇施工关键技术

受两岸建设场地限制和乌江银盘电站蓄水影响,重庆武隆龙溪乌江大桥选用了“斜拉扣挂、挂篮悬浇”的钢筋砼箱型拱桥方案。文章重点介绍了大桥的主拱结构设计、主拱圈悬臂浇筑施工方案及工艺技术流程,可为受建设场地制约的大跨度砼拱桥的建设实践提供参考和借鉴。

下承式提篮拱桥钢箱拱肋支架拆除方案研究

为了研究下承式提篮拱桥钢箱拱肋支架合理的拆除方案,依托实际工程,制定4种不同拆除顺序的方案,建立有限元模型进行拱肋变形和应力比选,确定合理拆除方案,并结合实桥监测验证。结果表明:拱肋的受力状态与支架拆除顺序密切相关,4种方案均表现出了先“连续梁”后“拱”的性质;从拱脚向跨中拆除方案相较于其他方案,能够有效控制拱肋L/2点变形和应力,虽对L/4点略有不利,但整体上更为合理和安全。从实施效果看,实测数据与计算数据基本吻合。

粘改剂在提篮系杆拱桥混凝土灌注中的应用

将粘改剂应用于提篮系杆拱桥提篮拱混凝土中,利于灌注施工,通过不同粘改剂掺量的调整,研究混凝土拌合物的性能,当粘改剂掺量为6%时候拌合物性能最佳,混凝土不离析、不泌水。粘改剂的掺量不影响混凝土的竖向膨胀率,混凝土能够自密实成型,内部结构骨料分布均匀,56 d抗压强度达到69.2 MPa,满足施工要求。

钢箱提篮拱桥施工控制的关键技术研究

为了探讨大跨钢箱提篮拱桥施工控制的主要内容和技术难点问题,针对钢箱提篮拱桥施工控制的关键技术,提出一次张拉到位的思想方法确定主拱圈安装过程中的扣索索力和定位标高。应用扣索一次张拉到位的控制思想,对一座钢箱提篮拱桥实桥进行了施工控制计算,得出了合理的扣索索力和定位标高。通过与实测值比较验证了该方法是可行的和有效的。该方法可应用于采用斜拉扣挂施工工艺的其他拱桥的实际控制工程中。

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范"三水准设防标准"条件下的地震可靠度。计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。

成贵铁路鸭池河特大桥主桥结构设计

成贵铁路鸭池河特大桥为位于艰险山区的高速铁路桥梁。该桥主桥采用跨度436 m中承式提篮拱桥,矢高115 m,矢跨比1/3.8。拱座基础为整体式扩大基础。拱肋首次采用钢-混结合断面形式,并根据拱肋受力特点在拱肋不同部位采用不同组合形式。主梁采用预应力混凝土整体箱梁。吊杆采用1670 MPa高强度低松弛平行钢丝束,按顺桥向间距8 m布置。拱上立柱采用双柱式框架墩。拱座基础采用明挖法施工,拱肋钢结构采用缆索吊吊装,扣索斜拉扣挂法安装,钢结构成拱后,利用拱肋钢结构作为模板进行结合段混凝土浇筑;主梁采用满布吊架大节段现浇。对该桥主要结构进行静力、抗风、稳定性以及车-桥耦合分析,结果均满足设计要求。

钢管混凝土拱桥地震响应分析的参数研究

松岙大桥主桥为260 m的钢管混凝土提篮拱桥,以该桥为研究背景分析桥梁结构的地震时程响应,应用MAT-LAB语言编写了3个程序:人造地震动、采用频域积分法将加速度时程转化为位移时程、由确定的加速度时程求其加速度反应谱,并采用SAP2000为计算平台对上述几种情况下的桥梁地震响应做了对比分析。分析结果显示,大跨度桥梁对于不同的地震波、采用不同的阻尼算法、是否考虑结构的行波效应、是否考虑结构的几何非线性其地震响应差别较大,在分析中应针对具体的桥梁结构确定合理的参数与求解方法。