深中通道中山大桥主桥超宽大节段钢箱梁吊装匹配技术

深中通道中山大桥主桥为主跨580 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用流线型扁平钢箱梁,梁宽46 m(含风嘴),主梁共划分69个节段,标准段长18 m、最大吊重约429 t,采用桥面吊机双悬臂吊装。由于钢箱梁节段自重大、宽度较大、横桥向竖向刚度较小等,在桥面吊机悬臂吊装过程中,会出现钢箱梁匹配面高差过大(最大约63 mm)的问题。为解决该问题,实现梁段精确匹配安装,提出3种钢箱梁吊装匹配方案:“门架+拉索”方案、“牛腿反力架”方案、“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。经有限元仿真分析综合比选,最终选择“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。该方案以箱梁竖腹板为定位点,提前焊接一字梁,采用法兰连接后锁定待拼梁段,部分焊接拼接面内箱梁形成C形焊缝;通过提前挂索并张拉部分斜拉索,减小匹配面已拼梁段横桥向竖向变形,达到箱梁匹配要求。施工中采取了匹配高差调节、局部应力控制、拼接缝宽控制等关键技术,最终将该桥钢箱梁匹配面高差减小至9.8 mm以内,钢箱梁局部应力可控,斜拉索初张过程中钢箱梁应力增量小于10 MPa,且各箱梁节段拼接缝宽可控制在1 cm以内。

风障形式对流线型钢箱梁桥面风场及车辆侧倾影响分析

为确保横风作用下桥上车辆行车安全性,分析风障形式对流线型钢箱梁桥面风场分布及车辆侧倾的影响。以某大跨斜拉桥流线型钢箱梁为背景,采用数值模拟方法分析5种风障形式下车道上方的风速分布;通过分析车辆等效风速以及车辆在地面上和桥上时的车辆气动力系数,推导车辆侧倾临界状态以计算车辆侧倾临界风速,进行不同风障形式下桥上3种典型车辆(集装箱车、厢式货车和轿车)的侧倾分析。结果表明:风障对迎风侧的车道(车道1)上方风速分布影响最显著,距离桥面4 m以下高度的风场变化最剧烈;5种风障形式下迎风车道1处距离桥面1~4 m高度范围风速受影响最为显著;上单元透风率较小时车道1在距离桥面4 m以下高度的风速有所降低,风障向外倾斜一定角度时对于行车安全更有利,风障折角位置对车道1风速分布的影响不明显;对于集装箱车,5种风障形式下桥上车辆最大和最小侧倾临界风速分别为43.3、33.5 m/s,较地上车辆分别提高了73%和31%。

宽高比4.3流线型箱梁的涡激振动机制

通过节段模型风洞试验分析宽高比4.3流线型箱梁断面的涡激振动性能,基于数值模拟分析静止及振动断面周围的绕流结构,探讨流线型箱梁涡激振动机制。结果表明:+5°攻角时,宽高比4.3断面涡激振动竖向无量纲最大振幅为0.0135,是+3°攻角的2.2倍。涡激振动机制为:气流在桥面板处分离后,产生一定尺寸的上部漩涡,随着漩涡沿桥面板运动,其尺寸不断增大,并在桥面板背风侧发生分离脱落,振动断面周围的上部漩涡更加完整,且存在5个尺寸相对较大的漩涡,而下部漩涡在背风侧风嘴下斜腹板处的尺寸与数量有一定程度的增加;振动幅值增大后,主梁尾流宽度增大,脉动强度有一定程度增强。研究结果可供流线型箱梁抗风设计参考。

基于桥梁断面压力分布统计特性的抑流板抑制涡振机理研究

通过测量大比例流线形扁平钢箱梁模型(1:20)涡激共振时表面压力,研究典型钢箱梁常用设计断面涡激振动、静止、以及安装抑流板后涡激共振性能。综合对比分析三种工况模型表面压力系数均值、根方差、局部气动力与涡激气动力相关系数等时域统计特性;表面压力脉动的功率谱、局部测点气动力与总体断面气动力间的在模型竖弯频率处的相位谱和相干函数等频域统计特性。研究发现:竖弯涡激共振产生原因是流线模型上表面下游的气流再附区域强烈压力脉动以及箱梁下表面与总气动力具有较强相关性的压力脉动,整体断面各测点脉动压力具有相同的卓越频率。针对本项研究试验实例,抑流板措施减弱了箱梁中下游位置压力脉动的分布强度和作用时序的相关性,可以有效地抑制涡振。

西堠门大桥分体式钢箱梁节段模型试验研究

通过自主研发的多点同步加载系统对1∶2的大尺度悬吊钢箱梁节段模型进行加载试验和吊索更换试验,验证西堠门大桥分体式钢箱梁的可靠性并明确其受力特点和传力机理。试验结果表明:结构在竖向荷载作用下横桥向竖向弯曲效应大于纵桥向竖向弯曲效应;77%左右的横桥向竖向弯矩由横向连接箱梁传递;底板、斜底板、横隔板交界处为结构局部受力最不利位置。

南京长江第二大桥南汊主桥流线形薄壁扁平钢箱梁分析的新方法

本文介绍南京长江第二大桥南汊主桥流线形扁平薄壁钢箱梁横隔板的空间节段模型和采用梯形纵向加劲肋钢桥面计算的等效格子梁法,分析了正交异性板的第二体系的应力,和传统的Peklian Esslinger法相比较,采用空间节段模型和等效格子梁法得到的结果更加全面、准确。

深中通道中山大桥总体设计

深中通道中山大桥为(110+185+580+185+110)m半飘浮体系双塔钢箱梁斜拉桥,按双向8车道高速公路标准设计。桥塔采用H形钢筋混凝土结构,塔高213.5m。塔柱采用单箱单室不规则多边形截面,塔底连接系梁将两柱底基础连接成整体以增强抗船撞能力。主梁采用正交异性钢桥面板整幅流线型扁平钢箱梁,双边腹板构造,桁架式横隔板,中心线处梁高4m。全桥共设120根斜拉索,按双索面扇形布置,采用7 mm高强镀锌平行钢丝索,标准抗拉强度1 960MPa。斜拉索在钢箱梁上采用锚拉板锚固,在桥塔上采用钢锚梁锚固。桥塔采用分离式承台+群桩基础;边墩、辅助墩采用大悬臂板式整体墩,群桩基础。桥梁基础采用先平台后围堰法施工,塔柱采用液压爬模施工,钢箱梁采用架梁吊机双悬臂架设施工。

公铁平层超宽钢箱梁-列车系统气动参数数值模拟研究

采用数值模拟方法对公铁平层超宽流线形钢箱梁上列车与主梁的气动力特性进行了分析。测试了车桥组合下列车与桥梁的平均气动力系数,讨论了风攻角、列车位置对列车气动力的影响;研究了列车及主梁的二维气动导纳。结果表明:列车位于迎风侧(Ⅰ车道)时离桥梁前缘较近,直接受来流风作用,列车的阻力系数比位于其他车道时偏大;列车位于背风侧(Ⅱ车道—Ⅳ车道)时桥梁断面钝化,气流在桥梁迎风侧栏杆处分离,列车平均阻力系数降低。流线形钢箱梁断面升力气动导纳比Sears函数略小,但基本一致;桥上列车升力的气动导纳比单独列车升力的气动导纳偏小,比Sears函数略偏大。

大跨扁平钢箱梁悬索桥全桥气弹模型设计

对主跨680 m的Maputo大桥全桥气弹模型设计、制作、安装及调试的方法进行了详细论述。首先介绍了全桥气弹模型设计需要满足的相似性及一致性条件,然后详细介绍了主梁、主缆、吊索、桥塔各构件的设计和制作方法,最后论述了成桥态及4种典型施工态(100%梁段、45梁段、29梁段和13梁段)气弹模型的调试方法和检测结果。根据动力特性检测结果可知:Maputo大桥全桥气弹模型的设计与制作方法可行,模型能够很好地满足试验要求,研究内容可为其他同类型桥梁的抗风研究提供参考和借鉴。

深圳市南坪快速路桥梁方案比选分析

结合工程实例,分析标准路段桥方案比选、跨中山园路桥方案比选和跨南山水厂桥的桥梁方案比选,得出波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥方案的最优结论,对工程实践具有指导作用。

福州市琅岐闽江大桥钢梁设计

流线型扁平钢箱梁作为斜拉桥的加劲梁具有良好的力学和气动性能。以福州市琅岐闽江大桥为例,简要介绍扁平斜拉桥钢箱梁结构构造设计、立面线型的实现、抗风震措施和施工过程中的临时约束设计,以丰富扁平钢箱加劲梁在桥梁设计领域中的应用经验。