广州明珠湾大桥钢梁架设关键技术

广州明珠湾大桥主桥为中承式钢桁拱桥,双层桥面布置,主桥及水中引桥钢梁均采用N形三主桁钢桁梁。主桥边跨和次边跨钢梁采用临时墩辅助半悬臂法架设,中跨钢梁采用在临时扣索塔架上设置3对斜拉扣索辅助,边跨压重后进行不对称全悬臂架设;水中引桥钢梁采用临时墩辅助半悬臂架设。主桥钢梁采用6个架梁工作面同时架梁,起始节间钢梁在搭设的临时墩和墩旁托架上采用浮吊和塔吊安装,再采用爬坡架梁吊机和浮吊不对称双悬臂施工,次边跨合龙后中跨钢梁采用扣索塔架辅助大悬臂架设,中跨合龙后进行全桥体系转换。大桥成桥状态下,钢桁梁中跨桥面高程实测值和理论值最大偏差为54 mm,吊杆总索力实测值与理论值偏差为1.2%,钢桁梁线形和吊杆索力满足预期控制目标要求。

安庆铁路长江大桥设计

安庆铁路长江大桥是宁安城际铁路与阜景铁路共同跨越长江的通道,大桥全长2 996.8 m,主桥跨度布置为(101.5+188.5+580+217.5+159.5+116)m,为六跨连续钢桁梁斜拉桥。主梁采用3片主桁构造,桁高15 m,节间距14.5 m,桥面为正交异性板钢桥面。桥塔高210m,桥塔基础采用37根3.0 m钻孔摩擦桩基础,桩长分别为108 m1、13 m。斜拉索采用平行钢丝索,空间三索面扇形布置。主梁采用双悬臂安装、跨中合龙。静、动力计算分析表明大桥具有较高的刚度和良好的列车走行性。

武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉桥施工监控

武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥设计为主跨504 m的三索面、三主桁斜拉桥,钢桁梁架设方法首次采用桁段法与杆件散拼法相组合的方法。施工监控结合钢桁梁架设方案与工序变化等工程实际情况,应用基于无应力状态法理论编制的空间结构分析软件3Dbridge研究并确定斜拉索二次张拉到位的控制方案及相应的工程变化应对措施,实现钢桁梁架设过程的连续性与多工序同步性,并系统研究及实施三主桁、三索面合龙口多手段多向空间变形主动控制技术,实现高精度、快速合龙的工程目标。第1期静动载试验以及近1年的运营情况验证了大桥结构线形与内力满足设计要求。

三桁钢桁梁桥横桥向内力调整方法及影响参数

针对多主桁钢桥结构成桥状态中边桁受力不均衡的情况,结合三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥─—东江大桥,介绍了通过预设横向预拱度来横向调整三片主桁构件内力这一新技术,并分析了其调整原理。为了验证此技术的有效性,应用有限元程序,建立实桥三维有限元模型,对比了内力调整前后中边桁控制弦杆与加劲弦的轴力与不均衡系数,分析了横梁竖向抗弯刚度(EI)、横梁与主桁连接节点刚度(K)对中边桁构件内力分布的均衡性及横向内力调整效果的影响。研究结果表明,利用预设横向预拱度方法,使中桁支座沉降37 mm,可以有效地将中桁内力分担至两边桁,成桥后使中边桁对应弦杆与加劲弦不均衡系数ηi控制在±5%以内;横梁EI对三桁内力分布的均衡性有较大影响,随EI的增大,ηi逐渐减小;节点刚度K对三桁内力分布的均衡性影响显著,铰接模型不均衡系数较刚接模型高出50%左右,是决定内力调整效果的关键。最后,针对实桥横梁与主桁连接并非完全刚接的情况,提出了位移与支反力双控的施工措施。

南京大胜关长江大桥三主桁钢正交异性板整体桥面结构受力特性的试验研究

南京大胜关长江大桥采用三主桁多横梁体系钢正交异性板整体桥面结构,结构受力状态复杂。设计制作了一个1∶6的6节间钢桁梁节段模型,研究了实桥受力状态的模拟方法,完成了多种工况下的模拟实桥正、负弯矩区受力状态的加载试验;考察了桥面荷载在3片主桁之间的横向分配,"第一系统"作用下整体桥面的应力分布。结果表明,试验实测结果与实桥的理论分析结果较吻合,说明本文的试验方法可较好地反映实桥整体桥面结构的受力状态;桥面荷载在3片主桁之间的分配是不均匀的,对称桥面荷载在3片主桁之间的分配比例为1.0∶2.0∶1.0,偏载时为1.0∶1.0∶0.0;"第一系统"作用下钢桥面板顺桥向应力沿横桥向分布较均匀,3片主桁挠度较接近,说明三主桁整体桥面结构受力状态合理,整体性好。该研究成果验证了南京大胜关长江大桥的设计计算理论和计算方法的正确性,为该桥的设计提供可参考依据,同时也为整体桥面结构的进一步研究和应用提供了技术储备。

东平水道大桥的施工监控

武广客运专线东平水道大桥主桥采用连续钢桁拱结构,大桥成形过程复杂,为了确保该桥施工安全,结合有限元法和现代监测手段,对其进行施工全过程的监测与控制。采用MIDASCivil 2006软件建立该桥理论计算模型,对各施工阶段进行计算分析,根据现场实测数据,对主要参数进行识别修正,准确地分析结构的实际状态。由应力、索力、温度及线形监测结果可知,主桥合龙后线形流畅,预拱度设置合理,达到了预期的效果,控制成果满足设计及相关规范的要求。

主动控制在三主桁钢桁拱桥施工监控中的应用

研究目的:根据主动控制的理念,以东平水道特大桥为依托,对三主桁钢桁拱桥的整个施工过程进行有限元理论计算和分析,确定各施工阶段控制目标,预先分析施工中各控制目标偏离的可能性,并拟订和采取各项预防性措施,采取主动控制措施,指导施工架设,以使该桥顺利建成并满足设计要求。研究结论:通过有限元理论计算和分析,确定各施工阶段的目标控制值,得到扣索索力、支点顶落量、后锚力与压重的可调范围,做到"预先控制";再根据现场监测结果,采取钢桁杆件预抬、扣索张拉、后锚索张拉、边跨钢梁临时压重和支点顶落与纵移的主动控制对策和措施,及时调整结构内力与线形,做到"过程控制";最后全桥成功合龙。

南京大胜关长江大桥大跨度钢桁拱桥设计研究

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的重点工程,主桥采用三主桁空间桁架结构、Q420qE高性能结构钢、板桁组合结构与整体桥面结构、以及长吊杆抑振等关键技术。介绍南京大胜关长江大桥的建桥条件与技术标准、桥型方案比选与总体布置以及钢桁拱结构方案,重点论述所采用关键技术的研究与运用。

大胜关长江大桥主拱合龙措施及监控计算分析

研究目的:本文以南京大胜关长江大桥为依托,对三主桁钢桁拱桥的主拱合龙进行监控计算分析,研究钢桁拱桥的施工合龙措施,并以监控计算指导施工架设,使钢桁拱桥在较短时间内顺利实现精确合龙,可为同类型钢桁梁的合龙提供参考。研究结论:大胜关长江大桥为三主桁的六跨连续钢桁拱桥,中间2个主拱跨,两端各2个边跨。其主拱的施工合龙采用中主墩钢梁双悬臂架设、两边主墩单悬臂架设、跨中合龙的总体方案。通过对其三主桁钢桁拱桥施工合龙的监控计算分析及合龙措施研究,采用了长圆孔、圆孔、销子、顶拉装置及温差的合龙措施,双主拱顺利实现精确合龙。

离轴空间遥感器主支撑结构设计

长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关,因此,本文研究了遥感器主支撑结构设计方案。对比分析了主支撑结构的常用形式,确定了桁架结构方案,并对其进行了材料选择和连接工艺分析。推导了三杆结构(桁架基本单元)的一阶频率解析式,并确定了其最佳形式。在初始设计的基础上,利用灵敏度分析和参数优化设计方法得到了一种24杆式主支撑结构。作为验证,对该支撑结构进行了静态翻转和动力学试验。试验结果表明,主支撑由竖直状态翻转到水平状态后,前端倾角变化小于10″,一阶固有频率为55Hz,振动试验中支杆最大应力为135MPa,满足各项设计指标要求。

郑州黄河公铁两用桥主桥第一联钢梁架设技术研究

郑州黄河公铁两用桥是目前世界上最长的公铁两用桥梁。其主桥第一联为(121+5×168+121)m六塔单索面钢桁结合梁斜拉桥,采用无断面联结系、无上平联的三主桁斜边桁空间桁架形式,结构新颖,施工难度大。由于其顶推长度长、重量重、跨度大等,经对架设方案的分析、研究和比较后,最终确定第一联钢桁梁采用多点同步顶推方法施工。该方案减少了高空作业和水上作业,有利于保证钢梁架设的安全、质量和施工进度,同时取消了常规方案中在黄河主河槽内设置的大型临时墩,既保证了施工期内黄河渡汛,又减少了后期河道的清理工作,经济效益和社会效益显著。

三主桁结构内力分配影响因素研究

南京大胜关长江大桥主桥为主跨336 m的钢桁拱桥,钢桁拱采用三主桁结构。为减小该桥钢桁拱三主桁间内力分配的差异,以跨径168 m的简支三主桁钢桁梁为例,研究影响三主桁结构内力分配的因素。采用结构分析软件MIDAS Civil对该钢桁梁建立模型,分析比较在对称荷载与偏载作用下结构的静力效应。分析结果表明:在对称荷载与偏载作用下,横联均是影响主桁受力分配的主要因素;在对称荷载作用下,横梁刚度比平联面积对三主桁内力分配影响明显;在偏载作用下,平联面积比横梁刚度对三主桁内力分配影响明显。

洞庭湖主跨406m三塔铁路斜拉桥设计关键技术

蒙华铁路洞庭湖特大桥为(99+140+406+406+140+99)m三塔斜拉桥。为提高该桥的竖向刚度、改善结构受力,采用了设置中塔稳定索的措施。中塔稳定索布置于中塔塔顶与边塔桥面横梁上方的塔柱上,设置双索面,每个索面2根索并行排列。主梁采用竖向刚度较大的新型钢箱-钢桁组合结构。增大尺度的钢桁梁下弦杆与铁路正交异性钢桥面板系统形成分离边箱的边主梁结构,华伦式桁架置于其上。主梁施工分为2个主要阶段,钢箱部分先行成桥承担桥梁主要荷载(恒载),钢桁梁仅承受二期恒载与活载。应用板桁组合结构新型主梁与中塔稳定索的结构措施后,该桥取得了较好的静、动力性能。

三主桁钢桥横向内力调整方法与参数研究

多主桁钢桥在成桥状态下结构受力复杂,各桁受力不均衡,以一座双层桥面三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥——东江大桥为工程背景,介绍了通过支座升降预设横向预拱度来横向调整三桁内力技术。采用大型有限元程序建立实桥三维空间有限元模型,运用仿真分析法对该技术的有效性及相关影响参数进行了相应的研究。结果表明,利用预设横向预拱度方法使中桁支座适当沉降,可以有效地实现将中桁受力分担至两边桁,成桥后中、边桁对应控制杆件不均衡系数iη控制在±5%以内;横梁抗弯刚度EI和节点刚度K均对横向三桁内力分布的均衡性有较大影响,随EI的增大,iη逐渐减小;节点刚度K对横向三桁内力调整效果影响显著,铰接模型不均衡系数iη较刚接模型高50%左右,是决定内力调整效果的关键。针对实桥横梁与主桁连接并非完全刚接的情况,建议采用位移与支反力双控的施工措施。

广州明珠湾大桥主桥中跨合龙技术

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式钢桁拱桥,采用双层桥面布置,主梁采用N形三主桁钢桁梁结构。主桥采用斜拉扣挂法、拱梁同步架设;中跨合龙时,拱肋与主梁分别采用“多点同步合龙”与“节点拼装合龙”法进行先拱后梁施工,以提高大桥的合龙效率。通过敏感性分析确定该桥采用26号、29号墩顶、落梁为主,竖向、横向、纵向顶拉为辅的合龙措施调整拱肋合龙口空间姿态。该桥中跨合龙施工中,在边跨采用抗倾覆压重设计,以控制大桥悬臂施工阶段由自重产生的倾覆力矩;在26号、29号墩顶支座处布置顶、落梁及纵移装置,以消除合龙口高差与转角位移,实现精准对位;在拱肋与主梁合龙口设置微调装置,以实现钢梁合龙口间距微调;在27号主墩设置顶推装置,使结构整体纵移0.085 m,实现上、下拱肋同步合龙;主梁合龙节点杆件拼装后,利用吊杆与顶拉装置调节高差与合龙口间距,实现大桥无应力精确合龙。

公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工新技术

研究目的:济南黄河公铁两用桥主桥为三主桁连续钢桁梁结构,采用多点顶推技术进行钢桁梁拼装架设,其最大顶推重量高达3.7万t,单桁支点反力高达37 321 kN,最大悬臂长度高达154 m,顶推过程中存在较大的技术难题,安全风险高、施工难度大。因此有必要对该桥多点顶推关键技术进行深入研究及探讨,并在此基础上进行技术创新,保证其建造过程技术可行、安全可靠。研究结论:(1)针对公铁两用三桁连续钢桁梁的结构特点,提出了多点同步顶推新技术,实现了3.7万t钢桁梁大悬臂、长距离顶推架设;(2)创新设计了桥梁顶推滑移系统,解决了传统顶推施工"同步不常有、不同步常有"的技术难题,模数化设计支承滑块和抄垫结构,首次提出采用(8+2)mm热轧不锈钢复合板,保证了单桁最大支点反力37 321 kN工况下滑移体系的可靠性;(3)在主跨跨中无支点调整钢桁梁线形的条件下,可先进行加劲弦安装并与钢桁梁同步顶推,利用拼装支架多支点顶梁消除合龙口偏差,实现了精确合龙,成桥内力及线形能够符合设计要求;(4)对三桁高差进行敏感性分析,当中桁支点高度高出边桁10 mm时,中桁支反力可增大10 035 kN,提出了采用弹性抄垫协调变形补偿高差等针对性预控措施,明确顶推施工三桁高差控制的量化标准;(5)本研究成果可为今后公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工提供一定的参考或借鉴。

广州明珠湾大桥主桥总体设计

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式钢桁拱桥,采用双层桥面布置。大桥主跨采用结构自平衡体系,无外部推力;主梁采用N形三主桁钢桁梁结构;拱肋、钢桁梁均采用箱形截面,腹杆部分采用工字形截面、部分采用箱形截面,弦杆、腹杆与主桁架之间采用栓焊结合连接方式;桥面板采用正交异性钢桥面板,桥面铺装采用浇筑式沥青混凝土;主跨吊杆采用1670 MPa的镀锌平行钢丝索;主墩深水基础采用钻孔灌注桩基础。采用12000 t级双曲面球型减隔震支座,解决了全桥强震作用下的纵、横向减隔震问题。在主墩与边墩分别设置B型转筒式与C型护舷防撞装置,可有效预防3000 t级船舶失控对大桥的撞击。为提高架梁效率、适应通航水域条件,大桥架设采用拱梁同步施工方案。采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,对该桥静力、动力、稳定、抗风、抗震性能进行分析,结果表明:主桥最大悬臂施工与运营阶段,抖振响应均能满足规范要求,大桥结构受力性能良好、安全可靠。

广州明珠湾大桥边跨钢梁施工技术

广州明珠湾大桥主桥为6跨连续三主桁双层桥面中承式钢桁拱桥,跨径布置为(96+164+436+164+96+60)m。钢梁为三片N形桁式结构,分阶段进行悬臂拼装,先合龙边跨,再合龙中跨。边跨平弦钢梁采用70t架梁吊机辅以临时支墩的半伸臂安装,主墩拱肋及主桁钢梁中跨侧采用70t爬坡架梁吊机、边跨侧采用250t大型浮吊辅以墩旁托架的双悬臂不对称安装。边跨合龙通过多支点顶、落梁和纵、横移的方式,分步、多点实现钢梁的无应力状态自然合龙。

郑焦城际铁路黄河桥钢桁梁顶推施工控制关键技术

郑焦城际铁路黄河桥主桥为11-(2×100)m下承式连续钢桁梁桥,两孔一联共11联,总长2200 m。钢桁梁采用顶推与悬拼相结合方式进行架设。顶推施工前对大型临时结构中的拼装支架、滑道梁安装进行施工控制,顶推过程中对三桁起(落)顶高差、横向偏位、顶推里程进行控制,实现了对钢桁梁三向精确控制,确保拼装线形与设计线形一致。

广州明珠湾大桥结构体系设计关键技术

广州明珠湾大桥主桥采用主跨436 m的中承式钢桁拱桥,双层桥面布置,上层桥面设双向8车道和双侧人行道,下层桥面设双向4车道和管线走廊。该桥设计过程中对主桁体系(两主桁体系、三主桁体系)方案、拱梁组合体系(刚性梁刚性拱、柔性梁刚性拱)方案进行对比分析。考虑结构受力、交通需求等方面,主桁体系最终采用三主桁体系方案,并将上层桥面重车道和下层桥面行车道均靠边桁布置,使每片主桁分担4车道汽车荷载,实现三主桁的受力基本平衡;考虑结构刚度及施工便利性等方面,拱梁组合体系最终采用刚性梁刚性拱方案。经验算,该桥采用三主桁体系、刚性梁刚性拱方案,结构受力满足设计要求。