拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

大跨度铁路下承式钢桁梁柔性拱桥稳定性研究

基于洪奇沥水道特大桥主跨为2×360m的大跨度下承式钢桁架柔性拱桥建立有限元模型,考虑结构的几何初始偏位、几何和材料的双重非线性以及温度因素,进行施工阶段和运营阶段的稳定性分析。结果表明:该桥失稳形式为拱肋整体面内失稳;仅考虑几何非线性时,结构的稳定系数降低10.53%;考虑几何和材料双重非线性时,稳定系数降低73.9%,并随几何初始偏位的增大进一步减小;拱肋施加1/3000—1/1000计算跨径的初始横向位移时,结构的稳定系数降低0.38%—5.66%;钢桁梁受材料非线性影响显著,拱肋次之,纵横梁最小;温度变化对结构的稳定性影响较小,当温度上升60℃时,结构的稳定系数增加0.72%,当温度下降15℃时,结构的稳定系数降低0.19%。各种因素下最不利稳定系数为2.39,桥梁结构总体稳定性良好。

大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化

以天津国泰桥为工程背景,重点介绍了大跨度中承式钢桁架拱桥在初步设计阶段进行体系优化的关键问题,并就优化方案的支承约束布置、构造措施以及施工方法进行了探讨。对于中承式钢桁架拱桥,三跨连续铰支的无推力体系比单跨固支的有推力体系在基础、拱肋、桥面系等方面均具有力学性能优势和经济优势,是中承式钢桁架拱桥的首选。

高速铁路大跨度中承式钢桁拱桥设计研究

以西十(西安—十堰)高速铁路汉江特大桥1×420 m中承式钢桁拱为对象,通过建立有限元模型对中承式钢桁拱桥的桁式布置、拱轴线、内倾角、拱脚下弦杆结构、主梁结构形式等进行对比分析。结果表明:拱轴系数变化对主拱轴力的影响较小,对弯矩和偏心距的影响明显,最终选取二次抛物线作为拱轴线。拱肋内倾对结构横向稳定性影响较大,拱肋内倾角宜取3.5°。拱脚下弦杆灌注混凝土,提高了拱脚的受力性能,优化了拱脚处杆件截面。正交异性板钢箱梁作为主梁时结构性能较好。结构静动力计算结果表明,大跨度中承式钢桁拱桥可满足高速铁路运营需求。

宁波城庄路姚江大桥设计

宁波市城庄路姚江大桥主桥为下承式三跨连续钢桁架拱桥。跨径布置为48 m+180 m+48 m。介绍了主桥的总体布置、结构设计、设计关键技术和指导性施工顺序。

大跨双铰高低拱座钢桁架拱桥设计关键技术

湖北宜来高速溇水河大桥跨越宽300 m以上的U形沟谷,两岸地势陡峭,两岸山体高差近36 m,为减少施工开挖对环境的破坏、保证结构安全性和经济性,经方案比选,该桥最终采用附加内力小、适应基础变位能力强、因地制宜的主跨310 m双铰高低拱座中-下承式钢桁架拱桥。为满足高低拱座拱桥的结构受力、提高工业化制造效率,该桥拱轴线采用虚拟计算跨径340 m、矢高86.2 m、拱轴系数1.7的整体悬链线方案。主拱肋采用2片N形桁架结构,单片拱肋采用等截面扁平钢箱结构,主桁节点采用整体栓焊节点,2片拱肋桁架横向中心距27 m,通过米撑及K撑连接。桥面系采用传力明确、经济性好的纵梁结构体系钢-混组合梁,且在端横梁外侧增加小边跨解决边跨梁端出现负反力的问题,梁端设置速度锁定器约束装置。为解决拱脚在多重荷载作用下的受力及耐久性难题,提出拱脚铰轴采用摇摆式铰轴构造。整体及局部分析表明,该桥具有较好的静、动力性能。

下承式钢桁拱桥极限承载力分析

极限承载力分析对于拱桥的设计具有十分重要的意义,理想线弹性结构的理论屈服强度通常采用特征值屈曲分析法得到,但结构材料非线性和几何非线性却使得结构通常无法达到其理论强度极值。利用大型有限元软件ANSYS,同时采用3种分析极限承载力的方法(特征值屈曲法、几何非线性法与同时考虑几何非线性和材料非线性法),对宁波城庄大桥主跨部分进行极限承载力计算分析。分析结果表明,在计算桁式拱桥极限承载力时考虑双重非线性方法求解极限承载力得出的结果比线性方法更符合实际的工程情况。

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。

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。

大跨度中承式钢箱桁架拱桥抗震体系研究

为研究大跨度中承式钢箱桁架拱桥合理抗震体系,以某主跨519 m的中承式钢箱桁架拱桥为背景,采用MIDAS软件建立全桥有限元模型,分析桥梁自振特性、非线性时程地震响应,对比采用拉索减震支座前、后2种抗震支承体系下的桥梁地震响应,并对拉索减震支座的自由程进行参数分析。结果表明:对于大跨度中承式拱桥,抗震体系设计应重点关注桥梁支座反力;由于主梁从主拱肋间穿过,降低了桥梁的抗扭刚度;采用拉索减震支座前、后,拱脚内力变化不大,桥梁支座横向水平力最大值由3027 kN降至915 kN,桥梁顺、横桥向位移响应也得到明显改善;该桥合理拉索自由程为5 cm。

广州明珠湾大桥主墩吊箱围堰定位施工技术

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式三主桁钢桁拱桥,该桥27号主墩采用25根直径2.5 m钻孔桩基础、高桩承台,承台尺寸56.5 m(横桥向)×17.5 m(顺桥向)×5.5 m(高)、底标高-2.84 m,桥位处于往复流环境下。27号主墩基础采用双壁钢吊箱围堰兼做钻孔平台方案施工。围堰加工后采用气囊法下水,浮运至墩位处定位、下沉、挂桩,在围堰上铺设钢平台作为钻孔平台;然后进行桩基施工,桩基施工后拆除围堰上铺设的平台;最后进行围堰封底、抽水、承台施工。在围堰定位时,采用靠墩+定位船+重锚定位系统进行施工,其中靠墩布置在围堰上游侧,定位船布置在下游侧,重锚布置在大、小里程方向。围堰定位后,其纵、横向最大偏差分别为30 mm、20 mm,倾斜度2‰,满足设计要求。

中承式钢管混凝土拱桥维修加固工艺设计技术

以蜀河汉江大桥维修加固工程为例,从拱肋横向稳定性加固、横梁加固、更换新吊杆、拱肋和拱脚腹板填实、拱肋腹板除湿泥、拱肋涂装工艺设计技术等诸方面,介绍了中承式钢管混凝土拱桥维修加固的工艺设计技术,供广大维修加固工程技术人员参考。

遵瓮铁路湘江大桥主桥桥式方案研究

遵义至瓮安铁路上跨湘江为全线重点控制工程,介绍湘江特大桥主桥的桥位现状,为得到主桥合理桥式方案,根据桥位自然状况,提出两个可行的桥式方案,从结构受力、工程投资、施工控制、景观性等方面对两种方案综合比选,最终选择1-375 m上承式拱桥为推荐方案,为复杂山区铁路桥梁设计提供借鉴。

一种用于梁下有限高度下吊杆更换的临时兜吊系统改进关键技术

结合旧桥维修工程实例,介绍了某下承式钢管桁架混凝土拱桥在梁下有限高度下吊杆更换临时兜吊系统的选型、体系组成及关键构件设计要点,并通过有限元程序进行理论计算验证及试验工况验证,经工程实践证明该临时兜吊系统安全有效地实现了吊杆更换。同时该实践可为同类桥型吊杆更换和同类型临时兜吊系统的设计、施工提供借鉴。

中承式钢桁架系杆拱桥设计与施工关键技术研究

中承式钢桁架系杆拱桥因具有结构体系要经过多次受力转换、关键节点受力大、施工精度要求高、施工控制要求严格等难点,对其设计和施工关键技术进行研究很有必要。以横琴二桥为研究对象,首先介绍了该拱桥主桥约束体系、平纵联及桥面系等关键结构的设计方案;然后结合实际总结出工程的施工特点与技术难点,并在此基础上分别对主桥上、下部结构的施工关键技术进行了分析;最后,借助MIDAS/Civil有限元软件模拟计算出施工过程中应重点监测的最大应力位置,以保证工程的施工质量及安全。

扬州万福快速路及京杭大运河大桥总体方案

扬州市万福快速路采用高架主路+地面辅路的建设形式,介绍了该项目背景、技术标准、道路总体方案、高架桥梁方案,包括建设形式与车道规模、快速路出入口方案、沙湾路立交远期预留方案、高架桥梁跨径布置、高架桥梁结构方案等;另外还介绍了京杭大运河大桥总体方案。以上相关设计方案可为类似工程提供参考。

青岛市某景观桥梁总体方案设计

景观桥兼有桥梁的功能性及艺术性,近年来成为城市桥梁设计的趋势。景观桥在兼具景观美学的同时,应充分考虑桥梁方案的可实施性。以实际工程为例,论述连续钢拱桥结构方案,并且结合结构体系、桥面系支座布置和拱脚处理,讨论了桥梁方案的优化思路。城市景观桥方案初创阶段重点关注桥梁方案整体景观效果,方案优化阶段应以桥梁结构工程师视角进行方案优化,从而指导后续施工图设计工作。

简支下承式拱形钢桁架人行天桥结构设计

以重庆市渝州路道路拓宽改造工程2号人行天桥为例,对简支下承式拱形钢桁架结构在大跨度天桥工程中的实际运用进行了介绍,并重点分析了该天桥的结构选型、总体布置、桁架杆件和节点构造,以期为类似结构的桥梁设计提供借鉴。

香溪长江公路大桥大跨度钢箱桁架推力拱合龙技术

湖北香溪长江公路大桥主桥为跨度531.2m的全推力中承式钢箱桁架拱桥,主拱采用斜拉扣挂法分节段悬臂架设,合龙方式为自然合龙。合龙前对主拱结构进行敏感性分析,得出合龙口线形对温度及前端扣锚索索力变化均较为敏感。合龙时通过扣锚索及水平对拉装置调整主拱悬臂端高程和横桥向偏位,并设置能够快速完成杆件锁定并能调整合龙焊缝宽度变化量的临时锁定装置,在夜间1个温度恒定期内完成了主桁的合龙锁定,保证了体系转换后结构的安全,实现了主拱的顺利合龙。

宁波市明州大桥等四桥设计施工技术综述

宁波五路四桥项目含有四座跨越甬江和姚江的大跨径桥梁。按照"一桥一景"的建设理念,结合建设条件,四座大桥分别采用了不同的桥型方案。每座大桥结构新颖独特、建筑风格迥异、各具特色,为我国城市桥梁的建设提供了宝贵经验。