武汉青山长江公路大桥宽幅钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938 m的双塔双索面全飘浮体系斜拉桥,主跨整体式钢箱梁高4.5 m、全宽48 m,采用500 t架梁吊机分节段悬臂拼装架设。钢箱梁悬臂拼装时,架梁吊机站位节段、待架节段由于荷载及约束不同,横截面变形呈现出不同的趋势,线形匹配难度大。为解决该问题,主跨钢箱梁悬臂拼装时选择上、下游分体式架梁吊机,减少架梁吊机自重;经比选选择横桥向27.7 m间距的架梁吊机站位,减小了架梁吊机荷载对横向线形匹配的影响;通过设置顶压装置(由顶压牛腿、支承底座组成),在架梁吊机站位节段、待架节段钢箱梁边腹板处施加1500 kN顶压力,配合少量马板,一次加载完成对接口竖向变形匹配调整。施工后,钢箱梁横向线形匹配精度均满足要求。

超宽组合梁剪力滞效应分析

超宽组合梁宽高比很大,在弯矩作用下超宽组合梁的力学特性与普通梁较为不同,目前相关技术规范尚缺乏关于超宽梁有效宽度的系统化公式。为了深入分析在弯矩作用下超宽组合梁剪力滞效应引起的正应力分布不均的特征,以深汕大桥为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立跨中15道中横梁梁段52.5m空间壳单元有限元简支梁体系模型和采用Midas civil建立空间杆系单元全桥模型,分析在自重、车道荷载、人群荷载和吊杆杆力作用下跨中截面顶、底板和1/4跨截面顶板的正应力和剪力滞系数的分布规律。分析结果表明,超宽组合梁在荷载作用下,结构受力存在明显的剪力滞效应,目前相关技术规范关于翼缘有效宽度计算公式的安全系数比实际高1.21~1.63倍。

深中通道中山大桥超宽钢箱梁悬臂拼装横向变形分析及对策措施

针对斜拉桥超宽幅钢箱悬臂拼装过程中存在横向变形问题,该文根据深中通道中山大桥双向八车道超宽钢箱梁施工特点,分析超宽钢箱梁悬拼安装过程中横向变形产生的主要原因,结合目前国内外宽幅箱梁悬拼施工中匹配高差调整工艺,创新性地提出“一字梁锁定+挂索初张拉匹配”工艺,较好地解决了中山大桥超宽钢箱梁悬臂拼装横向变形差问题。

大挑臂下承式连续梁拱组合桥设计

西宁祥瑞大桥为(40+120+40)m大挑臂下承式连续梁拱组合桥。主梁采用大挑臂钢箱组合梁,钢梁采用单箱三室槽形结构,桥面板采用钢筋混凝土结构。主拱采用由2片分离的拱肋及横向风撑组成的组合式拱圈,拱肋呈“纺锤”形。吊杆采用高强度钢绞线整束挤压拉索,索体采用多重防腐层和抗辐射老化措施。系杆由37股∅s 15.2 mm新型高强度钢绞线组成,分布在钢梁中间箱室内。桥墩采用花瓶形钢筋混凝土实体墙式墩,基础采用6根∅2.0 m钻孔灌注桩。彩虹状的拱桥造型极具地域特色,景观效果良好。大挑臂钢箱组合梁结构横向刚度大、抗扭性能好,具有良好的受力性能及经济性能。全桥采用先梁后拱的施工方案,钢梁采用顶推施工,拱肋采用液压提升系统安装,预制桥面板在大挑臂横梁上使用桥面吊机施工。

宽幅现浇箱梁门洞式支架受力性能研究

为解决宽幅现浇梁在跨越道路交叉口时的支架设计难题,以杭州市通城大道快速路(机场高速—通彩互通)工程宽幅现浇箱梁施工为例,提出了2种不同的门洞式支架方案,建立其力学简化模型,对其整体受力、变形和稳定性进行验算。结果表明,方案A和方案B的分配梁和贝雷桁架主梁的验算结果一致,而采用方案A需要对圆心钢管的验算指标较多,需要满足截面正应力、柔度和压弯构件正应力的要求;方案B只需对贝雷桁架立柱做抗剪强度验算即可,且贝雷桁架具有装配化的优点,可以快速安装,稳定性强,在实际工程中可以优先选用方案B:贝雷桁架立柱式门洞支架。

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应,以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象,设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验,并进行有限元计算分析,分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性,纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明,该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著,梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征,其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性,梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性,梁体横截面设计合理,活载作用机理明确,中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导。

检修车轨道位置与导流板对扁平箱梁涡振的影响

为研究检修车轨道位置与导流板对宽体扁平箱梁断面涡振性能的影响,以深中通道伶仃洋大桥(大跨度宽体扁平钢箱梁悬索桥)为背景,通过1∶25节段模型风洞试验测试了主梁的涡振响应,并采用计算流体动力学方法(CFD)对断面的二维流场进行了模拟.结果表明:增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离l能够显著提高宽体扁平钢箱梁的涡振性能,当l≥Wb/6(Wb为主梁底部宽度)时,可完全消除宽体扁平箱梁在各风攻角下的涡激振动;在检修车轨道处设置17°倾角的内侧或双侧导流板均能够显著抑制梁体的涡激振动,且抑制效果相同,当l≥Wb/10时,布置导流板可完全消除梁体的涡激振动;增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离以及设置导流板均是通过消除断面下游斜腹板处的尾流漩涡,从而降低梁体受到的周期性涡激力,达到抑制主梁涡振的效果.

超宽波浪形鱼腹式现浇桥梁支撑体系研究

为加快邻近地铁车站结构条件下多幅四箱室闭合型超宽鱼腹式箱梁施工,基于成都博览城福州路桥现浇支架基础多台阶且同断面支架高度差异大的工程应用实例,详细介绍了碗扣支架与组合支架构建的支撑体系,对多种交通综合体中超宽异形鱼腹式横梁支架搭建技术提出了创新型施工方案,对箱梁施工过程的裂缝控制也起到了关键作用。

超宽幅主梁扭背索独塔斜拉桥总体设计

厦漳同城大道沙洲岛特大桥西溪主桥采用(88+200)m扭背索独塔斜拉桥,塔墩梁固结体系。主梁采用钢-混混合梁,其中主跨为整幅钢箱梁,梁宽47 m;边跨为预应力混凝土箱梁,梁宽51 m;钢-混结合面位于主跨距桥塔理论跨径线15 m处。桥塔采用独柱式钢筋混凝土斜塔,总高134.6 m,桥塔向边跨倾斜8°,其下布置整体式承台,钻孔桩群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度1670 MPa平行钢丝拉索,边跨斜拉索为双索面空间扭背索,主跨斜拉索为准单索面。针对超宽桥面,采用空间梁格法分析剪力滞的影响,将混凝土梁纵腹板由6道增至8道。按3 m顺桥向标准间距设置钢箱梁实体式横隔板,可使该桥宽幅主梁偏载、扭转效应导致的应力增量控制在允许范围内。对塔墩梁结合部进行有限元精细化分析,针对应力集中情况,优化局部构造和配筋设计,经计算,优化后结构受力满足设计要求。

宽幅钢箱梁受力性能与设计参数分析

宽幅钢箱梁-蝴蝶形钢拱组合桥造型优美,近年来备受桥梁设计师们青睐。针对实际工程,开展宽幅钢箱梁受力性能与设计参数分析,对比分析了纵横梁不同设计参数的变化对宽幅钢箱梁力学性能的影响程度。结果表明:纵梁的荷载横向分布影响线均因小纵梁道数变化而受到显著影响,且小纵梁横向分布影响线的影响大于主纵梁;在最不利车道布载作用下,小纵梁道数的变化对主纵梁关键截面的内力和挠度影响较大,而小纵梁道数的增加有助于改善宽幅钢箱梁的受力,建议采用5道小纵梁的布置方式;在横向荷载作用下,横梁间距布置不同对横梁应力有影响,尤其是在非拱梁结合段跨中截面和拱梁结合段1/4跨截面处,应力最大值出现在拱梁结合段跨中截面,而主纵梁应力也仅在非拱梁结合段与拱梁结合段的跨中截面处影响较大;大桥横梁间距可与吊杆位置对应,即每隔6 m设置一道横梁,可满足结构横向受力要求。

时变效应下自锚式悬索桥车载响应演变规律

为研究长服役期内混凝土收缩徐变、环境温度变化对车载作用下自锚式悬索桥主梁应力状态演变的影响规律,建立了山东省湖南路大桥ANSYS精细化实体有限元模型,分析了30 a运营期内混凝土收缩徐变、5~20℃温升工况下超宽箱梁底板的应力变化规律。结果表明:随着桥梁运营年限增加,箱梁底板纵向压应力逐渐减小,30 a期时部分位置出现0.085 MPa的纵向拉应力;箱梁底板与最外侧腹板交接处出现2 MPa的横向拉应力,需优化横向预应力筋的布置方式。桥梁运营30 a时,在1.0~1.6倍对称等效设计活荷载下,箱梁底板与内侧腹板交接处的纵向拉应力达到1.06~2.70 MPa。桥梁运营30 a并且环境温度升高5℃时,在对称等效设计活载下,箱梁底板部分区域的纵向拉应力超过混凝土抗拉强度,20℃温升使得底板最大纵向拉应力达到8.65 MPa。

偏载作用下超宽幅分体钢箱梁扭转效应分析

为研究不同成桥偏载作用下宽幅分体钢箱梁的扭转效应及结构参数对扭转效应的影响规律,以西堠门公铁两用大桥主桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁为背景进行有限元分析。该桥为主跨1488 m的斜拉-悬索协作体系桥,主梁为由3个流线型扁平钢箱通过箱形横梁连接组成的超宽幅分体钢箱梁。采用Abaqus软件建立该桥斜拉-悬索协作区段宽幅分体钢箱梁精细化有限元模型,计算3种偏载工况作用下钢箱梁3个典型截面(吊索作用截面、无横梁连接截面、斜拉索作用截面)顶、底板扭转翘曲正应力;分析腹板厚度、横梁宽度以及吊索横向间距对宽幅分体钢箱梁扭转效应的影响。结果表明:3种偏载工况作用下宽幅分体钢箱梁扭转效应明显,其中无横梁连接截面扭转效应最为突出,设计时应予以关注;增大腹板厚度可以降低钢箱梁顶、底板扭转效应,增大横梁宽度会增大顶板、腹板中间位置附近的扭转翘曲正应力,但会降低底板的扭转翘曲正应力最大值;吊索横向间距对扭转效应影响较小。

海上全断面超宽钢箱梁吊装施工技术

澳氹四桥南引桥为(6×80+60)m连续变宽钢箱梁桥,钢梁为钢箱+挑臂形式,宽48.4~61.7 m。南引桥钢梁沿纵向分12个大节段,大节段钢梁分成中间钢箱和两侧翼缘,在工厂制造后运到桥位,中间钢箱利用浮吊架设成联后安装翼缘吊机进行两侧翼缘安装(S5~S7号墩间大节段除外)。由于南引桥西侧存在污水管道,S5~S7号墩超宽钢箱梁分为7个大节段制造,中间钢箱与两侧翼缘在工厂整体焊接,利用浮吊定点在S5号墩西侧起吊全断面大节段钢梁至滑移支架,由S5号墩向S7号墩方向逐节段滑移到位,最大滑移重量715 t。针对航空限高及钢梁节段重量的吊装要求,建造2200 t L臂架起重船,非自航浮吊;制造组合吊具,以满足不同规格、不同重量的梁段吊装需求。施工时,浮吊和运梁船抛锚定位后,浮吊在高潮位取梁并携梁缓慢移位到架梁区域,分级落梁后浮吊退出,完成海上全断面超宽钢箱梁的吊装施工。

公铁平层宽幅钢箱梁桥面车致局部振动研究

公铁平层布置桥梁由于桥面板较宽,列车引起的桥面板局部振动可能影响公路车辆的响应。本文通过建立桥梁局部板壳单元有限元模型,分析列车荷载通过桥梁时的桥面板响应,讨论列车引起的局部振动在横桥向、纵桥向的分布以及对公路车道的影响。结果表明:列车轨道附近桥面板节点的竖向速度与加速度有显著提升,随着节点位置远离列车轨道,竖向响应迅速衰减;列车荷载作用下竖向响应影响范围约为列车中心线附近5 m的区域;列车通过桥梁时最靠近列车线路的公路车道响应频谱分析中并未观察到桥面板局部振动的高频部分,认为列车引起的局部振动对公路车辆的影响有限。

基于ABAQUS及MIDAS空间梁格法分析宽箱梁偏载系数

宽箱梁结构体系偏载效应比较显著,计算不当可降低结构的安全储备,在极限状态下还可造成支座脱空,使结构处于及其危险的状态。采用ABAQUS及MIDAS空间梁格法对实例桥梁进行有限元建模,得到偏载系数理论值,并将其与CDN加载试验验证过的偏载系数实测值、通过经验系数法、偏心压力法、修正的偏心压力法、模态分析法等方法得到的偏载系数计算值进行比较,结果表明,模态分析法更适合于宽桥偏载系数的计算,对今后的桥梁设计有一定的指导意义。

六榀菱形桁架挂篮施工技术

以G25德清至G60桐乡高速1标东苕溪大桥主桥为工程依托,介绍六榀菱形桁架挂篮在复杂条件下的应用情况,在施工中解决了单主梁矮塔斜拉桥单箱五室宽幅箱梁施工空间有限、主梁截面高、梁体节段质量大、整体要求高等诸多技术难题,利用桥梁专业分析软件MIDASCivil创立菱形桁架挂篮构造空间杆系有限元模型,研究施工应用阶段主要构件的受力特性,细化条分法加载,优化挂篮菱形桁架结构倾角,有效减少挂篮变形,满足工程荷载验算,减少场地和设备投入,从而提高工效,缩短施工时间,显著节约悬臂浇筑施工成本。相关方法及成果应用推广价值较高,可为相关工程建设实施提供参考借鉴。

不同宽跨比宽幅箱梁桥横向分布系数计算研究

为了解不同宽跨比宽幅箱梁桥横向受力变化,基于梁格法相关原理,以(32+32+32)m连续梁桥为依托工程,建立不同宽跨比典型桥梁模型,分析不同宽跨比对桥梁横向受力分布情况的影响。结果表明:在城-A级设计荷载下,中梁横向分布系数最大,两侧边梁相对较小,呈抛物线型分布,且随着宽跨比增大,桥梁截面横向联系加强,各片梁横向分布差距减小,受力较为均匀,研究结果可为该类桥梁的横向受力分析提供参考。

宽幅钢箱梁若干设计要点研究

随着经济建设的发展,桥梁宽度日益增加,宽幅钢箱梁被广泛的应用于各类工程实践,为探究此类结构的受力模式,以2×40 m跨径的宽幅钢箱梁为研究对象,建立三维数值分析模型。以典型工况为荷载条件,验证单梁法、梁格法及板壳单元法的设计精度,在此基础上,分析、归纳及总结了宽幅钢箱梁的受力特性,结合有限元分析成果及中外规范着重论述了宽幅钢箱梁横梁的受力模式及简化计算方法,提出了宽幅钢箱梁的设计建议,以期为类似结构的设计提供参考。

重载管廊栈桥宽幅预制箱梁精细化设计

本文结合东华能源(茂名)烷烃资源综合利用项目,针对重载管廊栈桥的受力特点,从方案选择、总体计算、横梁尺寸分析、实体模型分析对比、局部模型分析、应力扰动区设计等方面介绍了重载管廊栈桥宽幅预制箱梁精细化设计。宽幅预制箱梁承载能力强、整体刚度大,特别适用于重荷载、长距离、管廊分期实施的重载管廊栈桥。

自锚式悬索桥超宽长联钢箱梁顶推方案研究

以某三塔自锚式悬索桥为背景,对超宽长联钢箱的顶推方案进行研究。针对超宽长联钢箱梁在顶推过程中面临着横向变形控制难度大、对温度的敏感性强、顶推精度和同步性控制难度大以及安全风险高的问题,对其顶推方式、临时墩的合理布置、临时墩的结构形式进行了系统的优化分析,确定了60 m的临时墩间距+45 m钢导梁的双向步履式顶推的方案。通过对顶推关键计算工况下临时墩、钢箱梁及导梁的应力和变形进行研究以及对最大支反力作用下钢箱梁的局部受力进行分析,表明临时墩、钢箱梁及导梁的结构强度和刚度均满足要求,结构均处于受力合理、安全可控的状态。采用该顶推方案以及利用顶推智能监控平台将钢箱梁顶推到位后,钢箱梁的实测线形与理论线形基本吻合,最大相差10 mm,实现了超宽长联钢箱梁的高精度顶推。