钢板组合梁桥面板预应力参数分析及优化

针对双工钢板组合梁桥,开展负弯矩区桥面板预压应力的影响参数研究,探索提高预压应力的设计与施工方法。通过建立实体有限元模型,对比分析各参数情况下成桥状态与徐变30年后的状态,研究表明:剪力连接件在常规设计情况下,对成桥应力影响较小;墩顶取消剪力连接件、纵向缩小墩中心线两侧剪力连接件的距离,将通长束优化为墩顶束,可以提高桥面板永存预压应力,提升幅度0.3～0.8MPa;支点预顶升回落的工艺可以大幅度提高成桥应力及永存预压应力,提升幅度2MPa左右。研究结论可用于双工钢板组合梁的设计优化。     

钢与预应力混凝土后结合法组合梁的受力特性研究

为了明确大跨度后结合预应力组合梁桥的受力性能,以一主跨70 m的预应力组合梁桥为例,采用空间有限元模型详细模拟了组合梁的施工过程,计算从施工到成桥初期及长期运营情况下组合梁的受力情况。计算结果表明：中支点钢梁上翼缘和底板在施工阶段的最大应力分别为118 MPa和-133 MPa,后结合法和顶升/回落法在中支点混凝土桥面板内产生7.33～10.33 MPa的预压应力储备;中支点钢梁上翼缘和底板在短期运营阶段的最大应力分别增长了22 MPa和13 MPa,而中支点混凝土桥面板在曲线外侧的边缘只剩下3.33 MPa的预压应力储备,满足全预应力状态的要求;在第10年的长期运营阶段,中支点钢梁上翼缘和主跨跨中钢底板的最大拉应力分别减少17%和35%,中支点钢底板和主跨跨中钢梁上翼缘的最大压应力分别增加10%和42%。收缩徐变在长期运营阶段降低负弯矩区混凝土桥面板的预压应力储备,负弯矩区混凝土桥面板在运营第2年由全预应力构件变成A类部分预应力构件,在运营第13年变成B类部分预应力构件。     

银川滨河黄河大桥东水中引桥施工关键技术

银川滨河黄河大桥东水中引桥为双幅(5×80)m曲线连续钢-混组合梁桥,由开口钢槽梁和预制桥面板结合而成。桥位处施工场地受限,冬季长、冻土深。为实现冬季连续施工,该桥利用单侧场地,充分发挥钢-混组合梁的结构特点,采用无跨间支撑的整联横移技术进行双幅箱梁施工。在施工中,对地基进行冻结处理,在冻土上设预制扩大基础和钢管柱,形成快速拼装支架;利用双幅承台设横移支架和墩顶横向滑移装置,在顺桥向跨间无支撑状态下,将右幅钢梁整联横向滑移就位;采取了钢梁线形预设抛高、浇筑负弯矩区底板混凝土、设剪力钉及分步安装桥面板等综合措施,在无跨间支撑状态下将钢梁与预制混凝土桥面板结合,最终形成的钢-混组合梁结构满足设计目标线形与内力要求。     

新型大跨径连续钢桁组合梁桥设计关键技术

对于连续组合梁桥支点负弯矩区桥面板受拉是设计的关键控制点,对于大跨径钢桁组合梁桥这一点尤为突出.同时,负弯矩区桁架下弦杆的内力突变亦应引起设计的注意.以某实际工程为依托,详细介绍了新型大跨径连续钢桁组合梁桥设计的关键技术,通过制定合理的施工工序重点解决了混凝土桥面板开裂问题;通过在下弦杆灌注混凝土形成双重组合截面重点解决了下弦杆的受压稳定问题.     

基于强配筋法的结合梁负弯矩区受力研究

该文结合某大桥的桥面分析实例,利用有限元软件建立仿真模型,针对强配筋法进行研究。模拟组合梁负弯矩区试验测试在分级加载情况下,混凝土桥面板、钢梁腹板、钢梁上下翼缘等主要控制点的应力与变形,研究混凝土板、钢梁腹板、钢梁上下翼缘的应力分布与大小,确定在不同设计方法作用下,支点负弯矩区混凝土桥面板和钢梁的内力分配,桥面板应力分布,从而为桥梁设计提供可用参考依据。     

港珠澳大桥九洲航道桥辅助墩支点顶升受力分析

港珠澳大桥九洲航道桥为主跨268m双塔单索面钢-混组合梁斜拉桥,辅助墩负弯矩区主梁采用支点顶升法施工。为研究该桥辅助墩支点顶升及回落施工对结构受力的影响,采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,分析顶升施工全过程中桥塔、主梁、斜拉索的受力。结果表明:顶升施工中桥塔、主梁变形较大,顶升回落后其变形基本恢复至顶升前状态;顶升施工中塔梁固结段位置处桥塔结构应力变化显著,桥面板后叠合区域的钢梁结构应力变化较为明显;顶升后斜拉索索力出现较大幅度的降低,顶升回落后斜拉索索力基本与顶升前索力相一致;支点顶升法能够有效地改善负弯矩区桥面板的受力情况,对负弯矩区施加预应力的效果明显。     

采用抗拔不抗剪连接件的钢-混组合连续梁桥设计分析

钢-混组合连续梁桥能够充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点,在受力性能、综合造价、施工速度以及耐久性方面具有很多优势,在工程上应用越来越广泛。“抗拔不抗剪”技术通过释放连接件的抗剪作用,能够有效地解决钢-混组合连续梁桥负弯矩区混凝土的开裂问题。本文通过Midas建模,研究分析了“抗拔不抗剪”连接件组合梁与普通剪力钉组合梁的受力区别,结果表明：抗拔不抗剪连接件对负弯矩区桥面板轴力、应力和裂缝宽度的“消峰”作用非常明显,但会导致组合梁挠度和钢梁应力有所增加,设计时应综合考虑其对结构受力的影响。     

钢-混组合连续梁负弯矩区受力性能研究及实用新型装置

钢-混组合梁桥体系在市政桥梁工程中近年得到了广泛应用,尤其是钢-混组合连续梁桥。在正弯矩区混凝土桥面受压,钢梁受拉,能充分发挥材料的优势;但在负弯矩区,混凝土桥面受拉会引起裂缝问题。综合使用超高性能混凝土、预应力技术、调整桥面板施工顺序、有效运用支点顶升法,提出了一种新型装置来控制钢-混组合连续梁负弯矩区拉应力和裂纹。有限元结果表明本装置具有较好的效果。     

钢-混凝土组合梁中支点负弯矩段混凝土预应力施加技术

为给钢-混凝土组合梁中支点负弯矩段混凝土施加预应力,以上海崇明越江通道长江大桥工程B4标段(85十5×105+90)m钢-混凝土组合结构连续箱梁为例,采用先简支后连续配合中支点桥面板滞后结合和支点升降法等措施进行施工.组合梁整孔预制(中支点两侧各约7.5m的混凝土顶板先不结合),运抵现场整孔架设后浇注底板双结合段混凝土,待底板混凝土达到一定强度后起顶组合梁,浇注顶板湿接缝混凝土,然后落梁进行后续施工.监测结果表明,体系转换完成后、二期恒载铺设前各墩墩顶混凝土顶板压应力储备为3.01～4.70 MPa,在二期恒载铺装前桥面线形的实测值与设计值偏差普遍在3 cm以内,墩顶体系转换时应力和线形控制较好.     

钢—混凝土连续组合桁梁桥受力性能优化

为有效改善钢-混凝土连续组合桁梁桥负弯矩区受力性能,以天津海河吉兆桥为例,总结连续组合桁梁桥的主要设计难点,并对传统的解决方案进行评述,在此基础上提出综合采用部分组合技术、双重组合技术以及优化施工工序3项措施对吉兆桥进行优化设计.采用MIDASCivil软件建立吉兆桥边上1榀组合桁架有限元模型,进行施工全过程分析,检验3项优化措施的有效性.对比分析结果表明,采用此3项技术措施可使混凝土桥面板在荷载短期效应组合下始终受压,下弦杆钢板最大压应力相比不灌混凝土方案降低了约25％.可见,合理采用此3项技术措施可显著降低钢-混凝土连续桁梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力和下弦杆钢板的压应力,从而有效避免混凝土桥面板开裂,改善下弦杆的稳定性.     

钢混组合连续箱梁桥负弯矩区设计研究

为有效改善连续钢混组合箱梁桥负弯矩区受力性能，以临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项目为工程案例，提出基于顶升工艺的连续钢混组合箱梁桥负弯矩区设计方法。对桥面板施工工序、支点顶升顺序、桥面板存放龄期等顶升设计参数展开研究，以期桥面板和钢梁达到良好的受力状态，并对结构线型进行了施工全过程监控。研究表明：皮尔格法可有效降低中支点桥面板拉应力，降低幅值达60%；支点顶升顺序会显著影响桥面板预压应力效果，各支点桥面板预压应力均匀是评价顶升顺序的重要技术指标；随着桥面板存放龄期的增长，其裂缝宽度明显减小。临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项目的建成是基于顶升工艺的连续钢混组合箱梁桥在市政桥梁工程领域的一次成功尝试，其负弯矩区设计思路、设计参数取值可对国内钢混组合桥梁的大规模建造提供很好的借鉴意义。     

桥面板徐变效应对组合箱梁桥剪力钉力学行为的影响

钢—混组合梁桥中桥面板通过剪力钉连接。以某三跨一联钢—混组合连续箱梁直桥为例,使用ANSYS建立全桥精细化实体模型,模拟桥梁的分阶段施工,对比了预制桥面板与现浇桥面板徐变效应下剪力钉内力,并分析了预制桥面板存放时间对其的影响及其在成桥10年间的时间历程。研究表明,桥面板采用现浇施工时,剪力钉横桥向徐变内力较采用预制桥面板时有不同程度的增大,在每跨支点区域增量可达其徐变内力值的25%～30%,而跨中区域增幅较小;桥面现浇对剪力钉顺桥向徐变内力有一定的“卸载”作用,全桥剪力钉顺桥向徐变内力均减小并且在两侧支点处减幅最大,可达25%,而跨中区域剪力钉减幅不明显。若采取预制桥面板,可通过延长预制混凝土板龄期来减小成桥阶段剪力钉的徐变内力,但这种方法对早期混凝土较为有效,经综合比较认为预制存放龄期为180 d较为合理。混凝土徐变速率在成桥初期较大,而后逐渐降低,成桥前2年桥面板徐变可完成80%～90%;作为累计内力的剪力钉徐变内力,在成桥前2年可达总徐变内力的90.2%,而后由于混凝土徐变速率缓慢,剪力钉内力变化不大。     

大跨径连续钢混组合梁的设计及关键技术研究

以汕头市国道G206跨线桥45.5m+75m+45.5m连续钢混组合梁为背景,介绍大跨径钢混组合梁的构造设计及计算要点.通过对其施工方法、施工工序及墩顶负弯矩区域抗裂控制措施等关键技术研究,得出支架拆除时间、正弯矩区压重及预应力张拉对钢梁及桥面板内力有较大影响,组合梁设计时应充分考虑施工过程.最后综合考虑钢梁及面板受力情况,提出先张拉桥面板预应力后与钢梁叠合的方法是一种可用于大跨连续钢混组合梁较为合理的施工方法,值得推广与应用.     

钢-混凝土组合连续梁力学性能分析

通过对采用分块预制桥道板的钢-混凝土组合连续梁的力学性能分析,得出不同剪力键布置形式对组合连续梁竖向位移、钢与混凝土间相对滑移及对钢梁应力的影响,以及两种不同施工方式对组合连续梁中钢梁应力、竖向位移及桥道板应力的影响。分析结果表明剪力键数量、布置间距及剪力键刚度是影响钢-混凝土组合梁的力学性能的重要因素,同时还表明:分区段安装预制桥道板比一次落架安装桥道板效果好,尤其是对负弯矩区桥道板,分区段安装可以减小负弯矩区段桥道板的受力,控制和预防早期施工阶段中负弯矩区段混凝土裂缝的产生。     

UHPC在连续组合梁负弯矩区的受力性能研究

通过对组合连续梁负弯矩区影响因素的建模分析,建议超高性能混凝土(UHPC)桥面板厚度与组合梁高度之比为1/5～1/9,组合梁高度与跨径的比值为1/18～1/22,钢梁与UHPC桥面板刚度之比为2～10;钢-UHPC组合连续结构梁高远低于钢-C50混凝土组合连续梁结构梁高,结构负弯矩区UHPC桥面板不开裂.     

武汉二七长江大桥6×90m钢-混组合连续梁设计

为满足武汉二七长江大桥非通航孔深水区行洪、景观等要求,采用结构简单、受力合理及施工便捷的设计思路对非通航孔深水区桥梁进行设计。该深水区桥梁采用6×90m钢-混组合连续梁结构,主梁由下层的钢槽梁和上层的预制混凝土桥面板通过剪力钉连接而成。综合考虑施工环境及多种方法的优缺点,并通过计算确定采用升降主墩及临时墩支承高度的方法降低支点负弯矩区混凝土桥面板拉应力;预制桥面板按带裂缝工作的钢筋混凝土构件设计,横向为整体;从便于施工的角度细化了钢槽梁的构造;桥面板与钢槽梁间采用纵向结合方式,剪力钉数量根据受力变化范围分段布置。     

孟州黄河公路大桥组合梁整孔架设受力分析

孟州黄河公路大桥主桥为19孔80 m钢-混组合梁桥,组合梁由单箱单室槽形钢梁与预制桥面板通过焊钉结合而成,针对该桥特点,提出采用架桥机安装整孔钢梁,并在桥面板与钢梁结合前采用架桥机对钢梁施加吊拉力的方法施工。为验证该施工方案的可行性和实施效果,开展了施工阶段的受力分析和实桥试验。结果表明:利用架桥机在桥面板与钢梁结合前施加吊拉力,能大幅降低钢梁应力,同时增加跨中区域桥面板的压应力储备;考虑架桥机和钢-混组合梁一体化设计时,架桥机对该桥施加的吊拉力最优值取1300 kN;除个别测点误差较大外,各施工阶段应力和挠度实测值与理论计算值基本吻合,趋势一致,且整孔架设钢梁具有预制化程度高、作业效率高等优点。     

银川滨河黄河大桥连续组合箱梁桥设计

为满足黄河水文及西北寒冷地区工期要求,银川滨河黄河大桥水中引桥采用80m连续组合箱梁桥,东西侧跨径布置分别为5×80m、6×80m。组合箱梁采用等高单箱单室截面形式。组合梁施工采用钢梁与混凝土桥面板分步进行,钢梁采用少支架节段拼装或无临时墩顶推施工,预制板分步间断施工。重点介绍了负弯矩区桥面板开裂、腹板稳定等关键技术问题设计思路与方法,以及参照欧洲规范相关规定进行的验算。     

新型大跨连续钢桁组合梁桥施工监控关键技术

大跨度连续钢桁架-混凝土组合梁桥在公路桥梁上应用的实例极少,且有关大跨组合结构桥梁施工监控及相关问题的研究还处在探索阶段.依托某连续桁架组合梁桥工程,采用了新颖的抗拔不抗剪剪力键,并对传统的混凝土桥面板浇筑顺序进行了调整,极大地提高了负弯矩混凝土的抗裂性能.桥梁施工阶段的拆架跨中位移量、跨中混凝土预压应力、桥面板与钢梁滑移量是本桥监测的重点内容,为实现成桥状态设计目标,精确而有效的施工监控至关重要.将监测结果与有限元分析软件理论数据进行对比,分析判断桥梁施工过程中的安全性,确保全桥施工的顺利进行.     

T型键在钢-混凝土组合桁架梁桥中的应用

钢-混凝土组合桁架梁桥中的钢结构与混凝土桥面板一般采用剪力群钉连接,为防止钢-混凝土组合桁架连续梁桥的负弯矩区的混凝土开裂,提出了一种新型纵向可滑动抗掀起连接键——T型键,以天津海河吉兆桥(三跨钢-混凝土组合桁架桥)为背景,阐述T型键首次在该桥中的应用情况。T型键是由2块钢板采用熔透焊焊接而成的T字形结构,在工厂内加工成型后,采用熔透焊将T型键焊接在钢梁上,并使用宽5cm的胶带缠绑3层,最后使用密封膏对T型键与钢梁焊接根部进行密封。施工后发现,混凝土桥面板与钢桁架产生了约1.5cm的相对错动,通过对该现象分析可知,T型键能有效地释放混凝土桥面的内部应力、提高组合桁架梁桥整体刚度,对防止桥面开裂起到关键作用。