虎门二桥节段拼装箱梁结构设计

从箱梁的节段划分、接缝设计、剪力键设计、预应力体系设计等节段拼装设计的关键方面,对虎门二桥工程引桥节段拼装箱梁的结构设计细节进行了详细介绍,可为今后类似桥梁建设借鉴和参考。     

剪力键对预制拼装盖梁受力特性的影响研究

采用横向分段干接缝连接的预制拼装盖梁具有施工速度快、对交通影响小、施工质量易控等优点,但由于存在接缝剪力键,其受力情况复杂。为了更准确分析预制拼装盖梁的受力特性,以城市高架桥倒T形盖梁为对象建立精细化分析模型,探讨剪力键对预制拼装盖梁受力特性的影响;并研究剪力键数量、高深比对盖梁受力特性的影响规律。研究结果表明:设置剪力键会增大接缝区域最大主应力、改变盖梁的极限状态并减小接缝截面的竖向相对滑移;另外,剪力键设置数量及高深比对接缝区域的应力分布也有较大影响,在设计时应进行参数敏感性分析,合理布置剪力键以获得恰当的传力路径。     

预制节段式倒T形盖梁干接缝截面抗剪性能研究

为了更准确分析预制拼装盖梁干接缝截面的抗剪性能,以城市高架桥倒T形盖梁为对象建立分析模型,探讨了压应力、剪力键宽度与数量等因素对干接缝截面抗剪承载力的影响规律;基于此建立了抗剪承载力计算公式,并进行了数值验证与对比分析。结果表明:剪力键的抗剪承载力随着压应力增大而提高,且与剪力键宽度成正比关系,而剪力键数量的增加会导致剪力键受力不均匀;当剪力键发生破坏时,需考虑平接触面的分离效应;该文推导的计算公式可以较合理地反映各主要因素对接缝截面抗剪承载力的影响规律,更适用于跨高比较小的倒T形预制拼装盖梁。     

环氧树脂粘结剂在节段预制拼装桥梁中的应用

桥梁节段预制拼装技术是未来桥梁建设的主要发展方向,而节段箱梁接缝的填缝材料对节段箱梁的承载能力以及耐久性都起着非常重要的作用。结合重庆市华岩隧道西延伸段项目,介绍了环氧树脂粘结剂在节段箱梁拼接中的作用、性能以及参数要求,并建立了环氧树脂胶结缝的有限元模型,详细分析了胶结缝在成桥荷载作用下的应力状态,对节段预制拼装梁的设计和研究提供了一定的参考。     

南京长江第四大桥节段预制拼装箱梁足尺模型试验

为研究节段预制拼装箱梁在正常使用阶段和施工状态下的结构行为,结合南京长江第四大桥开展了一孔48 m跨径该类箱梁的足尺模型试验。首先模拟正常使用荷载工况,测试试验梁的主要静力反应,然后模拟在张拉一部分预应力束的梁上通行运梁车的工况,测试试验梁的应力状况,并采用ANSYS建立试验梁实体有限元模型进行对比分析。研究结果表明:在正常使用阶段,节段预制拼装桥梁的整体性较好,键齿接缝两侧基本没有相对滑移,加载、卸载后梁体残余变形较小,力学行为基本符合平截面假定;在梁上运梁工况下,实测梁体下缘压应力约为6 MPa,距消压状态还有一定的安全储备。     

体外预应力节段预制胶拼梁抗弯极限承载能力模型试验研究

为研究体外预应力节段预制胶拼梁的抗弯极限承载能力和破坏模式,以某3×30m一联连续箱梁桥为背景,以偏不利的实桥中跨为研究对象,根据相似理论,设计制作了一跨缩尺比为1∶3的10m简支工字型试验梁,按照设计承载能力极限状态跨中最大正弯矩荷载组合和活载超载2个阶段进行了分级加载试验。结果表明:跨中最大正弯矩工况下,梁体强度和刚度满足设计要求,结构整体受压,处于弹性受力状态;超载工况下,梁体底板逐渐消压,跨中附近接缝截面底板开裂,随后裂缝逐渐变宽并竖直向上延伸,直至荷载超过接缝截面抗力设计值后,顶板局部混凝土压碎,而钢绞线未屈服;体外预应力节段预制胶拼梁具有较大的抗弯极限承载能力,可能发生的破坏模式为跨中附近接缝截面顶板混凝土受压破坏。     

铁路箱形混合梁斜拉桥钢-混结合段有限元分析

为研究铁路钢箱混合梁斜拉桥钢-混结合段的受力特征及传力机理,以宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为背景,采用ANSYS有限元软件建立该桥钢-混结合段的三维有限元模型,分析钢-混结合段中钢壳体和混凝土的受力及轴力分配比例。结果表明:在计算荷载作用下,结构纵向受力板件均处于受压状态,应力水平较低;除承压板处发生突变外,其他部位变化平缓;混凝土各截面应力水平较低,截面发生一定的面外变形;承压板传力作用较大,结合段54%的轴力通过其传递,其余轴力通过PBL键和剪力钉传递;剪力键轴力传递比例呈两头大、中间小的马鞍形分布。     

大型预制箱梁节段3层堆存安全性及堆存规则研究

以苏通长江公路大桥引桥75m跨径预应力混凝土箱梁节段施工为依托,参照JTG／TF50—2011《公路桥涵施工技术规范》建议的预制拼装桥梁节段堆存规则,应用Ansys软件建立大型预制箱梁节段有限元模型,计算并分析预制节段在3层堆存条件下的应力分布和抗裂安全性,提出大型预制箱梁节段3层堆存的合理规则,可供今后类似工程施工参考。     

小半径大横坡宽幅箱梁节段预制拼装施工关键技术

文莱PMB大桥引桥位于曲线半径为550 m的平曲线上,箱梁截面宽23.6 m,最大横坡8%,纵坡3.4%。采用节段预制拼装技术施工,为亚洲最大单箱单室截面的节段预制拼装桥梁。为克服小半径、大纵坡对节段拼装的影响,项目实施过程中,采用了节段预制拼装线形控制技术、墩顶块定位技术以及弯曲折叠式架桥机节段安装等关键技术,有效保障了节段安装线形,各关键技术的成功应用可为后续类似项目施工提供技术参考。     

预制节段拼装桥墩的地震损伤指标研究

为了获得预制节段拼装桥墩的地震损伤合理评价指标,对地震作用下无粘结预应力预制拼装桥墩的损伤演变过程与损伤状态进行综合分析。从受压混凝土应变、受拉钢筋应变和预应力度等角度确定预制节段拼装桥墩各损伤状态界限的力学特征。基于OpenSees纤维模型拟静力分析以及与试验结果的对比,获得预制节段拼装桥墩的损伤指标计算公式。研究结果表明,基于纤维单元模型的拟静力分析能够较好地模拟预制拼装桥墩的地震损伤;不同桥墩对应各损伤状态的损伤指标限值有一定差别;提出的预制节段拼装桥墩损伤指标计算方法较好地适用于其地震损伤状态分析与评估。研究结论可为预制节段拼装桥墩的地震易损性研究及抗震设计提供参考。     

小半径曲线节段拼装箱梁设计和施工关键技术研究

为推动小半径曲线节段拼装箱梁在立交匝道桥梁中的应用,对该类桥梁受力特性、合理构造以及梁段制造、架桥机施工、拼装线形控制等关键技术进行研究。分析曲线半径对该类箱梁弯扭耦合和湿接缝受力的影响;研究梁高、腹板厚度和顶、底板厚度对梁剪扭承载力的影响;为适应平面曲线行走和吊装的需求,总结架桥机拼装施工过程中主要采用的转弯过孔、偏位和斜置起吊调整以及尾部喂梁关键技术;分析拼装过程中产生的轴线偏差和横向位移及线形控制措施。结果表明：曲线半径小于250 m的节段拼装箱梁需考虑弯扭耦合作用,曲线半径小于100 m时湿接缝截面的抗扭承载力和剪扭允许应力已不能满足要求;提高截面抗剪扭承载力最有效的构造措施是增加腹板厚度,其次是增加顶、底板厚度;曲线半径越小,小半径节段梁拼装轴线偏差越大、轴线横向位移越大,应根据曲线半径来规定安装精度验收标准、根据成桥轴线横向变形设置横向预拱度。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

城市节段预制拼装箱梁桥结构设计的技术特点与创新

介绍了城市桥梁采用分箱式主梁、整体大悬挑横梁墩梁固结的新型节段预制拼装箱梁结构形式。针对城市预制拼装桥梁的特点,从结构体系、结构构造及施工方法等方面系统地提出了分箱室节段箱梁、半固结结构体系、基于施工效率的混合配束预应力体系、预应力转向锚固构造集成设计、横断面标准化、剪力键标准化、耐久性设计以及双幅同步架设施工等技术措施,深入研究多主梁空间受力性能,探索城市高架桥梁新型节段预制拼装箱梁结构设计的标准化,详细论述了设计所考虑的技术要点与创新。     

全体外预应力节段预制拼装连续梁桥承载能力足尺模型试验

芜湖长江公路二桥引桥首次采用了全体外预应力节段预制拼装连续梁桥,这一新型结构可采用工厂化预制,机械化安装,适应工业化建造,可显著提高建造效率,有效控制工程质量。为了对这种结构的受力性能进行全面研究,开展了全体外预应力节段拼装连续梁桥足尺模型试验。试验以背景工程5×40 m结构为原型,采用"1跨+1/3跨"的试验梁设计方案模拟连续梁特性。开展了施工全过程的同步测试,对梁体变形、结构应力和体外束应力变化进行了测试分析,并针对节段拼装连续梁的跨中断面开展了极限承载性能测试,分析了试验梁在极限破坏过程中变形、裂缝发展、体外束应力增量、主梁应力应变等结构响应。结果表明：采用"1跨+1/3跨"的设计方案能较好地反映连续梁的结构性能;施工过程中节段梁处于较好的弹性状态,跨内断面的纵向应力分布与体内束箱梁有很大区别,跨中断面纵向应力分布更为均匀;极限加载过程中,裂缝首先在弯矩最大断面附近接缝处出现,并形成一条主裂缝,沿着接缝逐渐向顶板发展,截面的受压区高度不断减小,结构的变形、顶板混凝土的压应力和体外束的应力也随之增大,最终因顶板混凝土压溃而丧失承载能力,试验梁实测承载能力为其设计承载能力的1.21倍;在极限加载过程中,体外预应力的最大增量为298 MPa。该新型结构的承载能力破坏过程为一个缓慢的延性变化过程,具有较好的安全储备,符合桥梁结构设计的要求。     

悬拼施工中斜拉桥分离式钢边箱主梁的剪力滞效应分析

以荆岳长江公路大桥为工程实例,采用ANSYS有限元软件建立不同悬拼长度时斜拉桥主梁分离式钢边箱的区段空间有限元模型,对悬臂拼装施工推进过程中钢边箱梁截面的剪力滞效应进行计算,分析悬臂拼装施工过程中斜拉桥主梁分离式钢边箱截面顶、底板的法向正应力和剪力滞效应的分布规律。     

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型建立方法

新型的钢桁-混凝土组合连续刚构桥(Prefabricated Steel Truss-concrete(PSTC)Composite Continuous Rigid Frame Bridge)采用全装配式施工,并通过焊接预埋于混凝土桥道板内的剪力联结钢构件,将预制混凝土桥道板与钢桁联结为一体,无需预留剪力键后浇孔洞和现浇预制桥道板间湿接缝。为探索一套适用于装配式钢桁-混凝土连续刚构桥的非线性动力模型建立方法,掌握全桥动力计算中的新型装配式栓钉剪力键(PCSS剪力键)、预制混凝土桥道板、拼接缝及桥墩的非线性模拟方法,基于前期已经开展的PCSS剪力键推出试验和精细化有限元分析,建立了钢桁-混凝土组合连续刚构桥中2 m节段PCSS剪力键的实体有限元模型,得到了顺桥向、竖向以及横桥向的荷载-滑移曲线、刚度及承载能力,并作为非线性弹簧单元的特征值代入全桥计算模型;借用动力分析中的P-M-M塑性铰模拟了预制混凝土桥道板间接缝可能出现的开裂,并利用Ucfyber程序计算塑性铰的P-M参数,代入有限元程序中计算得到P-M-M塑性铰特征值;利用以上方法,建立了l=386 m装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型,得到了该桥的动力特性。研究成果为后续研究该桥型的动力性能或抗震响应奠定了基础,亦可供同类装配式桥梁参考。     

后张预应力节段拼装CFST桥墩抗侧力学行为试验

为发展绿色、高效及可恢复功能的新型预制装配式桥梁结构体系,提出将钢管混凝土(CFST)应用于后张预应力节段预制拼装桥墩的结构形式。介绍了后张预应力节段拼装CFST桥墩关键构造、受力状态及力学行为特征,建立其关键部件设计方法。设计并加工制作了试验模型试件,开展了轴心后张预应力节段拼装CFST桥墩侧向往复加载拟静力试验,揭示了其水平往复加载过程中的滞回行为、骨架曲线、预应力损失、耗能能力、节段间接缝张口、节段间接缝滑移及塑性铰发展等非线性力学行为。研究结果表明:该后张预应力节段拼装CFST桥墩具有较高的抗侧能力和良好的自复位性能,侧向承载能力失效时残余偏移率为0.2%;水平往复位移将会造成较大的预应力损失,失效时即水平最大位移偏移率5.8%时,预应力损失约15%;节段预制拼装CFST墩柱出现双塑性铰效应,底部接缝开口较大,其上相邻接缝处开口量显著减小;试验后接缝处没有出现显著水平移位或错动现象,预制节段墩身没有出现明显外观损伤,底部接缝处应力集中区域钢管内少量混凝土破碎,导致钢管局部屈服;无附加耗能装置的后张预应力节段拼装桥墩耗能能力较差,建议在接缝开口处附设耗能装置。研究成果可为自复位预制拼装CFST桥墩设计和性能优化提供重要参考。     

102m跨径UHPC简支梁结构设计

广东省英德市北江四桥大站镇岸跨堤引桥为单跨102 m超高性能混凝土(U H PC)简支箱梁桥,桥面总宽37 m,U H PC等级为R120.结合目前U H PC制备及浇筑工艺水平,主梁采用预制节段拼装箱梁结构,预制标准节段长4 m,梁高4m,重约70t;采用4m标准间距密集横隔板,以减少薄壁箱梁的翘曲、畸变和剪力滞效应...     

悬臂节段锚下应力状态的计算与分析

从简单的矩形截面偏心受压构件入手,利用ANSYS对悬臂节段锚下截面的上下缘应力状态进行研究。结果表明,悬臂节段锚下截面的应力状态与材料力学中偏心受压构件的应力状态存在差异,悬臂节段上下缘的正应力分布和局部承压区与上下缘的距离有关,在局部承受构件的过渡区域的上下缘存在一个压应力最大点,且悬臂节段锚下的应力变化过渡区域远超出1倍梁高范围。     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。