全预制钢-UHPC轻型组合梁在中小跨径桥梁中的设计与应用研究

汕(头)湛(江)高速公路三标的麻埔停车区跨线桥拟采用钢-UHPC轻型组合梁方案,介绍了钢-UHPC轻型组合梁方案的设计要点,并与常规的预应力混凝土小箱梁方案和常规的钢板组合梁方案对比分析了钢-UHPC组合梁方案的应用前景,结果表明钢-UHPC轻型组合梁方案具有构造简洁和良好的受力性能,在经济性、施工性和耐久性方面具有显著的优势,具有良好的应用前景。     

狮子洋通道钢-混组合梁桥结构选型研究

狮子洋通道全长约35 km,为高速公路+城市道路双层复合过江通道,过江段采用双层桥梁方案(上层为高速公路,下层为市政道路),多处主线桥设计采用50～80 m跨径桥梁,主梁采用钢-混组合梁结构。通过对简支和连续体系进行比选,该项目采用结构简支、桥面连续的结构体系,并配合暗帽梁的设计方案;通过对工字形钢板组合梁、整体式钢箱组合梁、波形钢腹板组合梁、钢桁腹组合梁、分体式小钢箱组合梁进行比选,选择分体式小钢箱作为该项目钢-混组合梁的钢主梁形式;通过对结构受力性能、经济性、施工便利性、运输便利性和对变宽路段的适应性等综合分析比选,钢主梁采用4片主梁方案,该方案有利于设计、制造及施工标准化,结构受力更合理、造价更经济。从施工场地、设备、工期和安全性等方面分析,该项目施工采用标准化加工钢结构、工厂化预制混凝土桥面板,在桥位上通过湿接缝和集束式剪力钉形成组合结构的方案。     

湖北观音寺长江大桥主桥方案构思与总体设计

湖北观音寺长江大桥主桥为(350+1 160+350) m混合式组合梁斜拉桥。该桥设计过程中对跨径布置、桥型方案、主梁方案、结构体系等进行系统研究。为最大限度地减少桥梁对长江航道、河道行洪等的影响,确定采用1 160 m主跨一孔跨过可通航水域。综合考虑建设条件、结构性能、施工难度、安全风险、经济性等因素,最终选取斜拉桥方案。为降低结构自重、充分发挥材料性能、提高桥面耐久性,主梁采用边跨377 m混凝土箱梁+中跨两侧401 m钢-UHPC组合梁+中跨跨中304 m钢-UHPC轻型组合桥面钢箱组合梁的混合式组合梁。结构体系采用带纵向约束的弹性半飘浮体系。桥塔采用中、下塔柱混凝土结构+上塔柱钢壳组合结构A形塔,塔高262 m,基础采用直径3.2 m的钻孔灌注群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度2 100 MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,斜拉索与塔、梁端均采用钢锚箱锚固。辅助墩、过渡墩均采用空心截面双柱墩,下设分离式承台+群桩基础。     

斜拉桥双边工字钢-UHPC桥面板组合梁静力性能研究

针对斜拉桥传统钢-混组合梁的不足,提出双边工字钢-UHPC桥面板组合梁。以湖南马路口资水大桥为依托,分别采用有限元软件MIDAS和ANSYS建立全桥模型和主梁节段模型,分析组合梁的受力性能,制作UHPC桥面板模型试件进行弯曲试验,研究UHPC桥面板的受力性能。结果表明:荷载组合作用下,钢主纵梁、钢横梁的最大正应力分别为223 MPa、197MPa,最大剪应力分别为145MPa、65MPa,小于钢材强度设计值;顺桥向、横桥向弯曲构件破坏时的名义拉应力分别为63.2MPa、34.5MPa,初裂应力分别为23.2MPa、10.4MPa,UHPC桥面板的抗弯承载能力满足要求,且具有良好的抗裂性能。     

钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥力学性能与经济性分析

为了解钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥的受力性能及经济性,以益阳青龙洲特大桥为背景,建立全桥空间有限元杆系结构模型及组合梁局部有限元模型,研究钢-UHPC组合梁的抗弯承载能力、UHPC桥面板的抗裂能力,并与常规钢-混组合梁经济性进行对比。结果表明:在最不利组合下,组合梁箱形钢主梁、钢横梁的最大拉应力分别为206.3MPa、212.9MPa,小于钢材抗拉强度设计值;正截面承载能力状态UHPC桥面板上、下缘最大压应力分别为33.76MPa、24.4MPa,安全系数达1.85,结构受力安全;频遇组合下UHPC纵肋下缘最大拉应力为16.73 MPa,为初裂应力的89%,抗裂性能良好。桥面板采用UHPC结构时,比采用普通混凝土结构增加了163%的建造费用,但综合结构变化后的其他主要分部工程,总体建造成本仅增加2.0%,考虑到UHPC结构优异的力学性能及耐久性,钢-UHPC组合梁方案经济上较为合理。     

大跨度钢混组合梁斜拉桥钢主梁截面参数对成桥状态主梁受力敏感性分析

针对成桥索力一定情况下,可能仍存在主梁局部应力较大的现象,再次调索较为繁琐,采用改变钢主梁截面参数对成桥状态组合梁受力敏感性进行分析,利用钢主梁参数调整的方法,局部优化主梁的应力,作为对其合理成桥状态计算方法的补充。主要研究内容如下:(1)建立BDCMS及Midas/Civil模型,在成桥索力一定的情况下,以不改变钢主梁的横截面积为前提,对刚成桥及混凝土收缩徐变完成两种状态下的钢主梁截面参数均进行研究分析。以赤壁长江公路大桥塔区五段梁为研究对象,调整塔区五段梁的钢主梁顶、底、腹板厚度,分析成桥状态下组合梁的受力性能;(2)针对成桥状态下Midas/Civil模型中塔区及辅助墩主梁下缘应力局部偏大,边墩桥面板上下缘拉应力较大的情况,采用钢主梁参数调整的方法进行局部优化。     

大悬臂宽箱组合梁的应力不均匀性研究

大悬臂宽箱组合梁是一种结构形式新颖的桥梁结构,九堡大桥引桥采用了这种形式钢与混凝土组合梁。该文结合该工程,采用有限元方法建立全桥板壳和实体有限元模型,计算了不同荷载作用下的组合梁受力,得到了主梁各个部分构件的应力。研究了组合梁中顶、底板的应力分布的不均匀性,揭示了大悬臂组合梁桥中钢与混凝土的应力分布特点,为同类结构的日后设计计算提供了参考。     

九堡大桥主桥受力特性分析

九堡大桥主桥为三跨连续组合系杆拱桥,其主梁采用钢与混凝土组合梁,拱肋采用外倾式钢箱主拱和空间曲线的钢箱副拱,结构形式新颖,该桥的结构受力表现出复杂的空间力学特点。为详细了解该桥受力特点,采用有限元法,计算不同荷载工况下的结构受力,揭示组合拱桥中各个部分构件的受力特点。通过计算分析得到:组合系杆拱桥在采用合理的施工顺序时,其整体受力性能良好,但拱与梁连接处的应力分布复杂,需引起足够的重视。     

变截面钢板组合梁施工方案结构性能对比分析

为分析大跨径变截面钢板组合梁在施工阶段的结构受力性能,文中提出桥面板与钢主梁安装施工的3种不同方案并建立midas模型,实现对钢主梁、桥面板在施工阶段的应力变化分析和该结构在不同施工方案下的应力变形对比。结果表明:钢主梁合龙后间断安装桥面板的施工方案利于该结构的受力状态;同时,针对大跨径钢-混组合梁负弯矩区容易出现的桥面板拉应力超限问题,建议采用支点顶升的方法并分析理想顶升量,最终提出间断安装法结合支点顶升的施工优化思路。     

浅析小边中跨比钢-混凝土组合连续梁受力特征及应对措施

绵九高速花园坝大桥为边中跨比值0.36的钢混组合连续梁桥,在不改变结构受力特征的前提下,采用设置端箱横梁的办法解决了梁端支座负反力问题。对于组合梁桥,施工方案的选择对于结构各部分受力影响较大,分阶段施工桥面板以及采用压重的办法能改善结构受力,充分发挥材料的性能。普通混凝土-UHPC桥面板能进一步提高结构的承载能力,提高结构的抗裂性能以及耐久性。     

装配式钢-UHPC组合桥面板试设计及性能研究

针对钢-UHPC组合桥面板使用传统机械剪力连接件的不足,提出一种装配式钢-UHPC组合桥面板。为给该装配式组合桥面板的设计和应用提供依据,以国内某大跨度扁平钢箱梁桥为依托,将该桥钢桥面板改为装配式钢-UHPC组合桥面板进行试设计,并采用ANSYS建立主梁节段空间有限元模型,对试设计的装配式组合桥面板的受力性能进行研究。研究结果表明:装配式组合桥面板中,UHPC层的横桥向拉应力和粘结层的横桥向剪应力是结构计算的控制指标;在装配式组合桥面板结构中,UHPC层受到的最大拉应力为10.87 MPa,粘结层受到的最大剪应力为0.97 MPa,材料均能满足结构的受力要求;装配式组合桥面板的钢面板最不利构造细节的最大应力幅仅为纯钢桥面板的1/5,说明装配式组合桥面板结构可满足实际桥梁需求且可有效地避免纯钢桥面疲劳开裂等病害。     

漳州开发区双鱼岛大桥主桥设计

福建省漳州开发区双鱼岛大桥主桥为36 m+2×66 m+36 m独塔双索面斜拉桥,主梁采用鱼腹式预应力混凝土连续箱梁,索塔为双鱼门型钢塔,桥墩为椭圆造型,采用钻孔灌注桩基础。介绍该桥各主要结构的设计,通过建立有限元整体计算模型及局部计算模型对该桥主梁、索塔、斜拉索、钢锚箱的受力进行分析并对其施工方案进行介绍。     

钢-UHPC组合梁在大跨径桥梁中的设计与应用分析

嘉兴市市区快速路环线工程跨越京杭大运河地面老桥（龙凤桥）拟采用钢-UHPC 组合梁方案，与常规的预应力混凝土连续梁、波形钢腹板连续梁和系杆拱桥方案在经济性、施工方案和耐久性方面进行对比分析。结果表明，钢-UHPC 组合梁在大跨径桥梁工程中具有较显著的优势和良好的应用前景。     

襄阳内环线跨襄阳北铁路编组站大桥总体设计

襄阳内环线跨襄阳北铁路编组站大桥跨越汉丹、焦柳客车线及其他站线等32股铁路,为适应建设条件,该桥创新地采用部分转体+部分悬拼的施工方案。综合考虑转体施工难度及桥梁结构受力性能,采用跨径布置为(200+294) m、(226+200) m的双独塔双索面斜拉桥方案。大桥墩、塔、梁固结,主梁采用钢-混混合梁,跨铁路部分主梁为钢-混组合梁,其余部分为混凝土梁,标准段主梁宽37.5 m,中心梁高3.53 m,主跨钢梁采用免涂装耐候钢。钢-混结合段位于主跨距桥塔7 m处,过渡段采用钢梁埋入混凝土边主梁的方式进行结合,埋入长度2.6 m。斜拉索为平行双索面布置。桥塔为门形塔,塔高分别为117 m和105 m,采用整体式承台及钻孔桩基础。跨正线铁路部分采用由中心球铰+滚轮车构成的多支撑点受力体系进行转体施工,主跨其余部分采用节段悬拼施工,边跨其余部分混凝土梁采用支架现浇施工。     

大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥力学性能分析

在波形钢腹板-PC组合箱梁基础上,利用高强UHPC材料替换混凝土翼缘板以构建新型的波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥.基于珠海前山河大桥设计原型,设计波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥,对其力学性能和经济性进行分析,并与实桥原型设计和PC箱梁方案对比分析.研究表明:①波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥可大幅降低结构自重,最大悬...     

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72) m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。     

新型大纵肋正交异性组合桥面板力学性能研究

为了解新型大纵肋钢-超高性能混凝土(UHPC)正交异性组合桥面板对传统正交异性钢桥面板的受力性能的改善效果,以港珠澳大桥深水区非通航孔6×110m连续钢箱梁桥为背景,建立全桥有限元模型,对2种桥面方案的静力性能进行对比,建立节段有限元模型,对比2种桥面方案U肋与顶板连接焊缝处的疲劳性能,并分析U肋开口宽度和UHPC结构层厚度对大纵肋钢-UHPC正交异性组合桥面板疲劳性能的影响。结果表明:2种桥面方案下钢箱梁控制点的位移和应力相差不大,所提出的大纵肋钢-UHPC正交异性组合桥面板在中等跨度连续梁桥中具有较好的适用性;大纵肋钢-UHPC正交异性组合桥面板的疲劳性能显著优于传统正交异性钢桥面板;增大U肋开口宽度会导致U肋与顶板连接焊缝应力幅增加,增加UHPC结构层厚度能显著降低U肋与顶板连接焊缝应力幅。     

大跨度组合梁斜拉桥主梁结构设计构思

望(江)东(至)长江公路大桥是安徽省过江通道规划中的一座重要跨江桥梁,主跨为638m,主梁采用组合梁结构,如何确定合理组合梁结构形式是设计的关键问题。本文结合当地水文、风速、温差等自然条件出发,在满足使用功能,并适度超前的设计原则基础上,提出该桥设计的合理组合梁结构方案。     

珠海洪鹤大桥主航道桥总体设计

为连续跨越洪湾水道与磨刀门水道通航孔,珠海洪鹤大桥主航道桥采用共用1个交接墩的2座主跨500m结合梁斜拉桥串联方案,跨径布置为2×(73+162+500+162+73)m。该桥采用半飘浮体系,主梁采用钢主梁与预制混凝土桥面板构成的结合梁,桥塔采用平面钻石形钢筋混凝土结构,斜拉索采用钢绞线拉索,塔、墩基础均采用钻孔灌注群桩基础。通过在交接墩和辅助墩墩顶设置横桥向钢阻尼器解决了软土场地上2座串联大跨度斜拉桥的横桥向减隔震问题;通过在主梁两侧设置风嘴、在桥面下设置稳定板,有效保证了成桥状态与典型施工状态下桥梁的颤振和涡激振动性能满足相关要求。结构分析表明,该桥受力性能良好,安全可靠。     

渝湘高铁太子坪乌江大桥设计关键技术北大核心

渝湘高铁太子坪乌江大桥为主跨300 m无砟轨道双塔混合梁斜拉桥,主跨及部分边跨主梁为钢-混组合梁,其余为混凝土梁。针对铁路桥恒载重、主梁宽高比小的特点,钢-混组合梁采用单箱单室“大风嘴”截面,节省了造价,便于施工和后期养护。桥塔为钻石形钢筋混凝土结构,采用钻孔灌注桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度1 860 MPa镀锌钢绞线拉索,斜拉索与钢-混组合梁采用锚拉板锚固,与混凝土梁采用齿块锚固。该桥采用半飘浮体系,塔梁间纵向约束采用新型带熔断装置的锁定装置和液体黏滞阻尼器2种组合控制体系,提高了结构整体刚度,结构受力较优,降低了温度效应的不利影响。与轨道适应性相关计算结果表明,结构强度和刚度均满足规范要求;风-车-桥耦合振动仿真计算与分析结果表明,结构满足高速铁路行车安全性和舒适性要求。