辅助墩对多塔斜拉桥力学行为的影响

为改善多塔斜拉桥受力性能,在边跨设置辅助墩,采用有限元法分析辅助墩对多塔斜拉桥力学行为的影响,讨论辅助墩对不同结构布置的四塔斜拉桥的静力行为的影响.结果表明,设置边跨辅助墩能在一定程度上降低多塔斜拉桥的塔顶水平位移、跨中挠度、跨中弯矩和塔根弯矩,对提高结构刚度有一定效果;对已采取其它加劲措施的四塔斜拉桥,设置边跨辅助墩有利于进一步提高结构整体刚度.     

山区超高三塔斜拉桥结构设计探讨

三塔斜拉桥结构体系刚度相对较弱,提高体系竖向刚度、控制拉索应力幅、满足索塔受力要求是三塔斜拉桥结构设计的关键。以建设中的山区超高三塔结合梁斜拉桥为背景,运用空间有限元方法进行全桥多方案对比,研究索塔刚度、塔-梁支承体系对山区超高三塔斜拉桥结构力学行为的影响。结果表明,加大中塔刚度是提高三塔斜拉桥结构整体刚度的理想方式;边塔刚度对三塔斜拉桥结构整体刚度的影响较小;中塔塔-梁铰接、边塔竖向支承的结构体系对减小活载作用下的主梁挠度及温度作用下的塔底弯矩效果均较明显。     

武汉二七长江大桥结构体系方案研究

为优化三塔结合梁斜拉桥的受力和变形状态,以武汉二七长江大桥主桥设计为依托,采用有限元软件SCDS,从拉索布置、塔梁支承方式、桥塔刚度、主梁形式的选择及混合梁结合面位置的确定5个方面对该桥结构方案进行研究、比选.研究结果表明:加大中塔刚度是改善结构整体刚度的理想方式;中塔塔、梁固结,边塔竖向支承体系优于其他塔、梁支承体系;在边塔竖向支承的前提下,中塔与梁部铰接比完全固结优越;桥塔处主梁竖向采用支座支承的方式较优;混合梁结合面应选择在该截面弯矩影响线与基线围成的面积尽可能小的地方.     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究。结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主塔交叉索对扭转频率有一定的提升,而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响;加劲索能够大幅提高三塔斜拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下,设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大,设置塔顶水平加劲索次之,设置塔、梁加劲索最小。     

钢管混凝土斜塔斜拉桥设计

金寨长征大桥主桥为(80+100)m斜塔斜拉桥。桥塔采用钢管混凝土组合结构,在钢管内部设置钢筋笼、钢管内壁焊接PBL纵向加劲肋及环向加劲肋,并灌注高性能混凝土,基础采用钻孔灌注桩;主梁采用钢箱结构;斜拉索呈扇形布置在中央分隔带内,单索面双排布置,斜拉索采用镀锌高强平行钢丝束,外层护套表面设置螺旋线以抑制风雨振;塔、墩、梁处钢-混结合段采用剪力钉、PBL连接键等,形成塔、墩、梁固结的约束体系。主桥采用临时墩辅助下的钢箱节段拼装方法施工。利用有限元软件对主桥进行整体结构计算,结果表明主桥的钢管混凝土桥塔、主梁、斜拉索应力均满足规范要求。     

拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响研究

与双塔斜拉桥相比,三塔斜拉桥由于中塔缺乏有效约束,结构柔性更大,竖向刚度计算往往不易满足设计要求,设置加劲索是提高结构竖向刚度的有效措施。以黄茅海大桥三塔斜拉桥为研究对象,系统研究了不同拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响。结果表明,相比于设置塔间加劲索、边塔辅助索、同时设置辅助索和交叉索等拉索布置形式,在中塔设置5对辅助索或4对交叉索是满足本工程竖向刚度要求的有效经济措施;辅助索纵桥向锚固间距与初拉力值对结构竖向刚度影响较大,推荐的锚固间距为22.5m、初拉力为4 000kN。从便于工程实现角度考虑,辅助索比交叉索的实现方式更为简单经济,因此本工程的推荐拉索布置形式是在中塔设置5对辅助索。     

多塔大跨铁路斜拉桥方案研究

多塔斜拉桥主要靠梁、塔等单个构件来承受外荷载,其刚度差、温度效应较为明显,以某跨长江桥梁工程为背景进行多塔大跨铁路斜拉桥方案研究。在基准模型的基础上,通过增加塔、梁刚度或采用新型缆索体系建立其他模型,计算斜拉桥主跨挠度、桥塔内力等参数的变化,经计算表明可通过这些措施提高桥跨结构刚度。并提出塔顶加水平系索(方案1,结构效率较高、能有效减小基础内力)和采用双壁墩桥塔(方案2,结构受力简单)2种设计方案。由于该工程桥塔基础受船撞力控制设计,最终推荐了方案2。通过与普通钢桁梁和混凝土箱桁结合梁比较,主梁选择了具有刚度大、承载力高、桥面整体性好的钢箱桁结合梁截面。     

文山马鹿塘特大桥主桥设计关键技术

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63) m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥梁桥隧顺接采用双线分离设计,避免了桥梁整体加宽或设置整体式大跨隧道,同时缩短了连拱隧道长度。为降低汽车、温度和风等荷载作用下的结构响应,在塔梁间设置了弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系,静、动力作用下梁端位移分别下降37.4%和35.9%、桥塔塔柱底纵向弯矩分别降低19%和20%,静力作用下钢主梁应力减小约30 MPa、桥面板抗裂应力储备提高1.13 MPa。辅助墩墩顶主梁采用10 cm落梁设计,墩顶组合梁桥面板抗裂应力储备提升117.7%,且其它主体结构受力未发生显著变化。组合梁采用双节段循环施工方案,有效缩短了主梁施工工期。     

青山长江公路大桥无下横梁桥塔设计关键技术

青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁斜拉桥,采用七跨连续全飘浮体系。结合主桥大跨、超宽、重载以及下塔柱短的技术特点,主桥桥塔采用无下横梁的A形桥塔,通过设置于桥塔中心处的0号斜拉索为主梁提供桥塔处竖向支撑。根据桥塔的结构形式及受力特点,将桥塔上横梁设置于桥面以上塔柱中点位置处,塔顶结合段总高设置为20m。根据主桥斜拉索索力及角度变化范围大等特点,设置3种不同的斜拉索锚固方式,采用变高的钢锚梁设计(取消了滑动侧四氟滑板的设置)。为精确分析桥塔受力特点,建立全桥三维模型,对桥塔施工及运营阶段进行有限元分析,并对塔顶结合段、斜拉索锚固区及钢锚梁进行实体有限元局部分析,结果表明桥塔的强度及刚度均满足规范要求。     

马鞍山长江公铁大桥主跨超千米三塔斜拉桥设计

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为主跨超千米的三塔斜拉桥。针对该桥建设标准高、荷载重、跨度大的特点,开展跨度布置、桥型方案、约束体系及主要构件研究。经综合分析比选,该桥最终采用(112+392+2×1 120+392+112) m三塔钢桁梁斜拉桥,采用中塔设置弹性索、边塔设置阻尼器的约束体系。主梁采用上层板桁结合、下层箱桁结合的双层桥面钢桁梁,横向布置3片主桁,主桁采用N形桁式。桥塔采用钢-混组合结构,中塔为纵、横向均为A形的空间四肢构造,边塔为横向A形、纵向I形构造,中塔比边塔高25 m,桥塔基础采用■4 m钻孔灌注桩。辅助墩、边墩采用横向门式墩,■2.5 m钻孔灌注桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度2 100 MPa、■7 mm的镀锌铝合金高强度、低松弛平行钢丝拉索。     

坦桑尼亚基甘博尼大桥设计

坦桑尼亚基甘博尼大桥主桥为双塔单索面预应力混凝土斜拉桥,跨径布置为(40+60+200+60+40)m,主梁采用预应力混凝土单箱三室闭合截面,桥塔为单柱式空心八边形截面,塔高55m,桥塔墩为矩形空心薄壁墩,塔梁固结、塔墩分离。该桥斜拉索采用80~160股平行钢绞线,设计最大拉力13 910kN;主梁斜拉索锚固处设置施加预应力的横向肋板;索塔锚固区采用双J形环向预应力;边墩及辅助墩支座采用独特的大吨位拉压支座;边墩及辅助墩承台采用空心框架结构。采用桥梁结构设计系统SCDS2011进行结构计算分析,结果表明结构受力性能均满足规范要求。     

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。     

重庆双碑大桥主桥斜拉桥设计

重庆双碑大桥主桥为主跨330 m的高、低塔中央索面混凝土曲线斜拉桥。主梁采用单箱三室混凝土结构。桥塔采用独柱式,低塔边跨侧位于曲线上,为减少索的横向分力对结构的影响,靠曲线外侧布置竖向预应力钢绞线束。斜拉索采用高强低松弛镀锌钢绞线索。结合地质情况,高塔墩采用24根φ2.5 m钻孔灌注桩基础;低塔墩采用明挖扩大基础。高、低塔均采用塔、墩、梁固结体系。为减少塔根弯矩,下塔墩中间设20 cm的竖缝;通过优化桥塔尺寸,有效控制了主梁横向扭转角和桥塔横向位移。高塔墩基础采用双壁钢围堰法施工,低塔墩基础采用围堰或筑岛辅助施工;主梁7 m标准节段采用前支点挂篮现浇施工。     

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。     

沪蓉高速公路铁罗坪大桥设计

铁罗坪大桥主桥为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥,跨径布置为(140+322+140)m。该桥主梁基本断面形式为边主梁;桥塔为H形,总高190.397m,塔柱采用空心五边形断面,在上塔柱锚固区采用U形预应力束加强,桥塔墩基础由24根2.4m的桩基组成;每个桥塔两侧布置19对斜拉索,斜拉索采用低松弛镀锌高强钢丝。从温度作用、汽车荷载作用、成桥阶段稳定系数方面对2种结构体系(墩塔梁固结体系和飘浮体系)进行比选,最终选择了对结构受力更为有利的墩塔梁固结体系。采用MIDAS Civil软件分别对该桥静、动力特性、抗风稳定性及地震反应进行分析,分析结果表明结构受力均满足规范要求。该桥主梁采用悬臂浇筑施工,合龙顺序为先边跨、再中跨。     

高低塔固结体系斜拉桥结构优化设计方法

高低塔固结体系斜拉桥在结构布置和受力行为上均具有明显的不对称性,为优化该类桥梁受力性能,以主跨388m的高低塔固结体系斜拉桥——重庆水土嘉陵江大桥为背景,对高低塔固体体系斜拉桥结构设计进行研究。研究结果得出:通航及地形等边界条件决定高低塔设置情况,下塔柱柔度是固结体系的结构选用原则;通过采用增大低塔侧边跨跨度、拉索采用等索距布置、在高塔侧设置背锚索的方法可优化结构布置;可根据主跨长度选择梁体类型,根据梁体类型确定辅助墩设置情况;可在低塔侧的边跨采用混凝土梁与钢-混叠合或钢主梁结合的方式来进一步改善结构受力。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

地震作用下独塔斜拉桥抗震体系优化

为了确定一致地震作用下独塔斜拉桥的合理抗震约束体系,首先对独塔斜拉桥在纵桥向和横桥向约束体系的传力机理进行了研究,然后以某独塔双索面斜拉桥为工程实例,分别对结构纵横向抗震体系进行了优化分析。分析结果表明,塔梁之间设置纵向弹性索可以在降低桥塔地震弯矩的同时控制主梁位移;墩、梁之间通过设置纵向弹性索,可以根据桥墩抗弯能力调整地震力的分配,起到提高结构整体抗震性能的作用。对于不等跨混合梁独塔斜拉桥,边跨过渡墩采用弹性索限位,可以合理分配横向地震力,从而达到提高结构整体横向抗震性能的目标。     

主跨588 m非对称矮塔公铁两用斜拉桥设计研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥受建设条件限制,主桥设计为主跨588m的非对称矮塔斜拉桥。主梁采用双层桥面箱—桁组合结构钢梁,下层铁路桥面为钢箱结构,上层公路桥面为密横梁体系的正交异性钢桥面板结构。该主梁结构具有强箱弱桁的受力特性,解决了该桥塔矮、索平以及主梁水平轴力大的问题。斜拉索采用抗拉强度2 000MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,以承受高达1.5×10~4 kN的斜拉索轴力。将斜拉索锚固于主梁下弦,使斜拉索获得相对较大的倾角从而提高结构体系刚度。芜湖侧桥塔墩基础采用平面尺寸为65m×35m的大型设置沉井基础,克服了该侧桥塔墩基础深水、裸岩的困难建设条件。     

襄阳市东西轴线二跨汉江特大桥主桥设计

襄阳市东西轴线二跨汉江特大桥主桥为独塔混合梁斜拉桥,塔梁墩固结体系,跨径布置为(3×60+320)m。主梁采用扁平箱形混合梁,其中混凝土梁长190.5m,钢梁长309.5m,钢-混结合段长2.0m,设在主跨侧。混凝土桥塔外轮廓呈橄榄形,横桥向由2个马蹄形断面的塔肢构成,在桥塔内设动态风车结构。桥塔每个塔肢下各设1个承台,承台间设横向系梁,承台下行列式布置14根2.5m钻孔灌注桩。斜拉索采用7丝s15.2热镀锌钢绞线,空间扇形布置。边墩及辅助墩横桥向均设置2个矩形柱式墩,下设矩形承台,承台间设1道横向系梁,承台下接4根1.8m的钻孔灌注桩。采用MIDAS Civil 2010进行结构静、动力分析,结果表明该桥结构安全且布置合理。