椭圆形钢-混凝土组合桥塔受力性能试验研究

为研究钢-混凝土组合桥塔的承载力和应变分布,以某独塔斜拉桥为背景,针对其椭圆形钢-混凝土组合桥塔,设计制作缩尺比1:8的桥塔局部模型进行偏心受压试验,研究设计荷载下钢塔壁和塔内混凝土的应变变化规律及桥塔的承载力,参考相关规范和文献计算组合桥塔的承载力并与试验结果进行对比。结果表明:组合桥塔模型的承载力为其等效设计荷载的2.65倍,具有较大的安全储备;塔梁交接处长轴向壁板产生应力集中现象,从而产生较大的纵向应变;壁板环向应变在焊缝处存在应力集中现象,该处壁板的环向拉应变最大;壁板对混凝土具有较强的套箍作用,使混凝土的应力～应变曲线具有强化阶段;采用规范中的钢管混凝土承载力公式能较准确计算组合桥塔的承载力。     

钢管混凝土在美国桥梁下部结构中的应用

钢管混凝土作为一种组合结构,因其良好的技术与经济性被许多国家采用,特别是亚洲地区国家,如中国、日本应用较为广泛。钢管混凝土结构节点连接构造复杂,施工时耗时耗力,缺乏相关的设计标准,在欧美等地区应用相对较少。美国的设计规范主要针对钢结构和钢筋混凝土结构,缺乏钢混组合结构相关的设计标准,而且在美国钢管混凝土构件使用的钢管宽厚比值较小,多应用于美国高层建筑中,在桥梁建设中的应用非常有限。美国桥梁技术人员分别从构件受力、规范设计、节点连接等方面展开研究工作,以推广应用钢管混凝土结构。     

G3铜陵长江公铁大桥桥塔设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中系数,以指导钢锚梁加劲板设计。桥塔塔柱采用支架法和爬模法施工,上、下横梁均采用支架法与塔柱异步施工。     

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥，跨径布置为(60+200+200+60) m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔，高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构，利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求，利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土，充分发挥两种材料优势；上塔柱采用纯钢塔，局部构件传力清晰且有效减轻结构自重；钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁，全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续，主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索，标准抗拉强度1 770 MPa。结构分析表明，该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景，可为类似桥梁建设提供参考。     

三片拱肋钢管混凝土系杆拱桥设计关键技术探讨

上海市青浦区山周公路淀浦河大桥主桥为70m钢管混凝土系杆拱桥,横向布置三片拱肋。论述了在确定边、中拱肋截面尺寸及选择施工方法时,需要考虑的因素及与两片拱肋拱桥的不同之处。针对钢管混凝土拱肋横向加劲的布置原则和构造设计、拱肋与钢筋混凝土拱座的连接构造等关键技术也进行了初步探讨。     

加劲型矩形钢管混凝土的轴压承载力对比分析

为了对比分析PBL加劲肋与其他加劲措施对构件承载力的影响,广泛收集了国内外设直肋、约束拉杆、隅撑、钢筋笼、钢筯加劲肋、锯齿形加劲肋、拼接直肋、拼接斜肋及无肋矩形钢管混凝土的构造形式及承载力试验结果,引入了承载力提高系数评价各加劲形式的承载力水平。结果表明:设PBL加劲肋和约束拉杆矩形钢管混凝土承载力能够提高构件极限承载力20%以上;PBL加劲肋兼有力学性能优越和施工简便的双重特点。     

钢管混凝土拱桥灌注混凝土过程中钢管受力分析

钢管混凝土拱桥在压力灌注钢管内混凝土过程中,钢管受力十分复杂,对于其安全性必须引起重视。该文以上海浦东长清路川杨河桥为例,介绍了其拱肋及内部加劲构造,建立组合有限元模型,分析了拱肋钢管在灌注过程中的混凝土压强作用下的受力情况,并对几种加劲构造的作用作了分析,在此基础上对设计和施工中应注意的问题作了小结。     

泸定大渡河兴康特大桥抗震设计关键技术

泸定大渡河兴康特大桥主桥为1 100m单跨钢桁梁悬索桥,针对该桥桥址区地震动参数高的特点,开展结构抗震设计关键技术研究。基于延性抗震设计理念提出耗能型中央扣,将防屈曲钢支撑用作中央扣杆件,防屈曲钢支撑的两端以铰接形式与缆、梁连接,只承受轴向力,不产生弯矩。基于组合设计思想提出波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁,利用预应力混凝土顶板和底板抗弯、高强度钢腹板抗剪。对比耗能型中央扣与传统刚性、柔性中央扣对悬索桥抗震性能的影响;对比波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁与普通钢筋混凝土、钢桥塔横梁的抗震性能,并对组合桥塔横梁进行缩尺模型试验,结果表明:铰接式耗能型中央扣能显著改善高烈度震区大跨径悬索桥的抗震性能;波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁具有良好的综合抗震性能,连接构造安全可靠。     

沪通长江大桥主航道桥施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥。主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构;桥塔采用钻石形混凝土结构,高330m;主梁采用三主桁N形桁架结构。该桥施工时采取了多项关键技术:主墩钢沉井采用整体制造、充气助浮出坞浮运,定位时采用"大直径钢管桩+混凝土重力锚"锚碇系统及液压连续千斤顶多向快速定位技术施工;边墩、辅助墩钢沉井采用内部大直径钢管桩定位技术施工;沉井百米水深下的基底地形、刃脚埋深及浮土厚度采用声呐、超声波、水下机器人以及海床式静力触探系统等多种方法进行探测;在主墩基底与封底混凝土间埋置深水自平衡荷载箱,以测试主墩沉井的基底承载力;超高桥塔混凝土采用了降粘、抗裂技术施工;桥塔锚固区重型钢锚梁采用立式预制拼装、现场整体安装方案施工;钢桁梁采用大节段整体制造、架设技术施工。     

香港青马大桥简介

介绍了将１９９７年７月前建成的香港青马悬索大桥的设计要求和构造，并对箱形加劲大梁、桥塔和锚碇、及有关防水包括其施工和混凝土的用量作了详细说明。     

钢桥塔的构造设计研究

在缆索支承桥中,采用钢桥塔符合可持续工程和绿色工程的结构设计新理念,而钢桥塔在我国的应用十分有限,现行的各种桥梁规范中也没有关于钢桥塔的规定。本文针对钢桥塔的稳定构造设计、塔柱截面构造优化、钢桥塔和混凝土基础的连接构造、塔形构造选择等问题进行了分析研究,开展了钢桥塔的稳定性试验,提出了防止钢桥塔失稳的措施,研究了塔柱截面构造的合理设置,对常用的塔-基连接的构造型式进行了适用性分析,并对几种常见塔形的受力性能进行了对比分析,研究结果可为钢桥塔的构造设计提供参考。     

无背索斜拉桥钢-混凝土组合脊骨主梁的关键受力分析

根据无背索斜拉桥中大悬臂钢-混凝土组合脊骨主梁的结构和受力特点,采用空间有限元法分析了混凝土桥面板徐变对组合脊骨梁内力分配的影响、钢箱梁扭转效应、组合悬臂挑梁受力及荷载横向分布、桥面板剪力滞效应等几个关键性受力问题,并利用外国规范验算了钢箱梁承压板的局部稳定性。由分析可知,混凝土徐变导致脊骨梁中钢箱梁应力增加,混凝土板应力下降;钢箱梁的扭转翘曲正应力可达到弯曲正应力的10%;大悬臂组合行车道板的横向分布计算取3片梁模型即可,且施工中采取预弯措施可防止组合挑梁的混凝土板受拉开裂;《本四桥规》中承压板容许应力计算公式约具有2.0的安全度;混凝土行车道板的剪力滞效应明显,塔梁固结处的行车道板还出现了负剪力滞现象。上述结论可为同类结构设计提供参考。     

瓯江大桥主桥钢—混结合段设计

在借鉴已有桥梁钢—混结合段设计的基础上,针对瓯江大桥钢—预应力混凝土组合连续刚构梁式桥,采用PBL剪力板及加预应力束的设计方法,通过参考国内外规范,局部分析及对预应力锚固体的比较,提出基于传递弯矩和剪力的梁式钢—混结合段,采用PBL剪力板与预应力束组合的设计理念,并介绍PBL剪力板的作用原理及强度计算方法。     

自锚式悬索桥钢塔塔吊附墙设计与局部受力分析

济南凤凰路黄河大桥为70m+168m+428m+428m+168m+70m的三塔自锚式空间缆悬索桥,主塔结构设计为A形塔,包括2个边塔和1个中塔。中塔高126m,塔柱结构形式分为结合段与钢结构段,结合段采用钢混组合结构,受拉区拉应力由钢束承担。中塔采用2 800t·m塔吊吊装施工,塔吊基础预埋至中塔承台;边塔安装250t·m塔吊用以辅助吊装作业,边塔塔吊基础牛腿与钢塔焊接;塔吊与主塔均设置2道附墙。采用MIDAS FEA软件建立钢塔板单元有限元模型,对附墙杆件及钢塔局部受力进行分析。结果表明,各部位受力均满足规范要求。     

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥受力性能的影响

采用平面应变理论推导了轴向压力、温度荷载、收缩应变作用下钢管和核心混凝土界面拉应力的计算公式;提出了钢管混凝土拱桥完全脱黏的计算模型,分析了脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥内力、刚度和面内极限承载力的影响;提出了采用内法兰构造在有限点限制钢管与核心混凝土相对滑移的脱黏对策,并以茅草街大桥实测数据对内法兰构造的有效性进行了验证。结果表明:脱黏使桁架式钢管混凝土拱桥钢管内力增大,结构刚度降低,面内极限承载力下降;在有限点设置内法兰构造使得脱黏之后桁架式钢管混凝土拱桥的受力性能与黏结良好时比较接近。     

朝阳市东大桥钢管混凝土拱桥设计

朝阳市东大桥主桥采用中承式钢管混凝土系杆拱桥(30m 120m 30m)。详细论述该主桥的总体设计、构造特点、内力计算和结构设计。内力分析及结构设计时,钢管混凝土的力学参数(刚度、强度)取值考虑钢管与混凝土之间的紧箍力的影响,按照钢管混凝土统一理论计算。考虑到该种结构存在车桥振动较大的问题,在结构分析中尤其重视了动力特性的计算,并从结构设计上采用加大桥面系刚度和拱肋之间的横撑刚度等措施来改善桥梁的动力特性,同时对拱桥的稳定计算进行了较为详细的讨论。最后给出了此类结构设计中应注意的问题和建议。     

塔架与扣架一体化施工技术研究

在大跨径钢管混凝土拱桥主索塔架和扣索塔架一体化吊装施工中，研究 了吊装塔的强度、稳定性、扣索伸长、内力测量以及拱轴线的控制等关键技术，确保了施工质量和施工安全。塔架与扣架一体化设计，可减少设备投入，降低工程造价，加快施工进度，其技术亦可应用于同类桥梁施工。     

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的设计计算分析

针对目前国内跨度最大的波纹钢腹板预应力组合箱梁桥——三道河中桥,对其箱梁主体、波纹钢腹板、剪力连接键及预应力布置等方面的设计及构造细节进行了介绍;并采用ANSYS建立了其空间有限元模型,参照现行的桥梁设计规范对其设计计算过程中的截面受力、波纹钢腹板的受力、剪力连接键的抗剪能力以及主梁变形等关键性问题进行了详细的阐述。计算结果表明,在正常使用极限状态下,混凝土顶底板的应力、波纹钢腹板剪应力及主梁挠度满足要求,且波纹钢腹板不会在其发生剪切屈服之前而发生局部屈曲、整体屈曲或合成屈曲破坏;在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求;剪力连接键的抗剪能力满足要求且具有较大的安全储备。可为今后波纹钢腹板预应力组合梁桥的设计计算提供参考。     

高性能钢管混凝土组合桁梁桥

提出一种新型桥梁结构形式——高性能钢管混凝土组合桁梁桥。从结构性能方面阐述该组合桁梁桥高效传力机制、高性能结构构件及节点力学性能,从预制件划分、存放、运输、拼接方面阐述组合桁梁桥高效装配施工性能,从防灾性能方面对组合桁梁桥与混凝土梁桥进行抗震性能有限元对比分析,从耐久性能、可维护性能及环保性能方面论述组合桁梁桥良好的服役性能。结果表明：高性能钢管混凝土组合桁梁桥各杆件受力明确,杆件材料利用率高,结构刚度大,当结构跨径达到80 m时,用钢量指标仍在400 kg·m^-2以下;PBL加劲型等宽钢管混凝土节点可有效改善节点传力性能、静力破坏模式及抗疲劳性能;PBL加劲型矩形钢管混凝土构件可改善钢混界面传力及钢管局部屈曲性能,有效提高构件承载力;组合桁梁桥主桁单元、桥面板单元、桥墩单元可在工厂标准化生产,预制构件单元质量可控,现场装配速度快,施工周期短;与混凝土箱梁桥相比,组合桁梁桥结构体系地震响应内力下降显著,反应谱分析中纵桥向墩底弯矩与剪力下降达94.0%、81.2%,时程分析中纵桥向墩底弯矩下降达91.6%;采用可更换桥面板构件、桥墩系梁构件使组合桁梁桥全寿命周期性能优异。可见,矩形钢管混凝土组合桁梁桥是一种装配式高性能桥梁结构体系,可为中国中等跨径公路装配化桥梁设计提供参考。