自锚式悬索桥先斜拉后悬索的体系转换模拟

针对大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题,提出了"先斜拉,后悬索"无支架法的总体施工方案,即先形成临时斜拉桥,再进行斜拉桥向悬索桥的体系转换。以600 m超大跨度的鹅公岩自锚式悬索桥为分析案例,采用无应力状态控制法实现了两种独立缆索支撑体系——临时斜拉桥和自锚式悬索桥共存。通过体系转换方案比选出推荐方案,表明临时斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作,可降低主缆与主梁的高差,从而减少了吊索张拉次数和接长杆长度,体系转换方案得以优化。经ANSYS有限元模拟由斜拉桥向悬索桥的体系转换过程,其结果与设计预期目标吻合较好,给出了该方案实施下主缆、主梁、临时钢塔、主塔、吊索和斜拉索在各施工步骤下的反应,并得到以下结论:(1)"先斜拉,后悬索"的总体施工方案可解决大跨度自锚式悬索桥无法使用支架法的施工问题;(2)通过调整体系转换前的主梁线形,可大幅度降低体系转换难度;(3)对于几何非线性显著的斜拉桥向悬索桥体系转换过程中,吊索张拉方案、斜拉索力调整和拆除时机顺序等问题的确定至关重要。     

3×340m公铁同层合建多塔斜拉桥总体设计

珠机城际铁路金海特大桥位于磨刀门水道入海口,与金海高速公路大桥同层合建,主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5)m四塔三主跨斜拉桥。桥面宽度达49.6 m,中间布置荷载较重的双线城际列车,两侧布置荷载较轻的高速公路。为提高多塔斜拉桥的结构刚度并释放长联温度效应,采用刚构-连续体系,中塔塔梁墩固结,边塔塔梁固结、塔墩分离。主梁采用大挑臂式钢箱梁结构,由单箱三室钢箱梁加两侧挑臂组成,便于钢箱梁腹板与钢塔的壁板连接,实现塔梁固结。桥塔采用空间四柱式钢塔,其下桥墩为钢筋混凝土双肢薄壁结构。斜拉索采用LPES7-199~LPES7-379型Ⅱ级松弛平行钢丝拉索,按两平行索面扇形布置。钢塔及钢梁在工厂制造,再浮运至桥位安装。结构静动力分析结果表明,结构受力性能良好,安全可靠。     

陆港大桥总体设计与技术创新

陆港大桥为102 m+208 m+102 m半漂浮体系斜拉桥.主梁采用正交异性板流线型扁平整幅钢箱梁.斜拉索采用平行钢绞线拉索体系.主塔采用格构柱式钢-混组合结构“门”式塔.详细介绍了该塔型以及针对该特殊塔型设计的斜拉索锚固系统,对类似斜拉桥设计具有重要参考价值.     

秦皇岛北环路上跨铁路立交桥工程方案设计

秦皇岛北环路上跨铁路立交桥的设计,根据桥位处铁路运营情况及环境地形条件对4种桥型方案(连续梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥)进行比选,从跨越能力、施工过程对既有铁路的影响、景观等方面综合分析,最终决定该桥主桥采用斜拉桥方案,转体法施工.斜拉桥采用塔墩固结、塔梁分离的结构体系,跨径布置为(160+114+46)m,按双幅桥布置,设双向6车道.主梁采用单箱多室钢箱梁;桥塔采用钢筋混凝土独柱塔,塔高87 m,塔身为箱形空心截面;斜拉索采用单索面扇形布置形式,全桥共有22对,主跨钢箱梁标准索距12.0m.该斜拉桥方案结构合理、经济性好,且具有快速无障碍施工的优势.     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法。该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力。以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分析了施加不同初始张拉力后的斜拉索内力;考虑该方法确定的初始张拉力和将设计成桥索力作为初始张拉力的2种工况,分析不同初始张拉力对桥梁结构响应的影响。结果表明:该方法计算得到的斜拉索内力与设计成桥索力相对差值小于0.01%;初始张拉力对桥梁结构变形和斜拉索内力影响显著,在斜拉索中施加该方法确定的初始张拉力,可使斜拉索内力达到设计成桥索力。     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥的方案设计

目前斜拉-悬索协作体系桥梁主要停留在方案设计阶段,所提出的方案,均为地锚体系.针对大连跨海大桥,提出(263+800+263) m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥方案,该方案桥型为双塔双索面,塔墩固结,塔梁分离,主梁为混合梁,斜拉区为混凝土箱梁,悬吊区为钢箱梁.该桥型兼备斜拉桥和自锚式悬索桥的优点,具有结构新颖、受力合理、抗风性能好和工程造价低等特点.对该桥提出了初步施工方案,即先进行斜拉桥部分的悬臂施工,然后将主缆锚固于临时地锚吊装悬索段主梁.     

聊城跨徒骇河莲花型单塔大跨斜拉桥结构设计

聊城兴华路跨徒骇河桥采用100 m+100 m独塔钢箱梁斜拉桥,该桥主塔整体造型采用莲花状结构,由2个主塔柱和1个副塔柱组成,主、副塔柱之间采用空间索面拉索相连,桥塔中轴线为椭圆,主塔和副塔分别高52.211 m、47.65 m,主、副塔柱轴线夹角30°;主梁采用钢箱梁,双箱单室截面,梁宽40 m,中线处梁高3 m;斜拉索为扇形布置的空间双索面,采用标准强度1 770 MPa的平行钢丝斜拉索,全桥共72根斜拉索,斜拉索梁端锚固采用钢锚箱,钢锚箱焊接在主梁钢箱梁边箱室外侧;塔座、承台及桩基础采用混凝土结构,大桥共设置34根φ1.8 m的钻孔灌注桩,桩长70 m。莲花造型独塔斜拉桥的造型优美,创意独特,在满足结构各项受力性能要求的同时,很好地体现了聊城莲湖水利风景区的特色文化,使景区成为建筑艺术和谐交融的典范。     

同向回转拉索锚固体系斜拉索施工技术

安徽五河定淮淮河特大桥主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥,跨径布置为246m+125m,该桥采用钢绞线斜拉索,斜拉索采用同向回转拉索锚固体系,即斜拉索穿过桥面一侧锚具,绕过桥塔后锚回到桥面另一侧锚具,形成同一对编号斜拉索。同向回转拉索锚固体系由钢绞线拉索系统、夹持型大转角鞍座锚索系统及主梁锚拉板锚索系统3部分组成。斜拉索采用三角提升原理安装,利用穿索机推送及卷扬机牵引将主梁一侧的钢绞线送入HDPE外套管中,穿过鞍座后,通过穿索机推送及另外一台卷扬机牵引钢绞线回到主梁另一侧锚固区,钢绞线穿索就位后,采用单股对称张拉法进行斜拉索张拉,张拉到位后进行封锚处理。     

山区大跨径钢桁架斜拉桥斜拉索设计研究

普者黑南盘江大桥主桥主跨采用930 m钢桁梁斜拉桥,空间双塔双索面体系,索塔采用钻石形混凝土塔,泸西侧塔高385 m,丘北侧塔高325 m,为目前国内山区环境最大跨径、最大塔高的钢桁架斜拉桥。通过综合比选研究,考虑运输安装、安全耐久及疲劳性能,大桥斜拉索采用2 000 MPa级钢绞线斜拉索,全桥共240根斜拉索,最大索长493.3 m。斜拉索在梁端的锚固采用双拉板整体式锚箱锚固方式,塔端的锚固采用钢锚梁方式,张拉端均设置在塔端。斜拉索在塔端斜拉索套筒内设置内置式减振橡胶块,在梁端安装外置式电涡流阻尼器,并采用可有效降低斜拉索HDPE外护套管风阻系数的双螺旋线结构。     

丹江口水库特大桥总体设计

丹江口水库特大桥采用跨径布置为45.8 m+(106.2+760+106.2) m+45.8 m的双塔部分地锚式混合梁斜拉桥，梁塔分离、梁台固结。主梁采用混合梁，宽31.6 m,主跨创新地采用分离式双钢箱+正交异性钢-UHPC组合桥面结构轻型组合梁，并在跨中采用具有阻尼锁定功能的无轴力连接装置；边跨采用预应力普通混凝土边主梁；钢-混结合面设置在主梁主跨距桥塔20 m处。桥塔采用下塔柱内收的H形塔，桥塔基础采用整体式承台+大直径群桩基础。桥台创新地采用重力-碳纤维增强复合材料岩锚组合式地锚桥台。斜拉索采用标准抗拉强度为1 860 MPa的?7 mm平行钢丝索，桥塔每侧设24对斜拉索，边跨斜拉索12对锚固于梁上、12对锚固于地锚桥台上，在桥塔处设竖直0号斜拉索作为竖向支承。     

近年来悬索桥发展的若干趋势

叙述近年来悬索桥发展趋势，在悬索桥体系方面，简述自锚式悬索桥，并介绍目前学术界对带斜拉索悬索桥持赞成与不赞成的两种不同观点，在主缆方面，叙述单主缆，两斜索面以及变距双主缆的布置，介绍“挪威式”的矩形主缆以及对现场预测索股方法的评价；     

异形钢独塔斜拉桥设计

洞口县平溪江大桥为主跨100 m的异形钢独塔斜拉桥,跨越洞口县平溪江。该桥为双索面,塔梁墩固结体系;主梁为两侧单箱单室P-K预应力混凝土混凝土箱形梁,桥梁全宽34.6 m。拉索为平行钢丝斜拉索,冷铸锚。主塔为异形钢箱结构,拉索通过钢锚箱锚固于主塔上。主跨跨越平溪江,采用悬臂浇筑法施工;锚跨位于岸上,采用现浇支架施工。     

天津富民桥设计施工关键技术研究

为研究空间索面自锚式悬索桥的受力特性;以天津富民桥为例,对空间索面自锚式悬索桥索缆的计算方法、空间索鞍的受力特性和施工方案、吊杆与钢箱梁连接构造、锚固端受力、钢箱加劲梁屈曲模态、动力性能等关键技术进行分析研究。结果表明在设计空间索面自锚式悬索桥时,应注意主缆和鞍座安全系数的取值应比平行索面的要大;吊杆与钢箱梁的连接方式既要保证缆索索力的传递,又要满足吊杆万向转动的要求;钢箱加劲梁屈曲模态可不必过分注意;由于钢箱加劲梁内存在较大的轴向力,导致自锚式悬索桥的动力性能和地锚式悬索桥有一定的区别。这一结论对日后设计、修建空间索面自锚式悬索桥,具有现时的指导意义。     

贵州凯峡河特大桥总体设计

贵州凯峡河特大桥为(180+230) m不对称半飘浮体系独塔结合梁斜拉桥,桥梁依次跨越凯峡河河谷和U形溶蚀槽谷。主梁采用双边“上”字形钢主梁与混凝土桥面板组成的结合梁,全宽30 m,桥面板采用C55高性能混凝土。桥塔采用“人”字形结构,塔高117 m。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线成品索,按空间双索面扇形布置,单个索面布置18对,全桥共72根斜拉索。索塔锚固采用钢锚梁;索梁锚固采用锚拉板,为适应空间索面斜拉索锚固,锚拉板与钢主梁腹板采用小角度弯折焊接。桥塔采用爬模法施工,钢主梁采用桥面吊机悬拼。分别采用有限元软件MIDAS Civil和MIDAS FEA对斜拉桥进行总体和局部计算,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。     

超宽幅主梁扭背索独塔斜拉桥总体设计

厦漳同城大道沙洲岛特大桥西溪主桥采用(88+200) m扭背索独塔斜拉桥,塔墩梁固结体系。主梁采用钢-混混合梁,其中主跨为整幅钢箱梁,梁宽47 m;边跨为预应力混凝土箱梁,梁宽51 m;钢-混结合面位于主跨距桥塔理论跨径线15 m处。桥塔采用独柱式钢筋混凝土斜塔,总高134.6 m,桥塔向边跨倾斜8°,其下布置整体式承台,钻孔桩群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度1 670 MPa平行钢丝拉索,边跨斜拉索为双索面空间扭背索,主跨斜拉索为准单索面。针对超宽桥面,采用空间梁格法分析剪力滞的影响,将混凝土梁纵腹板由6道增至8道。按3 m顺桥向标准间距设置钢箱梁实体式横隔板,可使该桥宽幅主梁偏载、扭转效应导致的应力增量控制在允许范围内。对塔墩梁结合部进行有限元精细化分析,针对应力集中情况,优化局部构造和配筋设计,经计算,优化后结构受力满足设计要求。     

江东大桥双塔单跨空间主缆自锚式悬索桥的施工控制

针对空间主缆自锚式悬索桥钢箱梁顶推和体系转换施工期的受力和变形特点,以杭州市江东大桥双塔单跨空间主缆自锚式悬索桥为工程背景,应用有限元软件建立其钢箱梁顶推和体系转换的施工控制仿真计算模型,系统地总结和提出空间主缆自锚式悬索桥钢箱梁顶推和体系转换的施工控制流程和施工监测项目,介绍了钢箱梁顶推施工和体系转换的最终方案,给出了空间主缆自锚式悬索桥体系转换的施工控制原则。提出了空间主缆自锚式悬索桥销铰式吊索索夹预偏角度的确定思路,给出了销铰式吊索索夹角度的测试方法。钢箱梁顶推和体系转换完成后,线形、应力、索力和索夹角度的测试结果验证了提出的施工控制方法和施工控制流程是合理的。     

先斜拉后悬索组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑方案研究

以一拟建钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥为工程背景，建立全桥空间有限元杆系结构模型，研究了在“先斜拉后悬索”的施工过程中，UHPC桥面板浇筑阶段、UHPC桥面板的分段浇筑方案对加劲梁受力性能的影响。研究结果表明：UHPC桥面板在临时斜拉桥成桥后浇筑，在最终成桥状态下桥面板和钢梁的受力性能均优于在吊杆张拉完成后浇筑和在斜拉-悬索体系转换完成后浇筑；在临时斜拉桥成桥后浇筑UHPC桥面板，先浇筑斜拉索区梁段后浇筑中支点附近梁段，在最终成桥状态下中跨桥面板和钢梁的受力性能均优于先浇筑中支点附近梁段后浇筑斜拉索区梁段。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉索安装技术

武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为斜拉桥,共有斜拉索192根.斜拉索采用PES7-241、PES7-253 、PES7-283、 PES7-337、 PES7-379、PES7-409、PES7-421、PES7-451等8种规格,最长索272.18 m,单根斜拉索最重41.1 t.斜拉索两端均采用冷铸锚锚具.斜拉索的安装施工包括:运输、上船、上桥、塔端挂设、展索、梁端软牵引、塔内张拉等工序.用5个月完成全部4 000余吨斜拉索的安装.介绍该桥斜拉索的安装施工方法和施工技术特点.     

斜拉索腐蚀损伤下斜拉桥体系可靠度研究

拉索腐蚀疲劳累积损伤是威胁斜拉桥运营安全的关键因素,导致斜拉桥运营期的换索次数多且换索成本高。为了准确评定斜拉索腐蚀疲劳损伤对斜拉桥结构安全的影响,从结构体系可靠性角度探索拉索腐蚀疲劳损伤的概率传递模型。分析了斜拉索腐蚀疲劳损伤对结构体系可靠度的影响规律,从而为换索决策提供依据。研究结果表明,疲劳和疲劳腐蚀效应共同作用下的拉索在20 a服役期内的强度系数分别为0.928和0.751,斜拉索抗力退化将导致斜拉桥主要失效路径变化,主梁索间距为30 m的斜拉桥在服役期的13 a,主要失效模式从由主梁弯曲失效转移至斜拉索强度失效,导致后期的结构体系可靠指标快速下降。     

南盘江特大桥部分斜拉桥设计

部分斜拉桥是介于斜拉桥和梁式桥之间的一种桥型,具有塔矮、梁刚、斜拉索应力幅变化小的特点.部分斜拉桥的结构体系主要有3种形式,其塔上锚固装置主要有交叉锚和贯通式鞍座2种形式.南盘江特大桥为(108+180+108) m三跨双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥,采用塔、墩、梁固结的结构体系.主梁为单箱三室斜腹板变截面箱梁;桥塔采用等截面矩形实心断面;斜拉索为单索面、2根1组布置在中央分隔带上,塔顶鞍座为分丝管式;主墩为钢筋混凝土变截面薄壁空心墩.经计算,在各种荷载的不利组合下,结构处于良好的受力状态,满足规范设计要求.同时,该桥在稳定性和抗震性能方面均满足要求.