桥塔拱形变截面横梁施工托架仿真分析

某大桥桥塔采用门形框架结构,桥塔上横梁为单箱单室预应力混凝土结构,高度7~19m,横梁顶面宽度为8.565m。针对该桥桥塔上横梁结构特点、施工难点及工期要求,上横梁与上塔柱采用异步施工方案,待塔身施工完成后再施工上横梁。该桥塔上横梁采用型钢托架方法进行施工。为了保证上横梁在施工中的安全,建立了托架的有限元模型,从强度、刚度及稳定性等方面对该托架进行了验算,同时考虑桥塔与托架的相互作用。分析结果表明:在最不利工况荷载作用下,上横梁托架结构的强度、刚度、稳定性均满足施工要求。     

巴西圣保罗一座拱形塔斜拉桥

正巴西圣保罗市东北85km处新建了一座拱形桥塔斜拉桥(见图1)。该桥为双幅梁桥,两幅梁长分别为267m、349m。与传统的两幅梁左、右并排布置不同,该桥的两幅梁上、下交叉布置,桥面分别在桥塔的17m和8m高度处支承在桥塔横梁上,从顶面看呈弯曲的"X"形。     

塔梁固结体系斜拉桥下横梁预加力效应研究

塔梁固结体系斜拉桥结构刚度大,但斜拉桥桥塔巨大刚度对于桥塔下横梁内预应力钢筋的张拉将产生不利影响,导致下横梁内预应力储备不足,对结构后期受力很不利。运用有限元分析方法,对桥塔下横梁预应力张拉效果进行了对比分析研究,说明桥塔刚度对下横梁预应力施加效果的影响程度,并提出了若干改进下横梁内预应力钢筋张拉效果的的方法,以供类似桥梁设计和施工时参考。     

鄂东长江公路大桥桥塔设计

鄂东长江公路大桥主桥为主跨926 m的半漂浮体系双塔混合梁斜拉桥,桥塔采用"凤翎"式钢筋混凝土结构,由下塔柱、下横梁、中塔柱、中上塔柱连接部及上塔柱组成,采用C50混凝土.采用MIDAS 2006桥梁综合程序和桥梁博士3.0程序,按三维空间框架结构分裸塔阶段、最大单悬臂阶段和使用阶段对桥塔进行结构计算,并对下塔柱(含下横梁)和中上塔柱连接段进行局部仿真分析,结果表明桥塔的应力、强度和刚度均满足规范要求.桥塔施工分为下塔柱、下横梁、中塔柱、上塔柱和塔顶结构等施工阶段,介绍桥塔施工要点.     

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。     

万州长江三桥桥塔设计

万州长江三桥为双塔混合梁斜拉桥,跨径布置为(4×57.5+730+4×57.5)m。桥塔采用具有欧式建筑风格的钻石塔型,既减小了水下基础规模,又与当地建筑相得益彰。桥塔由上、中、下塔柱和下横梁构成,南塔高248.12m,北塔高208.2m,两塔下横梁以上保持一致。由于地形的限制,南、北塔下塔柱高度相差悬殊,为充分考虑两塔刚度差的影响,直接在全桥总体模型中进行桥塔分析。采取3项措施(对下横梁进行分节段浇筑、优化下塔柱与下横梁截面及对下塔柱增设竖向预应力)有效解决了北塔下塔柱与下横梁形成的横向框架刚度过大的难题。采用横向框架杆系模型与节段细部实体模型结合的方法,确定了理想的索塔锚固区预应力布置形式。受力分析表明,桥塔各构件均满足规范要求。     

武汉二七长江大桥桥塔设计

介绍了武汉二七长江大桥桥塔设计,其主桥为2×616m三塔斜拉桥.设计采用在结构受力、经济和美观等方面均较佳的花瓶形桥塔.三塔外观造型一致且等高,均为206m,钢筋混凝土结构.根据总体受力的要求,中、边塔刚度不同,具体表现在顺桥向截面尺寸的差别较大.主塔结构：主塔塔柱根据位置的不同分别采用单箱单室至单箱双室截面;横梁和索锚区采用预应力混凝土结构,中塔下横梁顶面布置有支座垫石及纵向约束装置,边塔下横梁顶面则布置有支座垫石及有抗震作用的纵向液压阻尼装置.为确保主塔受力安全,按照施工步骤对主塔进行了整体计算和索锚区局部应力分析.经过检算,主塔均满足规范要求,并有一定的安全储备.     

悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应

为了探讨悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应问题,围绕顺桥向A字形布置混凝土桥塔(不同底部张开量)和顺桥向独柱形布置混凝土桥塔(不同塔柱截面)展开研究。利用有限元分析软件建立了2种类型桥塔的裸塔自立状态有限元模型,计算对比了桥塔刚度以及静风响应,同时采用时域分析方法计算桥塔的抖振响应,对比分析了在桥塔横向构造形式一定的前提下,不同类型方案对超高桥塔刚度和风致响应的影响。分析结果表明,顺桥向A字形桥塔的整体刚度较独柱形桥塔大;在顺桥向静风作用下,独柱形桥塔塔顶位移比A字形桥塔大得多;在顺桥向脉动风作用下,独柱形桥塔塔顶抖振位移响应的脉动程度远大于A字形桥塔。     

嘉鱼长江公路大桥桥塔设计

嘉鱼长江公路大桥主桥为主跨920m的双塔单侧混合梁斜拉桥。该桥桥塔采用钻石形混凝土结构,由上、中、下塔柱,中上、中下塔柱结合段,下横梁和塔座构成,北塔高235m、南塔高251.41m,两塔下横梁以上结构保持一致。该桥北塔、南塔各有30对斜拉索,第1和第2对斜拉索在塔壁混凝土齿块上直接锚固;第3~30对斜拉索锚固采用"钢锚梁+钢牛腿"的形式,钢锚梁采用单锚梁结构,1根锚梁锚固4根斜拉索。为减小超高桥塔常见的混凝土开裂病害,在桥塔混凝土中掺入聚丙烯腈单丝纤维、聚丙烯粗纤维进行防裂抗裂处理。针对北塔下塔柱较短、下塔柱和下横梁受力不利的情况,经方案比选,采用先浇部分下横梁的施工方案,有效减小下横梁混凝土收缩开裂的风险。     

武汉大道金桥桥塔施工关键技术

武汉大道金桥为跨度(138+81+41)m的斜拉桥,主梁采用非对称变宽截面箱梁,桥面宽度由边跨39m渐变至主跨49.899m。桥塔采用"A"形塔,由塔座,下、中、上塔柱及下、中、上横梁组成,塔肢斜率为1∶4.384。针对塔肢斜度大、桥面宽度大,与既有铁路、金桥大道相互交叉,组织、协调难度大等特点,采用了下塔柱翻模施工,中、上塔柱液压爬模施工,桥塔、中横梁异步施工,桥塔、主梁同步施工等施工技术。实践证明,该桥桥塔的施工质量、安全、进度均达到了预期效果。     

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。     

外倾式矮塔斜拉桥Y型主塔结构优化及参数研究

为探讨外倾式双索面PC矮塔斜拉桥主塔合理结构设计问题,运用ANSYS10.0有限元分析软件对矩形实体结构进行了数值模拟分析。通过对模型进行拓扑法优化设计得到了结构初始模型,然后运用Midas Civil有限元软件建立了矮塔斜拉桥全桥的杆系模型。根据结构的实际功能并考虑结构的纵向刚度、横向刚度、稳定性对桥塔进行了参数敏感性分析,得到外倾式双索面主塔结构设计的最优方案。敏感性分析的参数分别为Y型主塔横桥向外倾角度、主塔肢间距、纵桥向塔身厚度、下塔柱纵桥向桥塔塔身坡率。分析结果表明:主塔施工完成阶段随着主塔外倾角度的增大,主塔上塔柱根部的弯矩与横桥向应力均有所增加,同时主塔肢间距对主塔施工完成阶段与成桥阶段的"上、中横梁主塔段"应力均影响较大;当主塔施工至最大悬臂状态时,纵桥向塔身厚度的增加可以明显提高主塔结构的稳定性,同时值得注意的是在主塔厚度不变的情况下,随着塔身坡率的增加,主塔结构1~4阶振型的稳定安全系数均降低,相对于纵桥向塔身厚度的变化,其对主塔结构稳定性效应的影响要小。建议在保证结构最大刚度的前提下,Y型主塔设计为左右两肢且两肢间设置3道横梁的结构,并考虑主塔两肢外倾及主梁从上横梁上通过。     

武汉青山长江大桥南桥塔封顶

正2018年4月10日,武汉青山长江大桥南岸桥塔成功封顶(见图1)。武汉青山长江大桥主桥为双塔双索面全飘浮体系斜拉桥,主跨938m,桥面总宽48m,南岸桥塔高271.5m。该桥桥塔采用无下横梁A形结构,塔柱顺直到底,下塔柱不内收。桥塔采用C55混凝土,全塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上塔柱合龙段段、上横梁     

黄冈公铁两用长江大桥桥塔施工技术及分析

黄冈公铁两用长江大桥主桥为主跨567 m的钢桁梁斜拉桥,桥塔为H形混凝土结构.该桥桥塔塔柱采用液压爬模施工;下横梁采用落地式支架施工,与下塔柱节段混凝土同步浇筑;中塔柱施工时设置2道临时横撑,以改善塔柱施工阶段的受力;上横梁采用梯形桁架施工,与塔柱混凝土异步施工,上、下横梁混凝土均分2层浇筑.采用MIDAS有限元软件建模对桥塔施工过程进行分析,结果表明:上、下横梁混凝土分层浇筑时混凝土应力满足规范要求,且可有效降低现浇支架荷载;临时横撑的设置保证了施工阶段桥塔应力及位移均满足要求;上横梁梯形桁架支点处塔柱局部应力满足要求.     

黄冈公铁两用长江大桥桥塔上横梁施工技术

黄冈公铁两用长江大桥主桥为主跨567 m的斜拉桥.该桥桥塔上横梁为单箱单室预应力混凝土结构,长23.85m、宽8.4m、高8.0m,桥塔采用液压自爬模施工,上横梁与上塔柱采用异步施工.上横梁浇筑支架采用在两塔柱内侧设置剪力槽,安放对拉式钢牛腿作为支架受力支承点的方案.上横梁分2层浇筑,在第2层混凝土浇筑前张拉部分预应力筋.采用MIDAS Civil建模分析上横梁施工过程,结果表明,分层浇筑和分次张拉预应力钢筋可以有效减小现浇支架的荷载,且混凝土应力满足规范要求.该桥桥塔上横梁施工技术切实可行,实现了桥塔快速化施工.     

重庆鱼嘴长江大桥北塔防撞设计

鱼嘴长江大桥为主跨616 m的单跨悬索桥.北岸桥塔位于水中,有受到船舶撞击的可能性.北塔横桥向撞击力为19 000 kN,顺桥向撞击力为9 5500 kN,塔柱设计主要由横桥向船撞工况控制.通过在桥塔横桥向两塔柱间设置1道底横梁,并将下段塔柱设计为实心截面,依靠桥塔自身来抵御船舶横桥向撞击.分析结果表明,这种桥塔设计满足设计规范要求,解决了桥塔横桥向防撞问题.     

大岳高速洞庭湖大桥桥塔异形下横梁施工技术

大岳高速洞庭湖大桥主桥为(1 480+453.6)m双塔双跨钢桁架悬索桥,桥塔采用门式框架结构,君山侧桥塔下横梁采用单箱单室预应力混凝土结构,高7.0~17.0m,顶面宽10.793m。针对该桥桥塔下横梁结构特点和施工难点,从施工可行性、安全性、经济性以及工期等方面,对塔梁同步、异步施工方案进行比选,确定采用塔梁异步施工方案。塔柱正常爬模施工,待施工塔柱至5号节段,在下横梁与塔柱相交截面位置预埋下横梁钢筋及预应力系统,同时搭设下横梁落地施工支架,塔柱施工过下横梁位置后,进行下横梁异步施工。下横梁施工支架由钢管桩落地支撑、型钢拱形桁架及底模三部分组成。下横梁与塔柱结合面连接钢筋采用Ⅰ级接头质量标准全断面接头。施工中还采取了预应力线形控制、塔柱稳定性及塔柱根部应力控制、混凝土裂纹控制等关键技术措施。     

斜拉桥桥塔横向地震损伤过程及减震措施研究

为了探讨H形斜拉桥上横梁进入有限塑性状态,从而减轻桥塔结构在横向地震作用下的动力响应,采用增量动力分析方法,确定以截面曲率作为评价桥塔地震损伤状态和损伤的主要指标,对混凝土上横梁和钢箱上横梁的耗能方案进行研究。结果表明:1)通过应用标定的截面曲率损伤指标,探讨了桥塔结构横桥向从屈服到破坏的过程,对桥塔的4种损伤状态进行评估,其方式是可行的;2)在横向地震作用下,下横梁端部及中塔柱顶部最早进入塑性状态,而中塔柱底部截面最晚进入;3)通过考虑混凝土上横梁进入有限塑性状态,可优化桥塔结构的横向地震响应、延缓易损截面发生破坏的时间;4)通过控制钢箱上横梁屈服弯矩水平,在强震作用下,构件率先进入塑性状态,发挥滞回耗能作用,降低结构横向刚度,桥塔减震效果明显。     

宜昌伍家岗长江大桥下横梁施工过程内力分配模式研究

桥塔下横梁支架在施工过程中受力情况复杂,需承受分层浇筑的混凝土自重,分批张拉的预应力荷载,同时还应考虑下横梁支架与已浇筑的下横梁下层截面的协同受力问题。该文以宜昌伍家岗长江大桥为例,对桥塔下横梁支架进行了设计,采用实体有限元软件分析了整个施工过程中下横梁支架的受力变化,并结合传感器实测数据进行对比分析,提出了下横梁支架设计荷载的合理计算方法。     

港珠澳大桥九洲航道桥设计

充分考虑桥址处自然条件和通航要求,港珠澳大桥九洲航道桥采用主跨268 m五跨连续斜拉桥。主梁采用钢-混组合梁,在主梁边跨侧设置变宽段,为桥塔提供布置空间,同时避免了引桥非标准设计。桥塔采用风帆造型,由竖直主塔柱和曲线副塔柱组成,采用钢-混组合结构;塔、梁间采用固结约束,桥塔处梁底不设横梁和支座;斜拉索采用竖琴形中央双索面;塔端锚固采用带有上拉杆的框架结构,以满足紧凑截面钢塔结构受力要求;梁端采用锚管穿过箱形联系横梁锚固,以便张拉。主墩基础采用行列式布置的嵌岩桩,单墩设22根直径2.2 m的钻孔桩。大桥设计寿命按120年考虑,钢结构外表面采用"环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆"涂装体系,钢结构内表面采用"环氧富锌底漆+环氧厚浆漆"涂装体系,并在主梁、桥塔内设置除湿系统。主梁采用分幅大节段吊装的方法施工,钢塔采用大节段吊装后竖向转体施工。