寒冷气候下邻高铁跨高速的钢箱拱桥施工技术与创新

以京雄城际铁路黄固特大桥112.5 m钢箱拱为工程背景,针对其跨越京开高速、京开辅路,邻近京沪高铁,面临现有道路不能断、周边环境复杂、寒冷气候钢箱拱焊接作业、拱肋高度大、保证钢箱拱变形受控、钢箱拱顶推纠偏等难题,对寒冷气候下邻高铁跨高速的钢箱拱桥施工技术进行了研究：提出了一套跨越多幅车道城市繁忙高速公路步履式顶推施工方案,形成了一套针对寒冷气候下钢箱拱桥焊接控制措施,应用了一套紧邻既有运营高速铁路桥梁单侧吊装的施工方法,创新性提出并实施了一套钢箱拱桥步履式顶推平面整体扭转智能纠偏技术,创新性提出并应用了一套基于BIM 5D可视化实时顶推结构同步时空预警方法。现场实践表明,采用这些技术,确保了该钢箱拱桥施工质量、安全,得到了参建各方好评,相关经验值得借鉴。     

高速铁路钢箱叠拱桥空间稳定性分析

针对新建哈尔滨—大连高速铁路140 m钢箱叠拱桥方案,利用有限元分析程序MIDAS建立空间有限元模型,进行整体稳定性分析,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,并且探讨影响大跨度钢拱桥稳定性的因素,这些因素包括:拱肋形式、拱肋刚度、拱肋倾角、横撑样式及布置形式、横撑刚度、系梁刚度、吊杆刚度、吊杆对数(或间距)以及矢跨比。     

钢箱加固公路刚架拱桥的有限元分析

在刚架拱桥主拱腿、跨中实腹段采用钢箱加固,可有效提高刚架拱的承载力和刚度。本文以甘肃省S209线一跨度30 m钢筋混凝土刚架拱桥为背景,利用有限元软件ANSYS对原刚架拱桥、5 mm钢箱加固和10 mm钢箱加固3种工况拱桥跨中实腹段和主拱腿的挠度、应力进行对比分析。结果表明10 mm钢箱加固效果比5 mm钢箱加固效果挠度方面优10.3%,应力方面优6.9%。但经计算可知5 mm钢箱加固已经满足要求。从经济、轻型、美观方面综合考虑选用5 mm钢箱加固。     

京沪高速铁路跨济兖公路钢箱系杆拱桥主桥方案设计

跨济兖公路特大桥是京沪高速铁路的重点工程,由于受桥下公路净高和引入济南站线路坡度的控制,桥梁结构高度受到了严格限制。方案设计采用四线96m下承式钢箱系杆拱桥跨越济兖公路,桥面总宽26m,中间双线为高速铁路,两侧为普通铁路联络线。结合主桥方案设计的主要技术标准、桥型布置、结构设计以及施工方案,重点针对拱桥的桥面系结构形式、拱肋矢跨比、吊杆形式等进行研究。     

高速铁路矮墩大跨连续刚构拱桥设计研究

商合杭高速铁路跨越亳州涡河、阜阳颍河等多处特殊工点,需要选择一种跨度较大,而墩高较矮的桥式,根据铁路桥梁既有的设计成果,对连续刚构、V形墩连续刚构及连续刚构拱桥3种方案分别进行研究,从适用、经济、受力性能、轨道长波不平顺等方面,对3种方案的轨道长短波不平顺性进行对比分析,最终确定(88+168+88)m连续刚构拱桥方案为最佳方案。通过对连续刚构拱桥梁高、刚壁墩间距、刚壁墩壁厚、拱肋截面等结构尺寸的计算调整,使结构的受力得到了很大的改善,并且使长短波不平顺值满足规范要求,成功地实现了矮墩大跨连续刚构拱桥在高速铁路桥梁设计中的运用。     

高速铁路大跨连续刚构柔性拱组合桥梁设计

研究目的:以商合杭铁路淮河特大桥(112+228+112) m连续刚构-柔性拱桥为工程背景,研究大跨连续刚构-柔性拱桥的总体及构造、拱肋及吊杆的受力、大跨刚构体系桥梁主墩的受力、桥梁变形对铺设无砟轨道的适应性、车桥耦合动力分析等,系统研究和总结大跨连续刚构-柔性拱桥特点,为大跨度连续刚构-柔性拱桥在高速铁路中的应用提供参考和借鉴。研究结论:(1)连续刚构-柔性拱桥刚度大,受力性能和经济性能优良;(2)通过优化纵向预应力钢束布置并在柔性拱的辅助作用下,能够控制主梁的徐变位移,为无砟轨道的铺设创造良好条件;(3)在考虑主梁徐变、温度等各种位移工况下的主梁附加不平顺后,车桥耦合动力响应分析表明桥梁能够满足列车高速行车的安全性和乘坐舒适性要求;(4)本研究成果可应用于高速铁路大跨度无砟轨道桥梁设计。     

沪杭高速铁路大跨度自锚式转体拱桥现浇膺架施工

正1工程概况沪杭高速铁路是国家铁路规划中沪杭甬高速铁路的重要组成部分。跨石大公路,采取自锚式转体拱桥,孔跨组成为(88+160+88)m,为上承式拱桥(见图1)。拱肋采用抛物线形,矢跨比为1/6。边、中跨拱肋拱顶截面高4m,拱脚截面高6m,拱肋横向宽7.5m,采用单箱室截     

大跨度钢箱叠拱桥在高速铁路中的应用研究

新建哈尔滨-大连高速铁路跨越长春市富民大街设计采用138m钢箱叠拱,为国内首次采用的新型拱桥结构,是目前国际上同类桥梁中的跨度最大、位于严寒地区的桥梁,也是国内第一座应用实体圆钢吊杆铁路桥梁,对该桥应用中的关键技术实体圆钢吊杆的连接及低温疲劳特性、拱脚的合理构造及局部应力、对无砟轨道适应性、车桥耦合动力效应等进行了系统计算分析和试验研究,其研究成果已应用于新开河特大桥中,详细介绍桥式方案及在高速铁路应用中的关键技术研究成果。     

高速铁路连续梁拱桥拱肋施工方案对比分析

一座高速铁路桥梁跨越南水北调主干渠,桥型为梁拱组合体系拱桥,其钢管拱肋施工方案由原来的竖向转体施工转变为支架施工。根据高速铁路梁拱组合体系桥梁的结构特点,设计了一种适用于拱肋支架施工的支架结构。结合拱肋竖向转体和支架拼装2种施工方案,采用MIDAS/Civil模拟施工过程,并对各阶段的关键截面内力、应力和竖向位移进行分析。结果表明:设计的支架结构强度、刚度和稳定性验算结果均满足规范和设计要求;与拱肋支架拼装施工方案相比,竖向转体施工方案中拱肋的内力、应力以及竖向位移较大,但亦满足规范和设计要求,2种施工方案均合理可行;从拱肋受力、施工难易程度、经济性、安全性等方面考虑,支架拼装施工方案比竖向转体施工方案更具有优越性。     

南京大胜关长江大桥主桥主要设计参数分析研究

南京大胜关长江大桥主桥为6跨连续钢桁拱桥,采用3片主桁构造,桥面为正交异性板整体钢桥面。该桥高速、大跨、重载的技术特点使得大桥的建设规模和设计荷载在世界高速铁路史上都是前所未有,根据有关标准合理确定本桥设计参数是完成本桥设计的基础。本文就南京大胜关长江大桥设计行车速度目标值、活载折减系数、钢桁拱矢跨比等3个主要设计参数进行分析论证,通过对国内外高速铁路桥梁工程实例的对比分析,选取多方案进行桥梁结构静、动力计算,线路条件分析,列车走行安全性,舒适性分析和桥梁经济性分析,得出了大桥行车速度目标值300 km/h、活载折减系数0.75、钢桁拱矢跨比1/4的主要设计参数,为大桥的设计奠定了基础。     

高速铁路连续梁拱桥拱梁竖向刚度比对结构性能影响的研究

基于连续梁拱组合体系桥各构件的受力特点,采用产生单位变形所需抵抗力的力学概念定义结构刚度和拱梁相对刚度,以在建的国内最大跨径高速铁路连续梁拱桥为工程背景,通过调整拱肋和主梁的截面形式和尺寸,详细分析了不同拱梁竖向刚度比结构的结构性能。研究结果表明:拱肋对主梁中跨受力和变形性能具有良好的辅助作用;随着拱梁竖向刚度比的增大,主梁边跨受力和刚度可能成为控制结构设计的重要因素;拱梁竖向刚度比达到1.0以上时,其对结构性能的影响程度降低。     

拱墩降温对大跨桥上连续式无砟轨道竖向位移影响分析

受季节和日照的影响,高墩大跨拱桥混凝土结构会出现膨胀现象,从而引起桥墩顶部竖向位移的变化。为了研究拱墩降温对高墩大跨拱桥上连续式无砟轨道竖向位移和高低不平顺的影响,根据桥上连续式无砟轨道的结构和受力特征,参考国内某大跨度上承式钢筋混凝土拱桥的实际参数,利用有限元方法,建立线-桥-墩一体化模型,分析拱墩降温对大跨拱桥上连续式无砟轨道的竖向位移和高低不平顺的影响。结果表明:拱墩降温引起的大跨桥上线路竖向位移较明显,设计时不可忽略;拱墩降温会引起线路高低不平顺,且对长波不平顺影响最严重;线路高低不平顺随降温幅度增加而增大,在年温差较大的地区目前不建议高墩大跨拱桥与连续式无砟轨道配合设计使用。     

徐盐高铁跨徐沙河(100+200+100)m连续梁拱施工技术探讨

以徐盐高速铁路跨徐沙河(100+200+100)m预应力混凝土连续梁拱桥为例,介绍大跨度预应力混凝土连续梁与钢管混凝土加劲拱肋组合桥的施工方案及施工工艺,并对该桥下部结构、连续梁及拱部的施工关键技术进行探讨。     

大跨度斜拉桥钢箱桁梁架设关键技术研究

商合杭铁路裕溪河特大桥主桥为(60+120+324+120+60)m双塔钢箱桁梁斜拉桥,是目前国内350km/h高速铁路最大跨度的钢箱桁梁斜拉桥,施工技术难度极大.本文针对钢箱桁梁的结构特点,根据桥址现场施工条件,通过方案比选,首次提出了"边辅跨顶推、中跨悬拼、跨中合龙、钢箱梁与钢桁梁同步安装、塔梁同步"的钢箱桁梁架设...     

沪杭高速铁路16800t上承式拱桥转体施工关键技术

正1工程概况沪杭高速铁路跨越杭州市江干区石大公路,为(88.8+160+88.8)m自锚上承式混凝土拱桥,采用拱墩基础固结、拱梁固接。拱肋采用抛物线线形,矢跨比为1/6。边、中跨拱肋拱顶截面高4m,拱脚截面高6m,拱肋横向宽8m,采用单箱单室截面。拱肋上设置3个拱上立     

提高拱梁固结拱桥自振频率的有效方法

为提高拱梁固结体系拱桥的自振频率,使该类拱桥得以在大跨径、小宽跨比的高速铁路桥梁中推广应用,在此提出一种新的有效方法,具体做法是,以拱肋作为上弦杆,主梁作为下弦杆,在L/4～3L/4区域内设置腹杆,以此形成一个带柔性吊杆的大桁架结构,通过引入刚度大的桁式结构使拱桥的整体刚度得到提高,进而改善结构的动力特性。新结构既保留了拱桥的优点,又有桁架的受力特征。计算结果表明,与普通拱梁固结拱桥相比,新结构可在材料增加很少的前提下有效提高自振频率,尤以面内自振频率增幅最为明显;拱肋内倾角对新结构的影响随振型的不同而不同,其中,对面外自振频率的影响较面内自振频率明显。     

外倾式非对称曲线拱桥力学特性分析

针对一座外倾式非对称钢箱拱桥,通过利用桥梁结构专业软件Midas/civil建立其空间杆系有限元模型进行整体受力性能分析,探讨主要受力结构拱肋、吊杆以及钢箱主梁的力学特点;并通过外倾角的改变研究分析了吊杆内力随拱肋外倾角改变的变化规律,对于完善该类异型拱桥的设计理论、工程施工,确保结构安全、设计合理等方面都有一定的参考价值。     

肇庆西江特大桥动力特性分析

南广铁路肇庆西江特大桥为我国目前跨度最大(450 m)的钢箱提篮拱桥,根据大桥的结构特点,采用ANSYS建立了全桥空间有限元模型,利用分块兰卡斯方法计算了该桥的自振频率和振型,并探讨了拱肋内倾角对大跨度钢箱提篮拱桥动力特性的影响,可为该桥的健康监测、抗风和抗震分析提供前提条件和依据,并可为大跨度钢箱提篮拱桥的设计与动力...     

非对称扣挂施工钢箱提篮拱桥稳定性研究

大跨度钢箱提篮拱桥应通过适宜的施工工艺保障主体结构施工过程及成桥阶段安全性,其中对钢箱肋拱桥施工和成桥阶段的稳定性分析至关重要。本文以某钢箱提篮拱桥为背景,采用有限元方法建立全桥三维空间模型,对采用非对称扣挂施工的钢箱提篮拱桥的稳定性进行研究,分析拱桥在非对称缆索悬臂吊装的最不利状态下初始缺陷和扣索失效对稳定性的影响。结果表明：该桥在非对称扣挂施工阶段和成桥阶段稳定系数均满足规范要求;在施工阶段,拱肋最大悬臂阶段和拆除扣索阶段最容易发生失稳,但单根扣索失效对拱肋最大悬臂状态的稳定性影响不大;在成桥阶段,缺陷比例因子小于L/1 000时,初始缺陷对第一阶稳定系数影响不大。     

高速铁路钢管混凝土拱桥拱轴线型比较分析

研究目的:为探讨钢管混凝土拱桥拱轴线型对结构力学行为的影响,以某高速铁路上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型,对比分析恒载或ZK活载作用下不同拱轴线型对结构变形、内力以及稳定性的影响,并探究其影响规律,从而为高速铁路钢管混凝土拱桥的相关设计、施工和运营提供参考或借鉴。研究结论:(1)该结构具有良好的线弹性,不同荷载作用下拱轴线型对结构力学行为的影响规律保持较好的一致性;(2)拱轴线型对结构靠近拱脚区段弯矩、剪力和组合应力影响显著,对跨中区段轴力影响明显,而对L/8截面和L/2截面竖向变形影响明显;(3)高速铁路桥梁面内面外刚度要求高,整体稳定较好,失稳形式主要表现为局部杆件失稳;(4)该研究结果有助于优化钢管混凝土拱桥拱轴线选型以及结构杆件设计。