怀来城市道路跨官厅水库720m悬索桥主桥设计与创新

怀来城市道路工程(沙城-东花园),连接沙城、燕山文化新城与东花园生态新城三个中心城区,是怀来县道路网规划的城市主干路,路线跨越北京市备用水源地官厅水库库区,为一级水源保护地核心区域。桥梁全长1 988 m,按双向6车道设计,主桥采用跨度720 m单跨双铰悬索桥一跨跨越官厅水库水面,引桥采用先简支后连续小箱梁。悬索桥锚碇采用沉井基础,主塔采用桩基础,主缆采用PPWS法施工,吊杆为平行钢丝束式。大桥是目前我国华北地区跨度最大的悬索桥,针对桥址多风沙特点和水源保护要求,设计新型抗风主梁,优化雨水收集系统的设计寿命。设计还着重考虑特殊的环境因素和县一级管养部门养护能力不足的矛盾,最终加劲梁采用免涂装耐候钢-混组合结构,有效减少钢结构防腐涂装对水体的污染,同时加强桥面刚度提升道路铺装与结构的耐久性,对环境十分友好且易于养护。     

结构参数对钢-混组合桥塔自锚式悬索桥静力性能的影响研究

为了解钢-混组合桥塔自锚式悬索桥的静力特性,根据挠度理论,利用三维有限元软件Midas进行空间分析,对模型中主缆矢跨比、主缆抗拉刚度、加劲梁的横竖向抗弯刚度以及主塔纵向抗弯刚度参数进行横向对比。分析结果显示随着参数值的递增,结构位移在减小,而主缆的水平拉力和加劲梁的弯矩却呈现不同变化趋势,自锚式悬索桥的整体静力特性对主缆矢跨比、主缆的抗拉刚度以及加劲梁的竖向抗弯刚度的变化很敏感,而基本不受加劲梁的轴向刚度和主塔纵向刚度的变化的影响。     

独塔双索面混合体系自锚式悬索桥设计与研究

以湖南某工程为背景,研究国内较少采用的独塔、双索面混合体系自锚式悬索桥的设计方法,提出主跨采用钢加劲梁边跨采用混凝土梁、减小边跨跨度、设置外伸跨等技术措施,降低加劲梁应力水平,使得结构更趋合理,同时节约了钢材用量,大幅度降低了工程投资。     

中央扣对大跨悬索桥动力特性和地震响应的影响研究

为了探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用,以四渡河悬索桥为研究对象,建立该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型,对其动力特性和在地震激励下的时程反应进行空间非线性分析。研究结果表明,中央扣提高了结构的反对称抗扭刚度和限制了结构的纵飘特性,同时加强加劲梁-主缆-主塔的动力耦合作用;1对柔性中央扣的设置方式对加劲梁的纵桥向位移和应力响应的影响均不利,因而是不可取的;而刚性中央扣和3对柔性中央扣的设置方式对限制加劲梁纵桥向振幅有较显著作用,但是由此导致结构地震应力响应大幅增加,因而从抗震设计角度设置中央扣是"有得有失"的。     

京张高铁官厅水库特大桥总体设计及创新技术

官厅水库特大桥为冬奥会交通保障项目京张高铁重点工程"一桥两隧"中的"一桥",全桥长9 077.89 m,是全线重点工程。主桥跨越北京市备用水源地、一级水源保护区官厅水库库区,环保要求极为严苛。大桥设计采用多孔曲弦钢桁梁桥式,主桥长度880 m,上部结构为华伦式桁架、钢-混组合桥面,下部结构采用双柱式桥墩,为减少地震位移主桥两端设置阻尼器。桥上铺设CRTSⅠ型无砟轨道,通过整体—局部刚度匹配,控制了桥轨变形,列车设计速度达到350 km/h。主桥采用大跨度顶推法施工,配合超耐候钢桥防腐涂装、长寿命开放式桥面雨水收集系统等创新技术,大幅降低桥梁施工、线路运营、维修养护对官厅水库水体的影响,保护了环境。配套研发了曲弦桁架智能检查车,非检修期可自主装卸回库贮存保养。     

高强度螺栓在拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥上的应用

拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥作为国内铁路第一座真正意义上的免涂装耐候钢桥梁,在国内首次使用耐候钢高强度螺栓。通过试验、检测和实际使用,目前耐候高强度螺栓各项性能指标合格。在施工中采用数控定扭矩电动扳手,提高了施拧的准确度和稳定性,提高了施工速度和效率。在工地采用高强度螺栓连接施工质量控制系统,实现了桥梁高强度螺栓施拧数据信息化。本文介绍了耐候钢高强度螺栓新技术应用方面的经验,可为以后国内的高强度螺栓连接施工提供借鉴。     

考虑风屏障影响的大跨度铁路悬索桥横向挠跨比限值研究

为研究风屏障对大跨度铁路悬索桥横向刚度的影响,以某主跨1 060 m的铁路悬索桥为例,采用风洞试验测试车桥系统气动特性,通过改变加劲梁横向截面惯性矩实现不同的横向刚度,采用风-车-桥耦合振动分析方法,研究大跨度铁路悬索桥的横向挠跨比限值,讨论风屏障高度、车速及桥梁跨度的影响,在考虑激励随机性影响的基础上按规范加载条件得到桥梁横向挠跨比限值。结果表明：车速越高,桥梁跨径越小,横向挠跨比限值越严格;在不同跨度和车速条件下,风屏障均可提高横向挠跨比限值,其中设置3.5 m高度风屏障时,横向挠跨比限值可提升约9%,且当车速为200 km/h时,横向挠跨比限值可取为1/1 200。     

铁路桥梁支座防腐耐候性影响因素分析及强化措施研究

以铁路桥梁支座的防腐耐候性影响因素及强化措施为研究背景,分析了现行桥梁支座防腐涂装体系的组成、涂装技术要求和涂装层的服役周期,探讨了涂装体系、涂装工艺、环境条件和人为因素对支座防腐耐候性的影响。结合海洋、工业、严寒、高温、高湿、风沙等不同大气环境下桥梁支座的使用要求,通过优化涂装体系,改善涂装工艺,采用铝合金钢和耐候钢代替普通结构钢的方案和措施,实现了强化桥梁支座防腐耐候性的目的,提高了桥梁结构的整体耐久性。     

悬索桥控制的基本框架

针对悬索桥的特点，提出悬索桥控制的基本框架。施工前计算的重点应放在提高主缆、吊索、加劲梁段的无应力尺寸及鞍座、索夹等预偏量的计算精度上；施工中控制的重点庆放在消除悬索桥主塔、主缆的施工误差对加劲梁架设、合龙、线形控制的影响上。最后以某主跨为１３８５ｍ的悬索桥中吊索长度的调整为例，证明了该框架的可行性。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究

采用非线性有限元软件BNLAS进行超大跨径CFRP主缆悬索桥与超大跨径钢主缆悬索桥的静动力特性对比分析,从加劲梁约束体系、主缆安全系数、主缆矢跨比、主缆弹性模量4个方面进行超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究。结果表明:采用CFRP做超大跨径悬索桥主缆可大幅提高主缆应力中活载应力百分比和自振频率,但活载挠度大幅增加;随着跨径增大,加劲梁约束体系对超大跨径悬索桥的动力特性影响减小,3跨连续漂浮体系作为超大跨径CFRP主缆悬索桥加劲梁的约束体系较优;增大主缆安全系数可提高结构的竖向刚度、竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度和横弯基频基本无影响;减小矢跨比可提高结构的竖向和横向刚度以及竖弯基频和横弯基频,但会降低扭转基频;增大CFRP主缆的弹性模量可大幅减小活载竖向挠度,提高竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度、横弯基频以及主缆线形和应力基本无影响。     

大跨度悬索桥结构架设参数迭代算法研究

针对已有计算方法存在的不足之处，采用几何非线性有限元法，提出了种精确克腚大跨度悬索桥架参数的工算法，该法考虑了鞍座的偏位；二期恒载由主缆和加劲梁共同承担的实际情况；一期恒载（加劲梁和吊杆重量）作用的实际结构形式为鞍座、索塔、吊杆、加劲梁体系，江阴长江大桥架设参数的计算算例表明；该算法收敛快，精度较高。     

96 m钢-混组合桁架梁设计

新建安九铁路跨越武九客专受桥下净空限制,需采用大跨度、低高度桥式结构;同时结合后期维修养护及无砟轨道技术需求,桥面板宜采用混凝土结构,综合考虑本桥采用1-96 m钢-混组合桁架梁跨越武九客专。而96 m钢-混组合桁架梁结构为目前国内同类型桥梁结构最大跨径,并且首次应用于时速350 km无砟轨道。本文结合工程背景详细阐述96 m钢-混组合桁架梁整体设计思路,并对其结构尺寸、受力分析和施工方法进行深入探讨。本工程在安九铁路的成功应用为同类型结构在高速铁路上的推广应用积累了宝贵的设计和施工经验。     

大跨度钢桁悬索桥颤振气动优化措施试验研究

对某大跨度钢桁悬索桥进行颤振试验研究,讨论采取设置中央稳定板、增设抑流板、封闭外护栏部分高度、调整下检修道人行板厚度以及变动水槽等不同气动措施及其相互组合下加劲梁的颤振稳定性能,综合考虑各方面因素得到气动优化方案.研究结果表明:单独采取设置下中央稳定板以及增设抑流板的措施对加劲梁的气动优化效果均不明显.在含有降低下检修道人行板厚度的组合措施中,保留水槽有利于改善加劲梁的颤振稳定性;在不含降低下检修道人行板厚度的组合措施中,移除水槽有利于改善加劲梁的颤振稳定性.外护栏的封闭高度越大,越有利于改善加劲梁的颤振稳定性,且封闭外护栏上部比封闭其下部的影响效果更明显.     

自锚式悬索桥发展现状与施工技术创新

系统地介绍了近年来自锚式悬索桥在国内外的发展情况,从主跨跨径、加劲梁结构、主缆形式、施工工艺等方面进行了技术总结。以世界首座主跨600 m且承载双线城市轨道交通的自锚式悬索桥——重庆鹅公岩轨道专用桥为实例,总结了该桥的设计和施工特点,并重点介绍了该桥采用斜拉法建造的施工工艺和技术,为跨越航运繁忙河道的自锚式悬索桥建设提供参考。     

双索悬索桥结构参数对自振特性的影响分析

引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对黄河大峡水库下游某双索悬索桥自振特性进行分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而将该桥与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率。最后,讨论恒载集度、加劲梁刚度、矢跨比等结构参数变化对双索悬索桥自振特性的影响,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据。     

加劲梁外伸跨对悬索桥静动力特性的影响

为研究加劲梁外伸跨对悬索桥静力、动力特性的影响,以一中等跨度悬索桥为例,利用桥梁非线性分析系统BNLAS,分别建立加劲梁单跨简支、三跨连续以及五跨连续的单跨悬吊体系有限元模型,对结构进行静力、动力特性分析。结果表明:外伸跨加劲梁能够有效降低梁端最大纵向位移及转角,降低了活载作用下加劲梁的挠度,而且有效提高了结构整体面外刚度;外伸跨加劲梁有效减弱了行车下梁端位移的响应,降低了梁端支座的往复式位移总量;在动力特性方面,外伸跨加劲梁同样具有较多的优点。为提高伸缩缝及支座的耐久性,单跨悬吊悬索桥推荐采用带外伸跨的连续加劲梁体系。     

提高超窄桥面加劲梁悬索桥颤振稳定的措施研究

以刘家峡大桥为例,研究超窄桥面桁式加劲梁悬索桥颤振稳定问题,刘家峡大桥桥面宽度在国内同规模桥梁中最窄,主缆重力刚度低,抗风问题较为突出。通过引入换算用钢量经济性指标,套用平板颤振临界风速的简化计算公式,进行结构措施理论研究,并借助风洞试验手段研究提高临界风速的气动措施。研究结果表明,若想解决超窄桥面加劲梁悬索桥的抗风稳定问题,应从结构措施和气动措施两方面研究入手,首先确定合理的结构形式,然后在此基础上进行气动措施研究,这样才能得到合理的抗风方案。     

断层永久位移预测及断层悬索桥地震响应研究

断层错动诱导的地表破裂永久位移对跨断层桥梁结构会造成严重破坏,准确预测断层错位的永久位移对跨断层桥梁结构抗震性能评估具有重要意义。首先结合反向传播神经网络(BPNN)提出具有较高精度的断层错位量预测模型,然后通过低频成分叠加高频成分方法人工合成断层面两侧地震动(简称跨断层地震动),最后以某主跨为538 m的跨断层大跨钢桁架悬索桥为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立考虑桩-土相互作用(m法)的全桥计算模型,探究断层位置和跨越角度对悬索桥地震响应的影响。结果表明：基于BPNN提出的方法能精确预测断层位错永久位移,对比已有的回归公式具有更高的精度,为人工合成跨断层地震动的准确性提供了保障;断层相对位置会显著影响桥梁结构的地震响应,与近断层地震动作用相比,在跨断层地震动作用下,悬索桥的塔底剪力、弯矩、相对位移以及扭矩响应增加了22.79%、154.1%、139.36%和265.48%;断层跨越角度对悬索桥动力响应影响明显,其响应均以跨越角度θ=90°呈规律对称分布,塔顶纵向位移、塔底纵向弯矩、塔底纵向剪力以及塔底扭矩最大值均出现在θ=90°,分别为0.81 m、282.45 MN·m、3...     

采用UHPC桥面的铁路耐候钢钢箱梁设计研究

郑济高铁在济南附近同时跨越京沪高铁、津浦铁路及水白线,为三层立交结构.由于现场条件复杂,需对此工点的结构形式、构造及施工方案进行研究,以避免新建铁路施工对下方既有高铁和铁路造成较大影响.结合工点情况,进行桥式方案、桥面结构形式比选及施工方案比选,并对国内外耐候钢研究应用成果进行归纳总结.确定此工点采用免涂装耐候钢钢箱梁...     

外包钢壳钢-混组合拱形索塔施工关键技术研究

集结大桥主塔为“鱼跃式”拱形索塔,采用外包钢壳钢-混组合结构,满足城市桥梁造型美学效果及结构受力需求。为满足施工需求,根据设计要求,施工中借鉴现有索塔拼装施工方法,总结出一套针对外包钢壳的钢-混组合拱形索塔塔吊法施工的钢壳节段安装技术、索塔线形监控技术、索鞍定位技术以及拱形索塔临时支撑工艺措施,可为今后类似异型钢-混组合桥塔采用塔吊法节段安装施工提供一套有效途径,为异型索塔拼装施工提供参考。