大跨度预应力混凝土连续刚构桥时域抖振分析

为研究大跨度预应力混凝土连续刚构桥在不同施工阶段结构体系转变下的风致抖振气动性能,采用计算流体动力学的近壁面低雷诺数SST k-ω湍流模型,求解主梁与桥墩各关键断面的静风绕流气动力参数。通过谐波合成法模拟来流10 min下的主梁及桥墩节点脉动风速时程样本,并利用Scanlan准定常气动力模型,对在施工最大双悬臂、最大单悬臂及成桥合龙状态时主梁的风致抖振位移响应进行了计算。研究结果表明:主梁风致响应的主导外因随施工体系的转变而改变,结构体系的完善(整体刚度的增大)使得抖振气动效应逐渐减弱;最大双悬臂状态时,梁端节点横桥向抖振位移达到极大值5 cm,可能对施工监控产生干扰;主梁各节点转角位移相对于线位移受到的影响可忽略不计。     

曲率半径变化对高墩大跨连续刚构桥静力性能的影响

为研究曲率半径对高墩大跨径连续刚构桥静力力学性能的影响,以某高墩大跨径预应力混凝土曲线连续刚构桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件建立直线刚构桥和不同曲率半径的曲线刚构桥有限元计算模型,分别对该桥梁施工阶段最大悬臂状态和成桥阶段进行静力力学性能分析,研究桥梁施工阶段最大悬臂状态、成桥阶段的曲率半径对连续刚构桥内力和变形的影响.计算结果表明:主梁根部的最大横向弯矩、最大扭矩,主梁的径向、扭转变形、桥墩横向弯矩、墩顶最大径向变形均随着桥梁曲率半径减小而显著增大,在施工过程中,要加强施工监控,确保桥梁施工质量和施工安全.计算结果可为曲线刚构桥的设计和施工监控提供参考.     

非对称单侧悬臂施工斜拉桥结构参数敏感性研究

为研究非对称单侧悬臂施工斜拉桥施工时的敏感参数,分别以成桥状态和最大悬臂状态相关力学指标为控制目标,采用不同的方法分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、斜拉索弹性模量、斜拉索初张力、主梁预应力荷载、施工临时荷载以及边跨填充铁块荷载等参数对各控制目标的影响程度。结果显示:以成桥状态主梁线形、主梁顶底面应力以及成桥索力为控制目标,将各参数增加10%的幅值,得出主要的结构影响参数为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重;以最大悬臂状态悬臂端竖向变形和主梁根部顶底面应力为控制目标,以参数敏感度为指标,分析得出此状态下主要的结构影响参数同样为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重。以敏感度为指标可以量化判断参数敏感性,建议进行具体分析时可采用此类方法。     

高墩大跨连续刚构桥的稳定性分析

研究目的:西部地区及偏远地区受地形条件的限制,修建公路时常需要跨越河流、沟谷等复杂地形,因此高墩大跨连续刚沟桥的修建日益增多,其墩高也由原来的几十米提升到了上百米的高度,随着墩高的增大、跨径的增长,对该类桥型稳定性问题的研究就显得尤为重要。研究结论:本文以山西省某(90+168+90)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,分别进行了高墩自体稳定性分析、施工阶段最大悬臂状态稳定性分析以及成桥阶段稳定性分析。通过计算可知:(1)高墩自体稳定性分析中,温度效应对高墩稳定性的影响较小;(2)施工阶段最大悬臂阶段的稳定性分析中,各向风荷载中顺桥向的风荷载对结构的稳定性最为不利;(3)成桥阶段的稳定性分析中,当车道荷载和人群荷载的均布力布置于中跨时对成桥的稳定性最为不利,风荷载对成桥阶段的稳定性影响较小,而温度效应对稳定性的影响则不可忽略;(4)该桥在施工过程中以及成桥阶段均具有良好的稳定性,计算分析过程对实际工程中高墩大跨连续刚构桥梁的稳定性分析具有一定的参考价值。     

铁路新型柱板式空心墩刚构桥抗风研究

黄陵-韩城-侯马铁路纵目沟特大桥主桥采用一联(78+2×136+78)m连续刚构,5号主墩高达到105 m,采用新型柱板式空心墩,本结构在国内尚属首例,而且由于高墩大跨连续刚构桥在施工阶段的抗风能力较弱,因此有必要对风致响应进行研究。通过CFD计算分析,确定了主梁及桥墩的三分力系数取值,再采用1∶75的缩尺模型风洞试验,对其抗风性能进行了研究。结果表明:新型柱板式空心墩在设计孔径最大双悬臂状态下,墩顶横桥向最大位移均方根为12.52 mm,墩顶顺桥向最大位移均方根为8.31 mm,风荷载作用下桥墩钢筋应力98 MPa。各项指标均满足规范要求。     

滹沱河特大桥预应力混凝土连续梁施工线形控制

针对一座(40+64+40)m的三跨变截面预应力混凝土连续箱形梁悬臂施工,利用数值模拟的方法,分别计算出了本桥在恒载作用下的累积位移、活载位移以及预拱度的设置。系统分析了如何采用实际监测数据对立模标高进行修正,使成桥线形达到设计要求。计算结果对同类型连续梁桥的施工线形控制具有一定的参考意义和实用价值。     

考虑行波效应的大跨度结合梁斜拉桥地震响应分析

为研究行波效应非一致激励对大跨度结合梁斜拉桥地震响应的影响,以西部高烈度地区某高速公路上一座跨径为(67+110+360+110+67)m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用ANSYS建立其空间动力模型,采用非线性时程分析法对比分析了非一致激励与一致激励作用下斜拉桥的地震响应。研究结果表明:行波效应总体上使主梁与塔顶纵向位移响应减小,随着波速的增大,位移逐渐趋于一致激励;在波速较小时,考虑行波效应的塔底截面弯矩及剪力比一致激励要小,但墩底截面的弯矩和剪力略微增大;当波速较大时行波输入与一致激励的地震响应基本相同。考虑行波效应后墩梁和塔梁间相对位移均有所增大,墩梁和塔梁间相对位移变化不规律,震荡次数减少。     

荷麻溪230m跨度单索面预应力混凝土部分斜拉桥综合施工技术研究

江珠高速公路珠海段荷麻溪特大桥,主桥为（125＋230＋125）m预应力砼部分斜拉桥,在同类型桥梁中,主跨跨径居国内第一,世界第四。该桥系双塔单索面混凝土箱梁部分斜拉桥,主梁高3．0～6．5m,宽28．3m,采用单箱三室箱梁断面,塔、梁、墩固结。主梁的施工采用悬臂灌注技术,斜拉索采用高强钢丝索。主梁的悬臂标准节段长度为4m,最大施工节段重量为290t,最大悬臂施工长度114m。     

青山长江大桥主航道桥结构动力特性分析

研究目的:青山长江大桥主航道桥是目前世界最大跨径全漂浮体系斜拉桥,桥塔为目前世界最高的A形桥塔,主梁为目前长江上最宽的钢箱梁,其动力特性是结构受力特性的关键,与常规斜拉桥相比具有独特之处。本文采用ANSYS建立空间有限元计算模型,对青山长江大桥主航道桥成桥状态、施工阶段最大单悬臂状态结构动力特性进行分析,从而为进一步进行结构抗震、抗风性能分析研究奠定基础。研究结论:(1)在成桥状态时,结构前3阶振型分别为纵飘、对称侧弯、对称竖弯,对应周期分别为14.22 s、6.25 s、4.78 s;在最大单悬臂状态时,结构前3阶振型分别为侧弯、竖弯、竖弯,对应周期分别为8.4 s、4.44 s、2.93 s,两种状态均属于长周期结构;(2)成桥状态和最大单悬臂状态时,结构侧向刚度均偏弱,对横向风致振动响应敏感;(3)结构采用A形桥塔、超宽主梁、空间双索面提高了结构的扭转频率和抗扭刚度,增强了结构的抗扭稳定性,边跨设置辅助墩提高了结构频率和刚度;(4)在成桥状态时,结构的高阶振型中出现了振型的耦合现象;在最大单悬臂状态时,结构的低阶振型中即出现了振型的耦合现象;(5)本研究成果可为大跨度全漂浮体系斜拉桥结构抗震、抗风设计提供依据。     

高墩大跨刚构桥施工稳定性分析研究

研究目的:高墩大跨度连续刚构桥悬浇施工中,最大悬臂状态下结构的稳定性至关重要。本文以牛角坪双线特大桥为工程背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对施工过程中的主墩及最大悬臂状态进行了非线性屈曲分析,研究高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性。研究结论:采用ANSYS有限元程序,建立了本桥最大悬臂状态实体单元模型,综合考虑了双重非线性的影响,研究该桥最大悬臂状态施工过程中可能出现的9种工况的施工稳定性,研究结果表明,该桥主墩纵向弯曲刚度小于横向弯曲刚度,墩相对较易发生纵向屈曲失稳,但稳定特征值大,其主墩自体稳定性及最大悬臂施工状态施工稳定性好,施工过程中结构不会发生稳定性破坏,对于工程实践具有实际指导意义。     

银西高铁大跨连续刚构加劲钢桁组合结构设计

银西高铁漠谷河2号桥主桥采用(97+2×180+97)m连续刚构加桁组合结构,是目前国内同类型桥梁的最大跨度。对该桥的设计方法进行详细介绍,对主桥的方案选择及控制因素进行分析,对梁桁组合机构的加劲钢桁桁长及桁高的选择、连接节点的设计、徐变变形其他控制措施和梁桁温差引起的桥面竖向位移等设计难点进行了研究,为该结构在高速铁路桥梁中的应用奠定了基础。     

高速铁路连续梁拱组合桥钢管拱拼装方案设计研究

连续梁拱组合桥作为高速铁路大跨结构的重要桥型,一般采用先梁后拱的施工顺序。本文结合某实际工程案例,从施工难度、施工质量、施工安全、经济性、施工进度五个方面对比分析了原位支架大节段浮吊拼装和异位支架+滑移+竖直提升法两种钢管拱施工方案,最终选定原位支架大节段浮吊拼装法施工,并建立有限元模型,对支架和拱肋进行验算,验证了方案的可行性及安全性。     

石太客运专线TLJ900型架桥机过隧道架梁施工技术

研究目的:为了解决客运专线架桥机通过隧道架梁施工的技术难题。本文结合石太客运专线Z8标段工程中架桥机过隧道架设大吨位箱梁实例,分析了架桥机过隧道架梁的影响因素和必要性。通过重点介绍TLJ900型辅助下导梁式架桥机进隧道口时末孔箱梁以及出隧道口首孔箱梁的施工方法、施工步骤,总结出一套宝贵的施工技术。研究结果:通过TLJ900型架桥机过隧道架梁施工技术总结,体现了TLJ900型架桥机在过隧道箱梁架设过程中的先进性、灵活性和安全性。     

重载铁路四线高墩连续梁桥的设计

神瓦(神木—瓦塘)铁路冯家川车站大桥为重载铁路四线桥,主桥采用4线(65+100+65)m连续梁,最大墩高85 m.桥上线间距大,上下部结构横向尺寸较大,利用有限元分析软件BSAS,MIDAS/FEA对结构受力进行了计算分析.结果表明:在主梁梁高相同的情况下,采用单箱三室截面能更好地减小主应力,采用单箱双室截面增加腹板厚度对主应力的改善有限;多线桥桥墩横向尺寸较大,空心截面设置纵肋板能很好地提高高墩的局部稳定性;主梁及桥墩各项计算指标均满足规范要求.     

铁路客运专线900t箱梁提运架设备研究

研究目的:客运专线建设目前已成为我国铁路发展的大趋势,而实现900t箱梁的吊装、运输和架设的提梁机、运梁机和架桥机则是客运专线建设中至关重要的施工装备,是决定客运专线能否如期建成的关键因素之一,因此对其进行研究,以配合实际施工。研究结果:成功研制提梁机、运梁车和架桥机,并在铁路客运专线建设中达到广泛应用。对设备选型应重点考量的问题、设备的应用和管理也获得了一定成果。     

高速铁路槽形连续梁车-轨-桥相互作用动力分析

济青高速铁路(40+70+70+40) m槽形连续梁是国内外跨度最大的高速铁路双线预应力槽形连续梁。为分析其列车通过时的动力性能,建立列车-轨道-槽形连续梁动力相互作用模型,编制铁路列车-轨道-桥梁耦合动力仿真软件RTTB,利用现场实测数据验证仿真软件的工程可用性,对动车组与货车过桥时系统的动力响应进行数值计算和评估。结果表明:CRH2动车组、CRH3动车组、C64货车在设计速度范围内以单列或者双列的形式通过桥梁时,车辆的安全性指标均合格,平稳性指标为优秀,桥梁的各项动力响应指标均满足规范要求,槽形连续梁结构设计合理,满足设计要求。     

普速铁路单线独塔斜拉桥总体设计及创新

潜江铁路支线属于江汉平原货运系统的重要组成部分,岳口汉江特大桥是潜江铁路支线跨越汉江的控制性重点工程。为提高结构通航安全性,更好地满足防洪要求,主桥采用(32.7+50+93.7+260+38.2) m的独塔双索面混合梁斜拉形式,实现大跨独塔结构体系在国内铁路桥梁上的跨度突破。考虑到建造铁路大跨度独塔混合梁斜拉桥面临着疲劳活载大、动力指标及刚度要求高等诸多难题,且非对称铁路独塔斜拉桥具有设计技术复杂、建设标准高等特点,对主桥的桥型方案选取、桥梁设计难点、桥塔、主梁形式、钢混结合段、索塔索梁锚固形式等进行详细介绍,给出相关结构刚度、应力强度、疲劳应力幅、风车桥耦合等计算结果,并阐述主桥设计时所采用的创新性技术构思。     

TPZ/48钢箱梁式架桥机施工状态下屈曲稳定性研究

采用有限元软件ANSYS建立某大跨度钢箱梁式架桥机在浇筑施工状态下弹塑性有限元模型。基于非线性屈曲理论,采用位移控制的弧长法加载跟踪结构平衡路径,对含初始几何缺陷的架桥机结构进行非线性屈曲分析。通过对失稳特征点的荷载—位移曲线分析,确定该型架桥机施工状态下的极限承载力、局部稳定和整体稳定的安全系数。架桥机的极限承载力为3 755t,大于设计施工荷载1 600t,整体稳定安全系数为2.35,但局部稳定安全系数仅为1.32;失稳位置发生在支座以及跨中的底板、横隔板、腹板等处。由非线性屈曲分析结果与特征值屈曲分析结果的对比分析得到:对于复杂结构,由于结构内局部发生屈曲后荷载会发生转移,其结构并未失去整体承载能力,因此由非线性屈曲分析得到的临界载荷可能大于由特征值屈曲分析得到的临界载荷。     

重庆鹅公岩轨道专用桥加劲梁合龙关键技术

重庆鹅公岩轨道专用桥桥跨布置为(50+210+600+210+50)m,是目前世界上跨度最大的自锚式悬索桥.该桥加劲梁为5跨连续梁,锚跨和锚固段为混凝土梁,其余为钢箱梁.加劲梁锚固段采用可滑移现浇支架施工,锚跨采用常规现浇支架施工,边跨采用顶推法施工,中跨采用斜拉扣挂法施工.加劲梁先合龙边跨,后合龙中跨,最后合龙锚跨.通过在塔梁交叉处设置纵向位置调整系统、在混凝土锚跨下设置可纵向滑移支架主动控制合龙时机,避免了天气条件的不利影响,缩短了工期;通过有效控制锚固段及锚跨混凝土梁段的变形,减少施工对混凝土的扰动,从而控制混凝土梁段的质量;通过优化支架结构降低支架复杂程度和安全风险,从而降低支架费用.该桥加劲梁的合龙技术,可为同类桥梁施工提供借鉴.     

杭州湾大桥梁上运梁过程仿真分析

对杭州湾大桥非通航孔滩涂区的50 m箱梁上运梁过程进行空间仿真分析。按照实际工况荷载,考虑预应力空间效应,施加等效节点力,并合理考虑支座等细部建模,建立精密的三维实体有限元仿真模型。混凝土的材料特性按现行公路桥梁设计规范取值,考虑最不利计算荷载,支座底部按刚性单元模拟,而与梁相接触层的弹性模量满足梁端回转变形时不出现拉应力,在结构离散时尽可能细分单元网格,由于梁端的应力相对复杂,采用比跨中更密的单元网格。计算承重箱梁整体变形和空间应力分布特性,结果为,由于载荷位置在支座附近,变形相对较小,最大挠度在反拱位移之内。支座截面的最大主拉应力发生在底板上表面侧,超过混凝土的开裂强度,因此,对该区域的混凝土应采取加劲处理,以防止混凝土拉裂;最大主压应力发生在架桥机肢腿处附近,小于混凝土的抗压强度。