拱桥施工中扣塔钢锚箱有限元分析

钢锚箱由于具有受力方式明确、施工方便等优点已经在多座大跨径斜拉桥中得到应用,然而在拱桥施工中比较少见。近几年来,钢锚箱在拱桥中的应用逐渐增多,如在建的世界最大跨径的钢管混凝土拱桥——合江长江一桥。该文通过对合江长江一桥扣塔钢锚箱进行空间有限元分析,阐述钢锚箱在拱桥施工中的受力特性,并提示钢锚箱在拱桥施工中应注意的事项。     

大跨度斜拉桥新型索塔锚固构造力学性能研究

针对斜拉桥传统钢锚箱构造复杂、吊装重量大,钢锚梁结构需设置环向预应力、索导管定位复杂等问题,研究一种新型钢锚箱锚固结构(主要由混凝土桥塔、U形钢锚固件和钢拉板组成,塔壁不设环向预应力)的适用性。以某大型斜拉桥(采用传统钢锚梁+环向预应力锚固形式)为背景,提出这种新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案,建立锚固区节段有限元模型,研究其受力性能。结果表明:新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案中,斜拉索水平力基本由新型钢锚箱承担,取消塔壁环向预应力,按钢筋混凝土受拉构件由最小配筋率下裂缝宽度控制塔壁设计,塔壁设计凹形部位便于钢结构锚固;在正常使用工况和断索工况下,新型钢锚箱索塔锚固区受力合理,塔壁应力、裂缝宽度等指标均满足规范要求。     

斜拉桥索塔锚固区结构设计及计算

斜拉桥索塔锚固区承受拉索的巨大集中力,构造复杂,锚固区各构件处于复杂的应力状态,是特大桥设计中的重点和难点之一。以某长江公路大桥为例,对索塔锚固区结构设计及选型进行对比分析,得出内置式钢锚箱和外露式钢锚箱均适用于混凝土斜拉桥索塔,两者结构形式类似,只是与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊上比例不同的结论。钢一混凝土组合索塔在一定程度上利用了钢和混凝土各自的材料特性,提高了索塔的整体安全性能。根据有限元计算模型及结果,进一步分析了钢锚箱的力学特性,并通过增加横向预应力对锚固区的结构进行了优化,为特大桥设计及施工提供参考。     

珠江黄埔大桥北汊主桥钢锚箱设计

广州珠江黄埔大桥北汊桥为独塔双索面钢箱粱斜拉桥,跨径组成为383 m+197 m+63 m+62 m.其索粱的连接采用钢锚箱构造形式,传力可靠.局部应力分析计算结果表明,钢锚箱的承载能力可满足受力要求.     

钢塔斜拉桥复合式锚固结构研究和分析

复合式锚固结构用于钢塔斜拉桥可以简化塔内构造布置,有效传递斜拉索索力。复合式锚固系统主要由钢锚箱和环向加劲组成,斜拉索水平分力由钢锚箱承担,不平衡水平力由环向加劲承担,竖向分力由加强加劲肋与桥塔承担。通过对复合式锚固结构的有限元分析,总结了该锚固结构的受力性能和特点,为同类型斜拉桥塔上锚固结构的设计提供参考。     

钢锚箱嵌固型索塔锚固结构受力机理分析

为提高钢锚箱型组合索塔锚固区传力可靠性,提出了一种将钢锚箱端部嵌固在索塔锚固区的新型结构;基于混合有限元模型,比较分析了该新型结构与现有内置型、外露型钢锚箱索塔锚固区的钢锚箱钢材利用率、塔壁混凝土应力以及钢-混凝土结合面受力机理;进一步探讨了嵌固端侧板厚度、连接件布置方式对钢锚箱嵌固型索塔锚固区受力机理的影响。结果表明:钢锚箱嵌固型索塔锚固结构具有较高的钢材利用率;端塔壁外侧混凝土主拉应力较内置型降低约1.5 MPa且外包钢板;钢锚箱与混凝土塔壁结合面连接件作用单方向均匀剪力;侧板厚度、连接件布置方式对连接件剪力影响较大;该新型构造传力可靠性高,可用于更大跨径斜拉桥拉索塔端锚固结构。     

矮塔斜拉桥索塔整体式钢锚箱受力性能与施工技术研究

以潮州至惠州高速关键节点工程榕江特大桥为工程实例,介绍了矮塔斜拉桥整体式钢锚箱的设计方案,并采用大型有限元软件ANSYS对整体式钢锚箱的受力性能进行了分析,指出了其受力特点和受力不利位置,并提出了构造调整措施和施工关键技术。     

济南黄河三桥索塔锚固区水平受力性能模型试验研究

济南黄河三桥索塔锚固区采用混凝土与钢锚箱组合的结构形式,最大斜拉索索力达到6 400 kN,结构构造复杂,在强大索力作用下结构的受力性能值得关注.通过该索塔锚固区水平受力性能节段模型试验,得到了锚固区构件的应力分布和塔壁混凝土的裂缝开展情况.试验结果表明该索塔锚固区在设计索力作用下水平向受力是安全的.     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力机理分析

针对内置式钢锚箱索塔锚固区的构造特点,采用简化力学模型,根据变形协调关系对斜拉索竖向力和水平力在索塔锚固区上的分配进行理论分析,并与索塔锚固区足尺节段模型试验实测结果和有限元计算结果进行对比验证。研究结果表明:钢锚箱承担了大部分的斜拉索水平力,有助于防止或减小混凝土塔壁开裂;混凝土塔壁承担了大部分的竖向力,可避免竖向力在钢锚箱底部叠加而形成应力集中;内置式钢锚箱的引入能改善索塔锚固区的受力状况,是大跨度斜拉桥较合适的锚固形式。     

钢箱梁斜拉桥索梁锚固区钢锚箱受力性能及结构局部优化研究

大跨径斜拉桥钢箱梁索梁锚固区为空间受力构件,板件受力相对复杂。该文选取主梁锚固区为分析对象,建立局部有限元模型,研究了成桥恒载+最不利活载工况的最大索力作用下主梁锚固区钢锚箱的应力分布规律,并通过优化钢锚箱抗剪板尺寸,改善了结构应力分布,同时降低了应力集中效应,可为同类型工程提供借鉴。     

800m级钢-UHPC组合桁式拱桥概念设计与可行性研究

提出了一种特大跨径钢-UHPC组合桁式拱桥新体系。新体系拱桥用UHPC箱型拱肋承受巨大的轴力,采用钢腹杆钢横联规避开裂的风险;相比传统混凝土拱桥,新体系拱桥自重大幅度降低;相比钢拱桥,其不存在厚板焊接困难的问题;采用斜拉扣挂分多次悬臂合龙施工法,扣索只需承受单次合龙的主拱自重并多次循环利用,施工临时措施费用大大降低,因而具有良好的经济性。通过对跨径800m的钢-UHPC组合桁式拱桥的试设计,结果表明:主拱分3次合龙时,斜拉扣挂只需承担36%的主拱自重,拱肋最大压应力为64.9 MPa,无拉应力,各施工阶段的稳定性、应力、刚度等均满足要求。平均每平米桥面主拱圈材料用量指标为:钢材380kg,UHPC 0.61m3,自重2.03t。对比研究表明新型钢-UHPC组合桁式拱桥具有显著的技术经济优势,可适用于500~1 000m级跨径的拱桥。     

菜园坝大桥施工阶段的抖振时域分析

重庆菜园坝长江大桥是钢箱系杆拱、桁梁的组合结构拱桥,其施工阶段的刚度与使用阶段相比要小得多。为避免抖振引起的施工安全问题,在利用线性滤波器中的AR模型进行了三维脉动风场模拟的基础上采用时域分析法对各施工工况下的抖振响应进行了分析,所得结果可直接用于工程设计和施工控制,也可为今后该类桥梁的设计和施工提供参考。     

合肥市集贤路跨派河大桥主桥总体设计

合肥市集贤路跨派河大桥主桥是主跨132 m的钢桁拱-箱形梁混合结构桥梁，桥梁边跨至梁端24 m采用了分离式钢箱梁与钢桁拱连接。阐述该主桥总体设计时在主桁型式、片数、矢跨比等方面的方案比选及确定，以及吊杆、桥面板等结构构造设计细节。该桥的建成对同类型桥梁的设计提供了工程借鉴案例。     

基于非线性有限元分析的新型锚固块设计

锚固块是体外预应力桥梁的关键构造之一.目前采用的锚固块都是由钢筋混凝土构成,其体积和自重较大,受力较复杂,一定程度上约束了体外预应力在桥梁上的应用.借鉴钢锚箱在斜拉桥索塔上应用的成功经验,采用理论计算和非线性有限元分析相结合的方法对体外预应力混凝土桥梁的钢锚箱进行设计和计算.结果表明,钢锚箱可用于体外预应力混凝土桥梁,其自重只有混凝土锚固块的50％,该结果可为体外预应力桥梁钢锚箱设计提供参考.     

济南市历阳湖人行钢桁拱桥设计与施工

济南市历阳湖人行钢桁拱桥桥位处地形条件复杂,生态环境保护要求较高,施工场地受限。桥型设计通过方案比选后采用钢桁拱桥方案,拱脚水平推力利于现状道路边坡的稳定;施工采用大型起重机先整体吊装钢桁拱下弦拱圈、后吊装拱上杆件及桥面系的施工方法,解决了施工场地受限的问题;通过设置斜撑杆来取代山体侧桥台,避免了对山坡裸露岩体的破坏。特定条件下钢桁拱桥的一些设计与施工措施,可为类似桥梁设计与施工提供一些借鉴与参考。     

兴隆76路中承式异形钢管拱桥总体设计

兴隆76路中承式异形钢管拱桥为成都市天府新区直管区川法生态科技园的一座标志性景观桥梁，跨径组成为32 m+96 m+32 m，主拱拱圈整体造型为人字形，截面形状呈蜜桃形，除了左右两拱圈交汇处采用变截面外，其余区段均为等截面，主梁为等高等宽连续钢箱梁，其桥面板采用正交异性板结构，吊杆上、下端均采用钢锚箱与主拱拱圈、主梁进行锚固。采用有限元软件对主桥进行整体静力及稳定性分析，结果表明：在施工阶段及运营阶段主拱和主梁的承载能力均满足设计规范要求，桥梁具有良好的静力性能。通过总结此类桥梁结构的设计形式及受力特点，可为后续其他类似桥梁的设计提供经验参考。     

大跨度连续钢桁架拱桥半悬臂拼装临时墩合理标高计算

当大跨度连续钢桁架拱桥采用支架法施工时，其临时支墩标高的合理设定对大桥的拼装线形和安全顺利拼装具有重要影响。结合钢桁梁桥的制造线形和架设过程中的钢梁线形变化，较系统地研究了临时墩的标高计算，推导了实用的计算公式。然后将该方法应用于某大跨度钢桁梁柔性拱组合结构桥梁，现场拼装和拆除结果表明：考虑预留50mm的设置方法，能更方便临时墩拆除，为类似桥梁施工计算提供借鉴。     

沪苏通长江大桥主塔钢锚梁定位技术

在斜拉桥梁中,钢锚梁是一种连接斜拉索和主塔的构件,它层层设置于塔柱中,斜拉索穿过索道管后锚固在钢锚梁上.沪苏通长江大桥主塔远离岸边,具有跨度大、塔高、平面尺寸大等特点.现介绍在大风、日照温度变化、塔柱扭转变形、施工环境复杂等不利条件下,进行钢锚梁的精确定位的方法和技术.其成果可对其他类似斜拉桥钢锚梁的定位起到指导和借鉴作用.     

江汉湾桥两种钢拱安装方案的建安费对比

随着国民经济的发展,对于桥梁的形式,人们在安全实用的基础上,增加了对美的追求。近年来,拱桥因造型优美受到了人们的广泛青睐。然而,目前的市政定额体系对大跨度钢桁拱桥的费用测算实例较少,因此通过结合江汉湾桥实际情况,运用造价软件对大跨度钢桁拱桥的工法进行分析,对比架梁吊机施工和缆索吊机施工两种不同工法的建筑安装工程费用,分析两种工法在缆索吊、码头、栈桥、平台等方面的差异,为今后大跨度钢桁拱施工方案的选择提供参考。