斜交连续箱梁顶推施工中落梁仿真分析

为了解斜交连续梁桥顶推落梁施工中结构受力状态,给施工提供技术支撑,以长沙市营盘东路浏阳河大桥为例,采用在支承处节点施加强迫竖向位移的方法模拟箱梁的落梁过程,对落梁过程进行仿真分析,计算千斤顶的顶升力和混凝土箱梁的应力,与实测结果进行比较,并分析相邻墩顶的梁底高差对顶升力和箱梁应力的影响。结果表明:箱梁顶、底板始终处于受压状态,且只有顶升处的梁体及其相邻梁体的应力变化相对较大;当相邻墩顶的梁底高差在25mm以内时,其顶升墩处的顶升力增量在5%以内,且顶升墩处箱梁截面仍处于受压状态;落梁过程中,顶升力和箱梁应力的仿真计算结果与实测结果吻合较好,说明仿真分析准确、可靠。     

曲线梁桥旋转顶升改造施工控制

厦门市金尚路跨线桥第一联为5×30m预应力混凝土连续曲线梁桥,根据该桥提升改造要求,左、右幅最高顶升分别为952.717mm、969.145mm。该桥采用PLC控制液压同步系统,按刚体转动的要求同比例旋转顶升梁体,并设置纵横向限位装置。为保证该桥旋转顶升施工顺利,采用有限元软件建立全桥及局部有限元模型,计算梁体强迫位移和局部应力,给出强迫位移和应力增量安全预警值;对梁体的强迫位移和混凝土拉应力增量进行监测,利用全站仪和偏移量监测装置监控梁体竖向线形及梁体横向偏移量。施工控制及模态试验结果表明,梁体未发生明显横向偏位和纵向滑移;顶升过程中个别行程横向强迫位移、拉应力增量超出预警值(在下一行程中调偏纠正),纵向强迫位移未超限,梁体被安全顶升到位;顶升后桥梁具有良好的静、动力性能。     

北江大桥引桥整体顶升施工仿真分析

北江大桥为多跨连续梁桥,由于佛开高速扩建,该桥引桥采用整体同步顶升施工,需顶升0.150~1.491m。为分析该桥在顶升施工中的梁体受力,为施工提供指导,采用ANSYS软件建立该桥15~22号墩连续梁模型,对同步顶升力、落梁调整到位后梁体的受力进行计算分析,并研究纵、横向误差对梁底应力和支座反力的影响。结果表明:在同步顶升过程中,理论顶升力与实测值接近;落梁后梁体应力变化的理论值与实测值接近,梁体仍处于受压状态;1cm的纵向顶升误差不会使梁体出现拉应力,也不会使支座反力出现较大变化;1cm的横向顶升误差使梁体出现拉应力,使支座反力出现较大变化。因此须严格控制顶升误差,建议纵向顶升误差不超过10mm,横向不超过5mm。     

珠海洪鹤大桥辅航道桥结构设计

珠海洪鹤大桥辅航道桥采用85m+2×160m+85m四跨预应力混凝土连续刚构,主梁为单箱单室变截面混凝土箱梁,主桥桥墩采用双肢变截面矩形实心薄壁墩。由于该桥位于高地震区,依据抗震设计原则初步拟定桥梁结构尺寸,并采用有限单元法对大桥进行静力计算和抗震计算。结果表明,该桥的各项指标均满足规范要求。     

大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力分布研究

为研究主要荷载对大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力的影响程度,以(58+100+58)m三跨变截面预应力混凝土连续刚构箱梁弯桥——坞家湾大桥为工程背景,利用MIDAS/FEA3.6建立全桥精细化实体模型,分析该桥在自重、预应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度作用下,曲线箱梁横截面顶底板法向正应力的横向分布规律。结果表明,对称布置的预应力束对曲线箱梁桥内、外两侧正应力大小影响不等;桥梁宽度较小时,受车辆偏载情况影响不明显;正应力大小在混凝土收缩徐变作用下受挂篮施工周期影响明显;温度对三跨连续刚构桥中跨影响不明显,对边跨底板影响较大。     

高速铁路混凝土简支箱梁桥地震偏移顶升与复位

某高速铁路线上的9座32、24 m预应力混凝土简支箱梁桥因地震发生梁体与支座连接螺栓剪断、梁体偏移等病害,需对桥梁震害进行整治,不切断钢轨、不扒除道砟,对梁体进行顶升与纠偏复位,并更换损坏的支座螺栓。仅顶升的梁体采用300 t单向顶升千斤顶,需纠偏复位的梁体采用300 t级三向千斤顶,每个支座布置2台,1孔梁共8台,千斤顶横桥向中心距2.77 m,顺桥向中心距0.8 m。对于梁体未偏移但需更换支座螺栓的梁跨,采用单墩四支座同步顶升;对于梁体偏移且需更换支座螺栓的梁跨,采用两墩八支座同步顶升。纠偏复位梁体时,采用PLC同步液压控制系统控制千斤顶同步顶升和平移,竖向位移控制在5 mm内。采用该技术顺利完成整治施工,实测梁体混凝土横向最大拉应力1.7 MPa,钢轨应力增量18 MPa,横向纠偏力1 600 kN,纵向纠偏力3 850 kN。     

既有简支梁桥整体同步顶升施工技术

某下行匝道桥为4×25m简支梁桥,单跨空心板梁重约500t。为了与新建城市快速干道高架桥连接成网,采用断柱顶升接高方法,对该桥进行整体反坡顶升改造,最大顶升高度2.5m。顶升控制系统为同步顶升不平衡高差控制系统,顶升导向装置为自行研制的缓冲导向装置。采用锚固于承台基础上的钢管与型钢组成顶升托架体系,单墩处布置4台200t千斤顶,每台千斤顶配置1台随动保护装置;安装调试好顶升系统后,对千斤顶施加梁体重量85%的预顶力,采用新型绳锯无震动直线切割立柱;顶升前,称重梁体,试顶后正式顶升,每个循环逐跨依次顶升10cm;对断柱续接断面进行特殊处理,续接断面植筋、安装模板后,浇筑续接段混凝土。实践表明,该桥断柱顶升接高施工技术安全高效、便于操作。     

湖州岂风桥整体顶升施工及监控

湖嘉申航道升级改造工程,要求增加原有航道的宽度和通航净空高度,位于航道上的岂风桥决定采用整体顶升的方式抬高2.5 m,文中介绍了顶升液压系统的工作原理、支撑结构的组成形式和顶升的过程.为保证顶升的安全,还建立了三维有限元模型分析支撑系统的受力特点,并对主跨上部结构和支撑结构的应力进行了实时监测.     

桥梁顶升技术在内河航道改造中的应用

在内河航道提升改建过程中,过往建设的桥梁通航净高较低,不能满足高等级航道的通航需求,往往成为航道提升过程中的限制因素.桥梁顶升技术对既有桥梁的改造相比拆除重建方案节约资金、节省工期.现以长湖申线航道西延工程紫梅桥改建工程为例,该桥采用PLC液压同步顶升系统,液压千斤顶与机械跟随千斤顶组合的顶升方法,安全、快速地完成了对紫梅桥全桥整体顶升的改建任务,使改建后主桥通航孔满足60m×7m限制性Ⅲ级航道通航净空,达到航道提升的改建目标.顶升改建方案节约建设资金、缩短施工周期,具有良好的经济及社会效益.     

大悬臂预应力宽箱梁桥空间效应研究

为研究大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥的空间效应,采用有限元软件ANSYS建立精细化空间数值模型,对比无预应力、纵向预应力、纵向预应力加横向预应力三种工况下的计算结果,分析预应力对桥梁空间效应的影响,研究移动荷载、扭转作用下桥梁的空间应力分布规律,得出纵横向预应力大大改善桥梁应力状况,移动荷载对结构的影响从跨中截面向墩顶截面快速减弱,墩顶附近梁体的扭转作用十分强烈,而梁体顶板的扭转作用要远小于底板。     

沪杭高速公路桥改建工程总体设计特色与技术创新

沪杭高速公路大蒸港桥由南向北依次上跨新老沪昆铁路、杭申线(上海段)III级航道和下穿S32高速公路。该文阐述了该工程采用长联超大幅度桥梁顶升、老桥吊开接高、老桥拼宽、大跨连续钢-混凝土组合箱梁桥等技术。其中,老桥顶升最大联长达188 m、最大顶升高度达4.461 m;老桥吊开接高最大高度约7.4 m、改造后立柱最大高度18.4m;老桥外侧拼宽2.5～6.5 m,新老结构连接困难;跨大蒸港航道采用了2×75 m等高度单箱单室大悬臂连续钢-混凝土组合箱梁。该工程对高速公路老桥改建进行了有益的尝试,可供同类工程参考。     

向莆铁路莆田特大桥右线矮墩大跨连续刚构桥设计

向莆铁路莆田特大桥分左、右2座单线桥跨越福厦高速公路,右线桥采用(87.3+ 146+87.3)m连续刚构桥.该桥主梁位于小半径平面曲线(R=1 600 m)上,采用单箱单室直腹板变高箱梁,梁体采用C55高性能混凝土,全梁共设7道横隔板,三向预应力体系.下部中墩采用双柱柔性薄壁墩,墩高仅13m,在墩梁交界处设梗肋,中墩基础均采用8根(￠)2.2 m钻孔灌注桩;边墩采用矩形截面桥墩,基础均采用11根(￠)1.25 m钻孔灌注桩.采用软件BSAS V4.32和ASCB V4.74、MIDAS Civil、TBI分别对主桥结构进行平面静力分析、局部应力分析、动力特性及车—桥耦合动力响应分析,分析结果表明:该桥梁体顶、底板正应力和腹板剪应力、墩身受力均能满足规范要求;主桥结构具有良好的动力性及列车走行性,列车通过桥梁时的安全性和乘坐舒适性均能满足要求.     

悬浇箱梁底板崩裂原因分析及预防措施

预应力混凝土变截面连续箱梁桥在合龙施工过程中,出现底板混凝土崩裂的现象。就此运用计算软件对箱梁的局部应力进行分析,并通过对案例桥的验证判断出造成底板混凝土崩裂的主要原因是合龙底板预应力束管道的竖向偏差以及底板防崩钢筋的设置不足。     

姑嫂树路跨铁路立交桥设计

姑嫂树路跨铁路立交桥采用(70+116+70)m变截面预应力混凝土连续箱梁桥,桥面宽32m。考虑其上跨11股铁路轨道,为保证施工期间铁路的运营安全并尽量减少对铁路的干扰,该桥采用转体法施工(转体重量达1.73万吨,转体角度最大为106°),并将中跨合龙段从桥跨正中向大里程方向移动9.25m。该桥主梁采用单箱五室截面;主墩采用m形墩,钻孔灌注桩基础;转体系统主要由承重系统、顶推牵引系统和平衡系统三大部分组成,球铰尺寸为4m(Z63号墩)和3.9m(Z64号墩)。采用MIDAS Civil 2011、MIDAS FEA等软件进行主梁、m形主墩、转体系统、横梁及桥面板静力计算,结果表明该桥的各项指标均满足规范要求。     

基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

广州地铁四号线沙湾特大桥设计

沙湾特大桥是广州地铁四号线上技术难度大、控制工期的重要工程节点,根据其主要设计条件、标准及总体布置要求,该桥采用(70+120+70) m三跨一联预应力混凝土变高度连续刚构,梁体采用单箱单室斜腹板箱形截面.由结构计算可知,施工及运营阶段该桥各部分结构的截面应力均满足规范要求,结构各部位的地震响应均在允许范围之内.在桥梁景观设计中,将主墩设计成比梁体略宽,并将墩顶分两向向上延伸,主墩墩顶涂成蓝色,在造型上隐含着广州"羊城"的别称,也可将其想象成一只飞翔的海鸥,体现广州滨海城市特色.     

波形钢腹板箱梁桥异步施工节段足尺模型试验研究

为了研究波形钢腹板箱梁桥异步施工过程中结构的受力性能,验证各关键部位的安全性,以奉化江大桥主桥为背景,针对该桥异步施工过程中的受力最不利工况——主梁16号节段的底板浇筑工况设计制作足尺模型(长7.2m、宽2.3m),采用两点加载方式进行静载试验,研究施工荷载作用下梁体挠度、波形钢腹板侧向变形、波形钢腹板及钢翼缘板的应力分布。结果表明:施工荷载作用下,混凝土顶、底板均未出现裂缝,波形钢腹板剪应力远小于其抗剪强度设计值,波形钢腹板自承重异步施工可满足结构受力要求,具有足够的安全储备;波形钢腹板作为自承重结构在竖向荷载作用下产生的竖向挠度及侧向变形较大;波形钢腹板上翼缘板挂篮作用点处为结构受力关键部位,施工时应对其进行局部加强。     

北江大桥引桥整体顶升施工技术

北江大桥为多跨连续梁桥,由于佛开高速扩建,主桥需加高2.364m以满足通航要求,考虑整座桥的调坡影响,引桥需加高0.150~1.491m,经研究引桥采用PLC控制液压同步顶升系统进行整体顶升施工,并设计钢抱箍作为液压千斤顶顶升的承力平台。顶升前先进行辅助墩与边墩的处理和梁体解联;然后进行立柱加粗、安装钢抱箍、梁体切割、称重和试顶升;分5步对梁体进行正式顶升;最后对立柱进行接长、加粗和落梁,完成整个顶升施工过程。通过安装纵、横向限位装置保证了顶升施工质量和梁体安全。施工中对顶升过程进行全程监控,及时调整了顶升过程的偏差,监控结果表明顶升施工质量良好。     

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应分析

为了解波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应对结构受力的影响,以某(58+118+188+108) m单箱四室波形钢腹板部分斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,在跨中偏载和对称荷载作用下,计算主跨箱梁有索段和无索段顶底板混凝土正应力,分析各截面的剪力滞分布规律。结果表明:箱梁跨中截面混凝土顶板、底板正应力分布极不均匀,具有明显的剪力滞效应,箱梁混凝土顶板、底板剪力滞系数随距集中荷载作用点距离的增大急剧减小,截面顶板剪力滞效应均比底板大;箱梁顶底板均呈现正剪力滞效应,混凝土横隔板可以改善箱梁截面正应力分布,减弱剪力滞效应;顶底板剪力滞系数在无索段范围内急剧减小,有索段内急剧增大,车辆活载只在局部范围内引起较大的剪力滞效应,设计中应考虑此效应引起的不均匀应力。     

鹤大高速红岭高架桥病害分析及加固设计研究

鹤大高速红岭高架桥为5跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥,经过多年运营,检测发现该桥右幅出现了主梁跨中下挠、腹板斜裂缝、顶板纵向裂缝等病害。为了解病害原因及结构受力状态,对病害原因进行分析,并进行荷载试验,在此基础上进行维修加固设计研究。结果表明:弯剪作用引起腹板斜向开裂,横向弯矩过大引起顶板开裂,预应力径向作用过大造成底板开裂。该桥上部结构校验系数大部分大于或接近于1.0,正截面抗拉强度不满足设计荷载要求;采取顶板加厚、腹板加厚、底板增设横梁以及张拉体外预应力加固设计。数值模拟分析显示加固后箱梁顶、底板最大压应力有效降低,安全储备增加,主应力得到明显改善。加固后第3跨L/4、L/2、3L/4截面分别上挠14.34,0.34,12.61 mm,结构受力满足现行规范要求。