地震作用下独塔斜拉桥抗震体系优化

为了确定一致地震作用下独塔斜拉桥的合理抗震约束体系,首先对独塔斜拉桥在纵桥向和横桥向约束体系的传力机理进行了研究,然后以某独塔双索面斜拉桥为工程实例,分别对结构纵横向抗震体系进行了优化分析。分析结果表明,塔梁之间设置纵向弹性索可以在降低桥塔地震弯矩的同时控制主梁位移;墩、梁之间通过设置纵向弹性索,可以根据桥墩抗弯能力调整地震力的分配,起到提高结构整体抗震性能的作用。对于不等跨混合梁独塔斜拉桥,边跨过渡墩采用弹性索限位,可以合理分配横向地震力,从而达到提高结构整体横向抗震性能的目标。     

文山马鹿塘特大桥主桥设计关键技术

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63) m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥梁桥隧顺接采用双线分离设计,避免了桥梁整体加宽或设置整体式大跨隧道,同时缩短了连拱隧道长度。为降低汽车、温度和风等荷载作用下的结构响应,在塔梁间设置了弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系,静、动力作用下梁端位移分别下降37.4%和35.9%、桥塔塔柱底纵向弯矩分别降低19%和20%,静力作用下钢主梁应力减小约30 MPa、桥面板抗裂应力储备提高1.13 MPa。辅助墩墩顶主梁采用10 cm落梁设计,墩顶组合梁桥面板抗裂应力储备提升117.7%,且其它主体结构受力未发生显著变化。组合梁采用双节段循环施工方案,有效缩短了主梁施工工期。     

泸定大渡河兴康特大桥抗震设计关键技术

泸定大渡河兴康特大桥主桥为1 100m单跨钢桁梁悬索桥,针对该桥桥址区地震动参数高的特点,开展结构抗震设计关键技术研究。基于延性抗震设计理念提出耗能型中央扣,将防屈曲钢支撑用作中央扣杆件,防屈曲钢支撑的两端以铰接形式与缆、梁连接,只承受轴向力,不产生弯矩。基于组合设计思想提出波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁,利用预应力混凝土顶板和底板抗弯、高强度钢腹板抗剪。对比耗能型中央扣与传统刚性、柔性中央扣对悬索桥抗震性能的影响;对比波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁与普通钢筋混凝土、钢桥塔横梁的抗震性能,并对组合桥塔横梁进行缩尺模型试验,结果表明:铰接式耗能型中央扣能显著改善高烈度震区大跨径悬索桥的抗震性能;波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁具有良好的综合抗震性能,连接构造安全可靠。     

钢管混凝土斜塔斜拉桥设计

金寨长征大桥主桥为(80+100)m斜塔斜拉桥。桥塔采用钢管混凝土组合结构,在钢管内部设置钢筋笼、钢管内壁焊接PBL纵向加劲肋及环向加劲肋,并灌注高性能混凝土,基础采用钻孔灌注桩;主梁采用钢箱结构;斜拉索呈扇形布置在中央分隔带内,单索面双排布置,斜拉索采用镀锌高强平行钢丝束,外层护套表面设置螺旋线以抑制风雨振;塔、墩、梁处钢-混结合段采用剪力钉、PBL连接键等,形成塔、墩、梁固结的约束体系。主桥采用临时墩辅助下的钢箱节段拼装方法施工。利用有限元软件对主桥进行整体结构计算,结果表明主桥的钢管混凝土桥塔、主梁、斜拉索应力均满足规范要求。     

丹江口水库特大桥总体设计

丹江口水库特大桥采用跨径布置为45.8 m+(106.2+760+106.2) m+45.8 m的双塔部分地锚式混合梁斜拉桥，梁塔分离、梁台固结。主梁采用混合梁，宽31.6 m,主跨创新地采用分离式双钢箱+正交异性钢-UHPC组合桥面结构轻型组合梁，并在跨中采用具有阻尼锁定功能的无轴力连接装置；边跨采用预应力普通混凝土边主梁；钢-混结合面设置在主梁主跨距桥塔20 m处。桥塔采用下塔柱内收的H形塔，桥塔基础采用整体式承台+大直径群桩基础。桥台创新地采用重力-碳纤维增强复合材料岩锚组合式地锚桥台。斜拉索采用标准抗拉强度为1 860 MPa的?7 mm平行钢丝索，桥塔每侧设24对斜拉索，边跨斜拉索12对锚固于梁上、12对锚固于地锚桥台上，在桥塔处设竖直0号斜拉索作为竖向支承。     

摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥设计与技术特点

布里格里格河谷斜拉桥项目位于摩洛哥王国境内拉巴特绕城高速公路上,离首都拉巴特市区30km。大桥全长951.66m,主桥采用(183+376+183)m叠合梁斜拉桥,桥塔和主梁在塔、梁交接处固结。斜拉桥主梁采用边主梁结构,混凝土边主梁之间通过金属横梁连接,金属横梁上安装预制混凝土桥面板,桥面宽29.82m。梭形混凝土桥塔由四肢分离式曲线型塔柱组成,造型优美,塔墩基础均采用扩大基础。全桥共设80对斜拉索,采用平行钢绞线拉索体系,空间呈扇形索面布置。主梁0号块在桥塔处的临时支架上施工,主梁标准节段采用牵索挂篮施工工艺。     

某折线形双塔斜拉桥的设计方案研究

郑州市长江路路线上跨既有铁路与客技站设计采用双塔斜拉桥跨跃。该桥左边跨与主跨呈折角布置,桥面车道为不对称布置,构造复杂。文中对其结构体系、主梁结构布置简化、主梁材质与梁型、塔型与桥塔设偏、施工方案及高烈度地震区抗震计算等关键技术进行了研究。结果表明,本桥采用塔梁墩固结+半纵飘体系的双塔混合梁斜拉桥,桥型方案与结构布置合理,桥梁各构件均满足受力要求,为特殊条件下建设结构复杂的上跨铁路斜拉桥提供借鉴思路。     

泸州市沱江四桥总体设计

泸州市沱江四桥是一座主跨200m的单塔斜拉桥,采用市政道路与远期规划轨道交通平层布置形式。桥塔为钢-混凝土组合塔,顺桥向呈觚(古代饮酒器具)形。主跨和城西新城侧边跨采用左右分离式钢箱梁,为减小结构内部约束作用,在斜拉索、塔、墩处双箱之间设置横隔梁,通过螺栓将横隔梁与钢箱梁连接。城北新城侧边跨与南、北引桥主梁采用预应力混凝土连续箱梁。混凝土箱梁和钢箱梁之间通过2m长钢-混结合段连接。该桥桥面宽49m,为减小混凝土收缩应力,在桥梁中线处桥面板和横梁上设置宽100cm混凝土后浇段,纵向分4个浇筑节段逐段施工混凝土箱梁。由于引桥梁端支反力比主桥梁端支反力大,为减小支反力差值产生的桥墩附加弯矩,将交接墩中心线朝远离桥塔方向偏移,同时将桥墩的顺桥向壁厚设置成不等厚。     

伊拉克阿玛拉桥上部结构设计

伊拉克阿玛拉桥为(71.5+71.5)m独塔部分斜拉桥,桥面全宽20m,设双向4车道及人行道,战时可供军用特殊车辆通行。桥塔采用钢结构,由2个相同的椭圆形门式塔圈纵向并列组成,纵向通过钢管撑连接形成整体。主梁由纵、横梁体系的钢梁通过剪力钉与钢筋混凝土桥面板相连接,形成钢-混凝土结合梁。斜拉索采用空间竖琴形双索面布置的PES 7-55镀锌高强钢丝拉索。根据桥梁结构特点以及桥址区建桥条件,采用了支架法施工主梁、塔梁同步架设的方案施工。该桥按照英国标准进行设计,利用空间有限元软件对桥梁进行结构分析,结果表明桥梁结构的刚度、强度、稳定及疲劳性能均满足规范要求。     

成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术

成昆铁路攀枝花金沙江大桥采用跨径布置为(120+208+120)m的预应力混凝土矮塔斜拉桥。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥面以上塔高28m,塔高与跨径之比为1/7.5;斜拉索采用1 860MPa环氧涂层钢绞线,斜拉索穿过塔上分丝管索鞍后锚固于主梁上。该桥采用塔梁固结、墩梁分离的三摩擦副双曲面摩擦摆减隔震支座+剪力榫组合支承体系,不仅解决了桥梁的抗震,还有利于列车的平稳运行和梁端伸缩装置的设置;针对矮塔斜拉桥的特点,基于索梁活载比确定斜拉索索力和梁体预应力钢束的配置。对该桥进行车-桥耦合动力分析,分析结果表明桥梁的动力性能和列车过桥时的安全性与舒适性均满足规范要求。     

强震山区大跨悬索桥桥塔横梁方案比选

针对大跨度悬索桥桥塔传统混凝土结构横梁抗剪能力较差的情况,以强震山区主跨1 100 m的悬索桥——泸定大渡河特大桥为背景,计算地震作用下桥塔结构的内力,并对混凝土结构、钢结构、新型波形钢腹板组合结构3种形式桥塔横梁方案进行比选。结果表明:相比于混凝土结构横梁方案,钢结构横梁方案弯矩和剪力减少幅度分别为25.9%～29.3%和33%～34.7%,新型波形钢腹板组合结构横梁方案弯矩和剪力减少幅度分别为17.5%～27.8%和19.1%～30.6%,钢结构横梁与新型波形钢腹板组合结构横梁方案的抗震性能优于混凝土结构横梁方案。但钢结构横梁方案的桥塔横梁钢-混连接构造无法满足结构受力需求,且施工要求高、难度大。新型波形钢腹板方案钢-混连接构造可靠度和施工难易程度优于钢结构横梁方案,因此泸定大渡河特大桥最终采用新型波形钢腹板组合结构横梁方案。     

包银铁路乌海黄河特大桥主桥桥塔方案比选及设计

包银铁路乌海黄河特大桥主桥为(80+80+260+80+80) m钢-混混合梁斜拉桥,桥位处于Ⅷ度震区。为确定受力合理、造价经济的桥塔造型,结合抗震需求,对H形塔、门形塔、井形塔及上塔柱内收的井形塔4种桥塔造型方案进行结构内力与经济性对比分析,最终选择兼顾受力、经济和美观的H形塔方案。H形桥塔采用混凝土结构,塔高101 m,其上、中塔柱及上横梁采用单箱单室截面,下塔柱及下横梁采用单箱双室截面,桥塔横桥向宽24.5 m,桥面以上有效塔高73.5 m,高跨比为0.283;索塔采用环向预应力锚固,环向预应力采用缓粘结预应力钢绞线、井字形布置。对H形桥塔进行施工、运营阶段及地震工况下的计算分析,结果表明:桥塔结构强度、抗裂性、稳定性及抗震性能均满足规范要求。     

宝鸡清溪渭河大桥主桥设计

宝鸡清溪渭河大桥主桥为(115+258+115)m的双塔斜拉桥,采用半飘浮的约束体系,桥面全宽29m,设有双向4车道及两侧人行道。桥塔采用钻石形钢筋混凝土结构,主梁采用双边"工"形钢-混组合梁,混凝土桥面板采用预制构件,在纵梁、横梁及人行道托架顶部均设有混凝土后浇带,通过剪力钉与钢主梁连接。斜拉索采用扇形布置的空间双索面平行钢丝拉索体系,通过钢锚箱和锚拉板分别与桥塔和主梁相连。桥塔和边墩基础采用钻孔灌注桩基础。桥址位于高烈度地震区,采取了在桥塔处设置纵向活动抗震球型支座、边墩设置纵向活动横向摩擦摆减隔震支座,在桥塔下横梁与主梁间设置纵向粘滞阻尼器的减隔震措施。根据结构特点以及建设条件,主梁施工方案采用大节段支架法。     

武汉二七长江大桥结构体系方案研究

为优化三塔结合梁斜拉桥的受力和变形状态,以武汉二七长江大桥主桥设计为依托,采用有限元软件SCDS,从拉索布置、塔梁支承方式、桥塔刚度、主梁形式的选择及混合梁结合面位置的确定5个方面对该桥结构方案进行研究、比选.研究结果表明:加大中塔刚度是改善结构整体刚度的理想方式;中塔塔、梁固结,边塔竖向支承体系优于其他塔、梁支承体系;在边塔竖向支承的前提下,中塔与梁部铰接比完全固结优越;桥塔处主梁竖向采用支座支承的方式较优;混合梁结合面应选择在该截面弯矩影响线与基线围成的面积尽可能小的地方.     

港珠澳大桥九洲航道桥设计

充分考虑桥址处自然条件和通航要求,港珠澳大桥九洲航道桥采用主跨268 m五跨连续斜拉桥。主梁采用钢-混组合梁,在主梁边跨侧设置变宽段,为桥塔提供布置空间,同时避免了引桥非标准设计。桥塔采用风帆造型,由竖直主塔柱和曲线副塔柱组成,采用钢-混组合结构;塔、梁间采用固结约束,桥塔处梁底不设横梁和支座;斜拉索采用竖琴形中央双索面;塔端锚固采用带有上拉杆的框架结构,以满足紧凑截面钢塔结构受力要求;梁端采用锚管穿过箱形联系横梁锚固,以便张拉。主墩基础采用行列式布置的嵌岩桩,单墩设22根直径2.2 m的钻孔桩。大桥设计寿命按120年考虑,钢结构外表面采用"环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆"涂装体系,钢结构内表面采用"环氧富锌底漆+环氧厚浆漆"涂装体系,并在主梁、桥塔内设置除湿系统。主梁采用分幅大节段吊装的方法施工,钢塔采用大节段吊装后竖向转体施工。     

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥，跨径布置为(60+200+200+60) m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔，高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构，利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求，利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土，充分发挥两种材料优势；上塔柱采用纯钢塔，局部构件传力清晰且有效减轻结构自重；钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁，全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续，主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索，标准抗拉强度1 770 MPa。结构分析表明，该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景，可为类似桥梁建设提供参考。     

南盘江特大桥部分斜拉桥设计

部分斜拉桥是介于斜拉桥和梁式桥之间的一种桥型,具有塔矮、梁刚、斜拉索应力幅变化小的特点.部分斜拉桥的结构体系主要有3种形式,其塔上锚固装置主要有交叉锚和贯通式鞍座2种形式.南盘江特大桥为(108+180+108) m三跨双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥,采用塔、墩、梁固结的结构体系.主梁为单箱三室斜腹板变截面箱梁;桥塔采用等截面矩形实心断面;斜拉索为单索面、2根1组布置在中央分隔带上,塔顶鞍座为分丝管式;主墩为钢筋混凝土变截面薄壁空心墩.经计算,在各种荷载的不利组合下,结构处于良好的受力状态,满足规范设计要求.同时,该桥在稳定性和抗震性能方面均满足要求.     

跨越既有铁路线斜拉桥设计

山东济宁如意洸府河大桥主桥采用(60+80+320+80+60)m支座体系混合式结合梁斜拉桥。该桥边跨采用混凝土边主梁,中跨采用钢小边箱结合梁,桥塔采用H形混凝土塔,其基础采用钻孔摩擦桩,结构体系采用支座体系。主桥全宽40m,梁高2.7m,小角度斜跨繁忙运输的电气化铁路线,设双向2.0%横坡、双向2.5%纵坡。桥塔上横梁外挂椭圆形装饰罩,呈拱形门造型。针对该桥实际建桥条件,进行了桥型(支座体系混合式结合梁斜拉桥)、结构(PBL剪力键与剪力钉复合型钢-混结合段)、施工方法(完全依靠汽车吊安装斜拉桥主跨主梁及在结合梁斜拉桥中进行限时合龙)等方面的技术创新。     

伊犁河三桥主桥总体设计

结合桥位处地形、地貌、河道走向等影响因素,在满足水文、规划等前提下,综合考虑结构受力、施工难度、工程造价、景观效果等因素,对矮塔斜拉桥及连续梁桥方案进行综合比选,最终伊犁河三桥主桥采用(86+2×160+86) m预应力混凝土矮塔斜拉桥方案。主梁采用单箱三室变截面预应力混凝土连续箱梁,支点处梁高6.8 m,跨中处梁高3 m。桥塔采用“O”形钢结构塔,塔高51 m,塔与主梁采用带速度锁定器的摩擦摆支座连接。基础采用承台+?2.5 m钻孔灌注桩。鞍座采用SSI鞍座。斜拉索双索面布置,采用无粘结高强度镀锌钢绞线拉索。采用MIDAS Civil软件建立主桥空间有限元模型,进行主桥静力、稳定性及抗震计算分析,结果表明：桥梁结构受力性能均满足规范要求。     

长门特大桥主桥塔梁墩固结区模型试验研究

长门特大桥主桥为主跨550m的双塔双索面混合梁斜拉桥,采用塔梁墩固结体系。为分析该桥塔梁墩固结区的受力特性,设计制作缩尺比1∶5的塔梁墩固结区模型进行试验,研究塔梁墩固结区在使用阶段的应力、位移和抗裂安全性。结果表明:在设计荷载作用下,塔梁墩固结区各关键截面应力均满足规范要求,混凝土主梁和下横梁的竖向位移较小,结构安全且具有足够的抗弯和抗剪刚度;试验测得的固结区主梁混凝土开裂弯矩远大于设计荷载作用下最大弯矩,混凝土主梁具有较大的抗裂安全性和安全储备。