路桥隧耦合设计总体布置方案研究

针对城市周边交通基础设施建设用地紧张的现状，如何集约高效利用通道资源是一个需要重点研究的问题。以绍兴市镜水路南延工程与杭绍台高速公路坝头山共线段路桥隧工程为依托，创新性地提出了路桥隧耦合设计方案，解决了高效利用通道资源的难题。通过有限元分析方法，对耦合设计总体布置中关于隧道顶板厚度的关键技术参数进行了数值模拟分析，并从围岩变形、二衬内力、塑性区分布等方面进行对比，得出当顶板厚度14 m时为最优方案。路桥隧耦合设计方案实施后经济效益、社会效益显著，成功地解决了通道及土地资源高效利用的难题，为以后类似工程提供了参考。     

嘉绍大桥刚性铰专用支座设计

嘉绍大桥为六塔独柱四索面钢箱梁斜拉桥,其主梁中跨跨中区域设置刚性铰。针对刚性铰结构的特殊要求,设计出一种具有柔性减振并可调节高度的球型钢支座。该支座由楔形板、轴承座、摩擦副、球冠衬板、橡胶减振垫、剪力卡榫、滑动板等组成。通过在刚性铰中的磨耗试验对比,支座摩擦副滑板材料选择了对温度的敏感程度和在相同压应力下摩擦系数均低于改性超高分子量聚乙烯的聚四氟乙烯。采用在下支座板上硫化一层橡胶减振垫的柔性减振措施减小支座承受的应力峰值,避免冲击破坏。通过对3种支座高度调节方案对比,选择了更适于刚性铰结构、操作简单、可无级调高且可以实现调低功能的楔形板调高方案。     

新建路基与隧道同步施工合理工序分析

依托绍兴市镜水路南延工程与杭绍台高速公路坝头山共线叠加段路桥隧工程,针对路基与隧道工程同步建设施工风险高等突出问题,研究并优化两者交互施工工序,通过有限元分析和监控量测,模拟先施工隧道后开挖路堑、先开挖路堑后施工隧道及先开挖部分路堑后施工隧道再开挖剩余路堑的三个方案;对比分析变形、内力、塑性区分布等变化特征,提出合理的施工方案;监控量测很好地吻合仿真计算,成功控制了施工风险,可为类似工程提供参考。     

嘉绍大桥钢箱梁梁外专用检查车设计

嘉绍大桥为国内外建桥史上首例采用刚性铰结构的六塔独柱四索面钢箱梁斜拉桥,为确保桥梁营运安全,针对特殊的桥梁结构,通过对国内外常用的钢箱梁梁外检查车进行了简要地分析,设计了嘉绍大桥钢箱梁梁外专用检查车.就梁外检查车变轨过墩过塔、耐久性、安全性、环保性以及智能化设计进行了分析论证,并根据嘉绍大桥的实际工况进行了足尺模拟试验分析,对结构的可行性、操作的便捷性、安全性等进行了验证,从而保证梁外检查车在嘉绍大桥钢箱梁外部实现可达、可检、可维的作用.     

嘉绍大桥多塔斜拉桥创新结构体系设计

嘉绍大桥主航道桥采用分幅四索面六塔钢箱梁斜拉桥方案,桥跨布置为70m+200m+5×428m+200m+70m=2680m,按双向八车道高速公路标准设计,是目前世界上规模最大的多塔斜拉桥.如何提高整体竖向刚度和满足索塔受力要求是结构设计的关键.通过在索塔设置X托架、索塔两侧主梁设置双支座,提高了多塔斜拉桥主梁竖向刚度及改善了索塔受力.通过在主梁设置刚性铰构造,解决了长主梁温度变形引起的索塔受力问题.     

多塔斜拉桥分体钢箱梁的设计与施工

嘉绍大桥主航道桥为70m+200m+5×428m+200m+70m=2680m的六塔独柱四索面钢箱梁斜拉桥.钢箱梁宽度为55.6m,桥梁总长为2680m,桥面最大纵坡为0.45％,上部结构总用钢量为7.7万t,是目前世界上规模最大的多塔斜拉桥.嘉绍大桥采用的分幅箱梁结构主要特点为:单幅主梁宽度更宽,达到24m;左右幅箱的间距大,达到9.8m;拉索为四索面形式,左右幅梁受力相对独立.介绍了嘉绍大桥的钢箱梁构造设计以及施工方案,包括无索区梁段架设、四索面钢箱梁悬臂拼装、多塔斜拉桥钢箱梁合龙方案等.     

分体式钢箱梁涡激振动特性及制振措施风洞试验研究

嘉绍大桥为多跨斜拉桥,其分体式钢箱梁可能在常遇风速下发生涡激振动.为消除可能的涡激振动对桥梁运营安全的影响,详细开展了嘉绍大桥主梁涡激振动特性及制振措施的风洞试验研究.在开展1∶60常规节段模型试验研究,把握大桥主梁涡振特性研究的基础上,针对主梁的气动敏感区域开展了涡振制振措施的研究工作,提出了抑制涡振的梁底导流板和桥面抑振板.通过1∶20大尺度节段风洞试验更详细地把握了该桥的涡振特性,并验证了导流板和抑振板的制振效果.风洞试验结果表明,当两者单独使用时,可在0.5％的阻尼比下将涡振振幅降低50％以上,以满足规范要求；当两者联合使用时,可基本消除涡激振动.该两种制振措施为同类型主梁的涡激振动控制有较好的参考作用.     

现状车载下旧桥承载力评定和可靠度有限元分析

采用三维体元,进行4座旧桥现状车载(大于设计车载的2 5倍)下的有限元分析,对其承载力进行评定。结果表明,4座旧桥中有1座桥必须拆除,2座桥需要适当加固,1座桥不需要加固。用随机有限元计算旧桥在现状车载下的剩余可靠度结果表明,精确的分析模型能挖掘桥梁的承载潜力。用PSAP计算可靠度指标的灵敏度发现,可靠度指标对混凝土弹性模量比活载更敏感。     

大跨径斜拉桥结构体系研究

随着桥梁设计及施工技术的不断发展,斜拉桥主跨跨径目前已达到千米级,选择怎样的结构体系已成为设计者必须面对的一个关键问题。文中介绍了大跨径斜拉桥结构体系的几种形式,并结合主跨为730 m的双塔钢箱梁斜拉桥结构体系,介绍了分析过程和比较结果。     

多塔斜拉桥刚度分析

随着国内、外多塔斜拉桥的兴建,斜拉桥的塔数不断增多,距离也不断增大,如何保证多塔斜拉桥的整体刚度,已经成为发展多塔斜拉桥这一结构体系所面临的关键问题。在分析多塔斜拉桥结构特点和力学特性的基础上,从塔、索、梁的刚度,设置辅助结构,采用部分斜拉桥形式三方面对三塔、四塔、四塔以上的多塔斜拉桥整体刚度影响进行分析,并对比总结国内、外已建与在建的多塔斜拉桥的刚度提高措施,得出了在不同塔数的情况下,较为有效地提高多塔斜拉桥体系整体刚度的方法,可为今后多塔斜拉桥的设计、施工提供技术参考。