望东长江公路大桥上部结构装配化架设方法研究

望东长江公路大桥主桥为主跨638m的双塔双索面组合梁斜拉桥,其上部结构采用工厂化、装配化的方案架设。为解决组合梁整体吊装施工时存在的桥面板开裂及梁段不匹配的问题,采用RM2006和ANSYS软件分别建立全桥及梁段局部有限元模型,对斜拉索分次超张退张法和防错台架设法进行研究,提出一种基于节段全过程状态(内力状态、几何状态)优化的上部结构装配化架设方法。结果表明:斜拉索分次超张退张法可优化节段施工全过程内力,解决了新梁段起吊对前序梁段引起的较大桥面板拉应力问题;通过斜拉索张拉与钢主梁工地连接工序的优化调整,改善了已架设梁段与待架设梁段匹配时的几何状态,保证了梁段匹配的可靠性。     

预制钢-混组合桥面板组装式连接静力及疲劳性能试验

桥梁建造由装配化向组装化的转换是未来桥梁工程发展的方向,钢-混组合桥梁是一种与工业化、组装化高度契合的结构形式;活性粉末混凝土等超高性能水泥基材料的应用为钢-混组合结构桥梁的轻型化和组装化提供了新的契机与挑战。提出基于高弹模和高韧性混凝土-粗骨料活性粉末混凝土的预制桥面板及板间组装式连接结构（CSL）,从而减轻结构自重、改善预制桥面板间的连接性能,实现桥梁结构的组装化作业,提升桥梁的建造质量和速度。通过四点弯曲试验考察预制粗骨料活性粉末混凝土桥面板及其干式连接结构的结构行为,分析加载全过程挠度的发展特点,探明极限承载能力及疲劳性能。静力试验结果表明：通过CSL连接而成的桥面板具有优异的变形能力和弯曲韧性,破坏均发生在粗骨料活性粉末混凝土板内,CSL的抗弯极限承载力高于粗骨料活性粉末混凝土桥面板;CSL的钢混连接面处弯曲初裂应力值不小于9.0 MPa,接近粗骨料活性粉末混凝土的弯曲初裂应力,并具有良好的裂缝约束能力。疲劳试验结果表明：CSL中的钢结构应力幅较小,经过800万次疲劳加载后,CSL连接桥面板未发生疲劳破坏,桥面板间连接焊缝应力幅仅26.8 MPa,不会出现疲劳破坏;CSL中的预加力对连接结构的静动力性能具有重要影响。     

梁柱式钢护栏加固改造方案设计研究

梁柱式钢护栏轻巧美观,在高速公路桥梁中应用较广.2006年颁布的<公路交通安全设施设计规范>(JTG D81-2006)全面提高了高速公路桥梁护栏的设防水准,现行高速公路的一些桥梁护栏的防撞能力已不能满足要求,需要进行必要的加固改造.以太原东环高速公路桥梁护栏的加固改造设计为实例,对梁柱式钢护栏加固改造中的一些关键问题进行了探讨与研究.     

斜拉桥钢桥塔极限承载力分析

斜拉桥钢桥塔相对于混凝土桥塔而言一个值得注意的问题是,钢桥塔还关注局部稳定对结构整体稳定性的影响.当无法了解结构在复杂的初始缺陷、温度荷载等非线性因素作用和整体-局部相关稳定作用下的临界荷载时,只能靠放大安全系数来保证结构的安全,这样进行钢桥塔的设计以及建造,存在较大的盲目性,势必造成大量的隐患和浪费.以某斜拉桥为例,通过空间杆系模型和板壳元模型的对比分析,考虑不同的失稳判定准则和整体、局部缺陷及非线性温度影响,对钢桥塔的极限承载力进行研究,为大跨度斜拉桥钢桥塔的极限承载力分析及设计提供一定的理论依据.     

崇启大桥主桥钢箱梁高腹板设计

崇启大桥主桥采用(102+4×185+102)m六跨变截面钢箱连续梁桥,主桥钢箱梁最高达9 m.在该桥高腹板设计过程中,对国内、外相关标准和规范进行研究,制定高腹板结构设计和验算思路.腹板在顺桥向不同区段采用4种不同的板厚,在箱梁内侧保持平齐.腹板横肋纵向间距1.4m,加劲肋均采用T形构造;腹板纵肋采用扁钢构造.墩顶附近梁段靠近底板的腹板纵肋与横肋焊接,其余部位腹板纵肋在横肋处断开.按照规范方法对腹板强度、最小厚度及纵肋设置位置合理性、纵肋刚度、横肋间距和刚度、区格局部稳定性进行验算,并采用ANSYS建立半桥板单元模型,对腹板强度和局部稳定性进行校核,结果表明,腹板设计满足规范要求.     

张靖皋长江大桥新型组合索塔设计

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2 300 m的双塔双跨吊悬索桥，主塔高350 m。该桥塔具有塔高、塔顶压力大、结构体量大、基础地质差等特点。为适应建设条件特点，结合悬索桥索塔受力特点，创造性提出了钢箱—钢管约束混凝土组合索塔。索塔外部设钢箱结构，内置4根直径为3.6 m的钢管混凝土，通过纵横腹板、横隔板等构件相互联系形成整体。该索塔充分利用了钢管混凝土的承压性能，利用外壁钢板承弯，采用工厂化、装配化快速化建造方法，并利用钢管的约束效果提升了管内混凝土单次浇筑高度，具有轻型化、高承压、承弯强、工效高等优势。该索塔充分发挥了两种不同构件的性能优势，传力途径明确、受力合理，抗震性能优异，拓展了大跨径悬索桥索塔型式。     

张靖皋长江大桥锚碇基础软土夹层蠕变特性试验及分形蠕变模型研究

张靖皋长江大桥锚碇基础位于中国南方临江富水且软土夹层深厚地区。该层软土的蠕变特性对桥梁基础的变形稳定性有着重要的影响，不容忽视。利用GDS应力路径三轴试验系统，采用分别加载方式开展了一系列三轴固结排水剪切蠕变试验，研究了江苏临江软土的蠕变特性。试验结果表明，软土蠕变分为瞬时应变、衰减蠕变及稳定蠕变3个阶段，呈现出典型的非线性蠕变行为且随时间和应力增长表现出稳态蠕变的特征。通过拟合不同应力水平下的试验结果，基于分形导数理论，引入分形黏壶代替传统Abel黏壶，建立了适用于江苏临江地区软土的非线性分形Burgers蠕变模型。相比于传统模型，该分形Burgers模型参数少、精度高、物理意义明确。研究结果对于预测基础变形和制定控制基础变位的措施具有一定意义，可为中国南方沿江地区的工程应用提供参考。     

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔静气动力系数研究

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔塔高超过300 m,采用倒角矩形截面设计，风荷载效应突出。为对该桥塔气动性能进行精细分析，采用缩尺比为1∶100的分段刚性模型进行风洞测力试验，研究桥塔各段静气动力系数随风偏角的变化规律，并分析塔柱间的遮挡效应和横梁对静气动力系数的影响，结果表明，主塔上、中、下3段最大阻力系数为1.125,最大升力系数为1.329,塔柱间的遮挡效应在风偏角0°～20°时对阻力系数影响较大，横梁对塔柱升力系数和扭矩系数影响较大。研究成果对300 m级超高桥塔设计具有一定的参考意义。     

自平衡装配式主索鞍设计

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2 300 m的双塔双跨吊悬索桥，为适应建设条件特点，结合悬索桥索塔受力特点，创造性地提出了主缆缆力自平衡体系。自平衡装配式主索鞍是实现自平衡体系的关键构造，从张靖皋长江大桥自平衡装配式索鞍功能需求出发，综合考虑摩擦系数、结构受力、制作安装难度、施工过程需求、维护保养等问题，对自平衡装配式主索鞍的合理型式选择、结构设计、滚动副选材等问题进行阐述，为类似工程提供参考。     

主跨2300m悬索桥自平衡体系及其力学特性研究

张靖皋长江大桥南航道桥推荐采用梁跨布置(2 300+717)m的双塔两跨悬索桥方案，活载及温度下，在南塔塔顶产生较大不平衡水平力，提出了释放塔顶不平衡水平力的新型缆塔约束体系——悬索桥主缆自平衡体系。采用自平衡滚轴式主索鞍结构，实现温度、汽车荷载等常遇荷载作用下，两侧主缆不平衡水平分力和索鞍滚动摩擦力三者自平衡。基于试验与有限元分析了合理摩擦系数、滑动限位值以及自平衡体系力学特性。结果显示，主缆缆力自平衡体系可显著减小索塔塔底纵向弯矩；不滚动状态时，塔与索鞍锁定，结构处于安全状态；结构失稳模态为横桥向，弹性屈曲系数大于8.2,非线性屈曲系数大于2.0;索鞍有限位移滑动，对桥梁频率、颤振检验风速等基本无影响，索塔无涡振现象。