斜拉桥桥塔塔吊附墙设计及其钢塔耦合效应研究

以目前世界上最大跨度的某钢桁梁斜拉桥空间钻石形桥塔为依托,对目前世界上首台万吨米级W12000-450型塔吊的附墙设计及附墙与钢塔的耦合作用进行系统研究。基于桥塔的施工工艺及现场结构布置,确定了塔吊的位置及附墙布置。通过建立桥塔与塔吊的施工阶段有限元模型,确定出塔吊附墙对钢塔的最不利荷载。在此基础上,利用钢塔T5节段局部分析有限元模型,对塔吊附墙与钢塔耦合效应进行分析。基于附墙对钢塔的作用效果分析,提出了钢塔T5节段的局部加固方案,对其加固效果进行了分析。研究表明：在最不利塔吊附墙荷载作用下,钢塔T5节段局部最大Mises应力为335 MPa,大于其材料容许应力312 MPa,需要对其进行局部加固。加固后,钢塔T5节段局部最大Mises应力降低至185 MPa,局部应力和变形均满足要求。     

目录

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。     

刘家峡大桥大直径钢管混凝土桥塔设计与施工技术应用

刘家峡大桥采用民族建筑风格的钢管混凝土桥塔,体现了人文、自然环境与结构设计一体化的设计理念;桥梁地域文化标志作用得到清晰体现,承载的先进技术和鲜明文化特征起到鼓舞当地人民精神和加强民族团结的作用;开展的桥塔钢管与混凝土黏结性能研究,以及钢管自应力混凝土模拟试验,拓展了钢管混凝土适用范围,提出并确定了新型桥塔结构和钢管自应力混凝土设计及无损检测参数;首次在高震区对钢管混凝土桥塔抗震性能开展系统研究,以掌握高烈度、两岸不同地震动峰值条件下钢管混凝土悬索桥桥塔抗震性能指标;针对山区场地狭小、运输困难特点,在桥梁上首次研发使用了自爬升门架,成功完成索塔钢管安装;以桥塔实体结构作为起重架附着基础,使起重架吊装高度范围显著增加,实现了桥塔钢管安装技术从落地式到自爬升式的转变。文章就刘家峡大桥大直径钢管混凝土桥塔设计与施工技术应用展开论述,与同行共享。     

土耳其伊兹米特海湾大桥钢塔抑振系统设计

土耳其伊兹米特海湾大桥主桥为(566+1 550+566)m三跨连续悬索桥,主梁采用扁平钢箱梁,桥塔为高236.4m的钢塔,2个塔柱各划分22个节段架设施工。针对钢塔施工阶段及成桥状态较易发生较大的风致振动问题,通过调研不同的桥塔抑振系统,结合该桥桥塔施工方案,开展了钢塔施工阶段和成桥状态的风洞试验,确定抑振系统需要提供的附加阻尼值,设计了一套AMD阻尼器作为该桥风致振动控制阻尼装置。全桥共使用8个AMD阻尼器(塔柱中4个,横梁上4个),单个阻尼器主体部分长3.864m、宽1.6m、高1.35m、重15t。设计的抑振系统同时可以保证钢塔在施工阶段和成桥状态结构的安全性和舒适性。     

椭圆形钢-混凝土组合桥塔受力性能试验研究

为研究钢-混凝土组合桥塔的承载力和应变分布,以某独塔斜拉桥为背景,针对其椭圆形钢-混凝土组合桥塔,设计制作缩尺比1:8的桥塔局部模型进行偏心受压试验,研究设计荷载下钢塔壁和塔内混凝土的应变变化规律及桥塔的承载力,参考相关规范和文献计算组合桥塔的承载力并与试验结果进行对比。结果表明:组合桥塔模型的承载力为其等效设计荷载的2.65倍,具有较大的安全储备;塔梁交接处长轴向壁板产生应力集中现象,从而产生较大的纵向应变;壁板环向应变在焊缝处存在应力集中现象,该处壁板的环向拉应变最大;壁板对混凝土具有较强的套箍作用,使混凝土的应力～应变曲线具有强化阶段;采用规范中的钢管混凝土承载力公式能较准确计算组合桥塔的承载力。     

多跨斜拉桥双钢管-混凝土组合结构桥塔静力与抗震研究

为研究双钢管-混凝土组合结构桥塔在多跨斜拉桥中的应用,以一座7塔8跨斜拉桥模型为背景,对双钢管-混凝土组合结构桥塔的静力及抗震性能进行分析.采用极限状态设计法检验桥塔的安全性,在中等强度地震波和超强地震波作用下,通过比较桥塔横梁处主梁在纵向可移动连接、线弹性连接及双线弹性连接3种支承条件下的地震响应评估桥塔的抗震性能.分析结果表明:隔跨布置活载引起的主梁及桥塔弯矩大于满跨布置荷载引起的主梁及桥塔弯矩;桥塔越高产生的位移和弯矩越小;塔顶响应和塔底弯矩在可移动支承条件下最大,在双线弹性连接条件下最小.双钢管-混凝土组合结构桥塔适用于多跨斜拉桥,主梁与桥塔横梁处采用双线弹性连接方式,桥塔的抗震性能最好.     

摄乐大桥塔吊扶墙与塔肢临时对撑整体桁架设计

太原市摄乐大桥主桥为(30+2×150+30)m的空间交叉索面异型独塔斜拉桥,人字形桥塔高113.8m,下塔柱为钢筋混凝土结构,中、上塔柱为钢结构。该桥钢塔采用D5200-240塔吊吊装施工,塔吊设置独立的钻孔桩承台基础和1道扶墙,在钢塔两肢间设置3道横向临时对撑。在吊装钢塔时,将塔吊扶墙与第2道塔肢临时对撑设计成整体桁架结构,整体桁架结构主要由桁架基座、框架体、塔吊扶墙杆、连接销、起顶系统五大部分组成。采用MIDAS Civil 2015结构分析软件分别建立框架体和钢塔节段板单元模型,对框架体和塔吊扶墙杆结构受力、钢塔与桁架接触面受力进行计算分析。结果表明,各部位受力均满足规范要求。     

鹅公岩轨道大桥加劲梁施工过渡斜拉体系设计

鹅公岩轨道大桥为主跨600m的自锚式悬索桥,由于建设条件受限,该桥在悬索桥桥塔上固结钢塔,采用"先斜拉、后悬索"的方案施工。过渡斜拉桥是该自锚式悬索桥钢箱加劲梁施工的关键结构。根据悬索桥的结构布置、钢箱梁刚度特性和对不同固结钢塔高度的比较,确定了斜拉索的布置形式、最佳钢塔高度和相应的斜拉索规格选型。通过对过渡斜拉桥成桥过程和斜拉桥-悬索桥体系转换过程进行仿真分析,确定斜拉索及其锚固结构由过渡斜拉桥成桥过程最大索力控制设计,固结钢塔由斜拉桥-悬索桥体系转换过程控制设计,并以此为依据对过渡斜拉体系主要构件进行设计。斜拉索采用1 670MPa7mm预制平行钢丝索;钢塔高42.5m,采用双肢结构,每肢均为5.6m×3.0m矩形钢箱。实践表明:过渡斜拉体系设计合理,顺利地辅助完成了钢箱梁的架设及斜拉桥-悬索桥体系的转换。     

公路桥钢塔制造技术研究

对斜拉桥的钢塔制作技术进行了探讨,简要阐述了斜拉索桥梁钢塔在制作中遇到的各种制作难点,通过一系列制作工艺技术的研究,提出了许多解决难题的思路和行之有效的工艺手段,通过有效的过程控制,用冷作加工取代了桥塔钢箱整体加工的施工方法,圆满完成了该桥梁钢塔部分的制造,达到了设计精度要求,对同类型的桥梁钢塔制造技术有一定的参考及借鉴作用。     

异形空间桥塔半飘浮体系斜拉桥结构性能分析

以某异形钢塔钢梁斜拉桥为例,对该体系桥的结构受力进行分析评价;针对该桥桥塔的独特造型,应用结构计算软件对其进行总体受力分析.分析结果验证了该桥结构设计的安全性及施工合理性,同时对类似桥型设计中需要注意的地方提出了合理建议.     

大跨度矮塔斜拉桥V形钢主塔的竖转施工与结构分析

由于机场航空限高60 m的要求,宁波中兴大桥主桥采用了大跨度矮塔斜拉桥的设计方案,其V形钢主塔施工采用桥面上拼装然后竖转成型的施工方法。钢主塔竖转施工是主桥施工的一个重点与难点,着重介绍了钢主塔的吊装节段划分与竖转施工的主要步骤。根据施工步骤进行了主塔竖转过程的结构整体分析,得到了钢主塔及临时结构的整体受力特性。为进一步验证钢主塔竖转过程结构的安全性,对关键节点-竖转上转餃、下转铉以及上对拉较进行了有限元仿真分析,得到了关键节点的局部应力与变形。结构的整体与局部分析结果有效验证了钢主塔竖转过程中结构的强度与刚度能够满足相关规范的要求。     

宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工

该文介绍了一座宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工。该桥是苏扬公路2号桥,位于鄂尔多斯市铁西三期开发片区内。桥梁总长180 m,宽度50 m,为一座异形独斜塔组合梁特殊斜拉桥,跨径组合为边跨60 m,主跨120 m,塔、墩、梁固结体系,主跨和边跨各设10对双索面空间扇形斜拉索。钢主塔轴线于主塔轴线与半主梁高度相交位置向边跨倾斜15°,为曲线组合成的门拱形的结构,主塔顶位置布置一直径8 m的圆形镂空部位。主塔空间结构强烈,造型美观独特,结构受力比较复杂,是全桥结构设计的重中之重。     

独塔斜拉桥钢塔竖转施工计算分析

竖转施工方法可降低索塔结构高空拼装难度,便于结构尺寸精度控制,提高焊接质量和工效,被广泛应用于斜拉桥施工。为分析独塔斜拉桥钢塔竖转施工过程中的受力状态,运用ANSYS软件模拟独塔斜拉桥竖转施工过程,计算钢塔在不同阶段的应力、变形和稳定性。结果表明,转体启动阶段和结束阶段钢塔受力状态最不利,应重点监测。在启动阶段,钢塔的变形较大,应作为主要控制监测指标。     

通州世纪大桥设计

通州世纪大桥为倾斜拱形独塔斜拉桥,跨径组合为110m(主跨)+80 m(锚跨),主梁采用π形肋板式断面结构,桥塔为拱形钢结构,塔高63.6 m,塔身向锚跨倾斜15°,斜拉索采用φ7高强度平行钢丝,为扇形空间索面布置,主墩承台为哑铃形布置,采用钻孔灌注桩基础.采用MIDAS Civil 2010程序建立全桥有限元模型进行主桥总体结构计算分析,采用ANSYS程序建模进行斜拉索塔上锚固局部应力、钢塔与混凝土塔座结合处及塔梁相接处中横梁受力分析,分析验证该桥各项指标均能满足规范要求,且有一定的安全储备.     

某斜塔斜拉-梁拱组合桥设计

随着桥梁建造技术的日益成熟,人们对桥梁美观的追求也越来越高.介绍了某斜塔斜拉-梁拱组合桥的设计,该桥上部结构采用55 m+35 m+85 m斜塔斜拉-梁拱组合,全长175 m.结构采用双斜塔双索面混凝土梁拱组合结构,塔、梁、拱固结.主塔采用67°斜角钢筋混凝土斜塔,共设7对斜拉索,采用双索面扇形布置,主梁采用2.5 m...     

S32高速公路上海段跨大蒸港矮塔斜拉桥设计

S32申嘉湖高速公路上海段跨越大蒸港处主桥为矮塔斜拉桥,主跨165 m。该桥设计为塔梁固结、墩梁分离的结构型式。斜拉索为单索面,主梁为预应力混凝土单箱五室,主塔为钢-混组合结构,桥梁全宽34 m。拉索为平行钢丝斜拉索、冷铸锚,主塔锚固区采用钢锚箱的锚固方式。主桥位于曲线半径R=3 000 m的平曲线范围内,对主塔的设计提出了新的挑战     

超大复杂多曲面桥塔横梁制造技术研究

为进行南京仙新路过江通道工程主塔超大复杂多曲面桥塔横梁制造,通过开展不同分段方案对比、板单元制造精度控制技术、节段整体拼装工艺、过程测量技术、吊装存放方案设计等一系列关键流程技术研究,重点采用先进的计算机辅助设计软件进行细化设计模拟、反变形船位焊接机器人系统进行高质量焊接、三维激光高精度过程监测,最终实现复杂多曲面薄板的桥塔横梁制造,不但为异形桥梁钢结构制造积累了一定的经验,同时也向未来的异形桥梁制造技术的发展和创新提供了新的思路和方向。     

上海长江大桥主航道斜拉桥索塔钢锚箱设计

上海长江大桥主航道桥为双塔双索面斜拉桥,主梁为分离式钢箱梁,主塔采用人字形塔。主跨730 m,居世界已建成同类桥梁第五位。超大跨径斜拉桥的索塔锚固形式主要有钢锚箱和钢锚梁两种,长江大桥采用了在空心塔柱内壁设置钢锚箱的索塔锚固方式,介绍了长江大桥索塔钢锚箱的设计,经有限元计算表明：结构设计满足规范要求,     

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。     

天津海滨高速新建海河斜拉桥总体设计

天津海河大桥是天津海滨高速集疏港公路二期中段工程的重要节点,主桥采用独塔双索面混合梁斜拉桥,主塔采用钻石型塔,主跨采用正交异性桥面板钢箱梁,边跨为预应力混凝土连续箱梁,跨径布置为(310+2×50+2×40)m。新建的海河大桥与现状海河大桥呈反对称布置。既满足了疏港功能要求,又兼顾了整体景观需要。该文介绍了该桥总体设计概况,以及设计中各项关键技术要点。