广东清远北江四桥工程主桥超高性能混凝土-钢组合桥面板结构设计

广东清远北江四桥主桥采用单索面宽幅支承体系混合梁斜拉桥,而钢箱梁存在钢桥面铺装层易破损和钢结构疲劳开裂的通病难题,为解决其难题,主桥钢箱梁桥面采用超高韧性混凝土-钢组合桥面板,着重介绍了北江四桥主桥钢箱梁超高性能混凝土-钢组合桥面板结构构造,并采用了有限元对其进行了受力分析,计算结果表明超高韧性混凝土有效降低钢桥面结构的应力及变形,并改善铺装层的受力状况。     

钢-混组合梁预应力镂空桥面板吊模法施工

天津海河吉兆桥设计为钢桁架与混凝土桥面板组成的钢-混凝土组合结构形式,混凝土桥面板位于钢桁架大面积镂空部位。通过比选,采用吊模结构,与钢桁架上弦杆组成桥面板的整体承重体系,进行混凝土浇筑。该工艺施工速度快、周转率高,不仅解决了跨海河施工支架搭设难题,也使模板更加贴合混凝土桥面线形。从整体吊模在钢-混凝土桥梁的应用和混凝土桥面板施工工艺等方面展开论述,有关经验可供相关专业人员参考。     

钢-超高延性混凝土组合桥面结构力学性能分析及疲劳试验

为改善当前大跨径钢桥钢箱梁桥面板普遍存在疲劳开裂的现状,提升钢桥面铺装体系正常服役寿命,提出了一种钢-超高延性混凝土组合桥面方案:组合桥面主要由正交异性钢桥面板、配筋超高延性混凝土层和沥青磨耗层组成,钢桥面板上表面焊接栓钉,并设置防水黏结层,超高延性混凝土层与钢桥面板间通过栓钉相连,超高延性混凝土层上表面采取表面粗糙处理,并设置防水黏结层,确保与其上的沥青磨耗层之间形成可靠连接。以虎门大桥钢箱梁为背景,采用有限元软件Abaqus对所提出的组合桥面铺装体系进行了力学性能分析。分析结果表明:采用组合桥面铺装体系,可明显提升正交异性钢桥面铺装体系的整体刚度,使得正交异性钢桥面板关键受力部位的应力水平降低25%～45%,显著延长钢桥面板疲劳寿命。制作了足尺钢箱梁子结构试验模型并开展了疲劳试验研究,疲劳试验结果表明:在规范规定的疲劳车荷载及高于疲劳车荷载的疲劳荷载作用下,累计经历400万次疲劳试验后,组合桥面铺装结构铺装层和钢桥面板均未出现破坏迹象,采用钢-超高延性混凝土组合桥面,可有效延长钢桥面铺装结构使用寿命。研究成果为既有存在病害的钢桥钢箱梁承载力的恢复甚至提高,乃至新建钢桥的桥面铺装提供了一种有益的选择方案。     

武汉军山长江大桥超高性能混凝土组合桥面改造技术及实施效果分析

针对武汉军山长江大桥桥面铺装层损坏和正交异性钢桥面板疲劳开裂的问题,珠京方向半幅桥面改造为钢-超高性能混凝土轻型组合桥面结构,厚55 mm的超高性能混凝土(UHPC)层采用短栓钉与钢桥面板连接,与上部SMA10沥青混凝土(厚30 mm)采用环氧树脂粘结材料连接。利用ANSYS软件建立局部梁段有限元模型,进行改造前、后的疲劳细节处应力幅对比分析,并基于健康监测系统以及钢箱梁局部应变监测系统,对组合桥面改造后效果进行实时监测。结果表明:UHPC层对面板与U肋连接细节应力影响极为明显,与柔性铺装相比,应力降幅最高为86.4%,可极大降低钢桥面板的开裂风险;桥面改造后,U肋底部、顶板底部、横隔板构造细节处的应力幅值、等效应力均明显降低,可显著提高钢桥面板的疲劳寿命。     

防止钢箱梁桥面推移、开裂的技术方案

提出了防止钢箱梁桥面推移、拥包、开裂的2种技术方案。方案一:利用适用于钢桥面铺装的耐高温、耐老化的环氧结构胶对钢桥面进行防腐、防水处理,同时在环氧结构胶上均匀撒布经过特殊级配设计的玄武岩质碎石,形成粗糙界面,铺装下层为3 cm厚的利用高粘度改性沥青和纤维配制SM A 10,铺装上层为4 cm厚的SM A 13;方案二,在钢桥面板上焊接剪力键,在剪力键上绑扎钢筋网,浇筑5~10 cm的C 50高强高韧性轻质混凝土,再铺装一层4 cm厚的SM A 13。2种技术方法在武汉东西湖互通C匝道桥、武汉香港路立交桥、武汉白沙洲大桥等进行了工程应用,取得了很好的效果。     

港珠澳大桥集束式剪力钉钢-混组合连续梁施工技术

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥采用85m钢-混组合连续梁桥形式,组合梁采用单箱单室等高连续梁,由开口钢箱梁和混凝土桥面板通过剪力钉连接而成,剪力钉采用集束式布置,桥面板在剪力钉处设置预留槽。钢箱梁采用"无马"焊接成整孔大节段,整孔打砂和涂装;混凝土桥面板采用整体式台座模板预制,施工缝采用洗毛工艺施工;按钢箱梁预拼时的预拱度线形进行钢箱梁与混凝土桥面预制板组合,采用高弹性防腐橡胶条和环氧砂浆材料进行密封和粘接;组合梁采用大型运架一体船进行整孔运输、逐孔安装架设;钢箱梁接口在墩顶进行配切和对接焊接,完成简支变连续体系转换。     

正交异性钢桥面U肋与面板内焊连接疲劳性能试验

正交异性钢桥面板具有结构自重小、承载能力强、装配程度高等优点,已被广泛应用于世界各地大跨度桥梁工程中;然而由于正交异性钢桥面板焊接结构复杂、应力集中明显以及直接承受车轮荷载的反复作用等因素,其U肋与面板单面部分熔透焊缝连接处容易产生疲劳裂纹。为寻求改善U肋与面板单面部分熔透焊缝连接疲劳性能的方法,该文对U肋与面板采用单面部分熔透焊缝连接(单缝连接)与采用部分熔透焊缝和内部贴角焊缝组合连接(双缝连接)的5组共10个试件开展了疲劳试验,对比分析各试件的疲劳寿命和开裂形式,发现增加U肋内部贴角焊缝可以大幅提高U肋与面板连接的疲劳寿命。     

预制T梁桥和组合式U梁桥构造设计的对比分析

为了提高我国预制标准梁桥的构造设计技术,比较分析了我国预制T梁桥和英国组合式U梁桥的异同:T梁桥由预制T梁、湿接缝组成,多通过湿接缝横向连接预制梁体,纵向连续主要有结构简支、桥面连续,先简支后连续2种;桥面铺装混凝土层是其重要的构造;预制时带有一部分桥面板,方便梁体架设.组合式U梁桥由预制U形梁、现浇端横梁、现浇桥面板组成,通过现浇桥面板和端横梁横向连接预制梁体,纵向用普通钢筋在结构范围内形成连续或部分连续;桥面铺装不需混凝土层,桥面板以上直接铺设防水层和沥青混凝土;在预制时不带桥面板,架设梁体有一定困难.分析表明:英国组合式U梁桥便于施工、质量易保证,且能提高桥梁的整体强度和刚度以及耐久性,但架设方法还有待研究.     

钢—混凝土连续组合桁梁桥受力性能优化

为有效改善钢-混凝土连续组合桁梁桥负弯矩区受力性能,以天津海河吉兆桥为例,总结连续组合桁梁桥的主要设计难点,并对传统的解决方案进行评述,在此基础上提出综合采用部分组合技术、双重组合技术以及优化施工工序3项措施对吉兆桥进行优化设计.采用MIDASCivil软件建立吉兆桥边上1榀组合桁架有限元模型,进行施工全过程分析,检验3项优化措施的有效性.对比分析结果表明,采用此3项技术措施可使混凝土桥面板在荷载短期效应组合下始终受压,下弦杆钢板最大压应力相比不灌混凝土方案降低了约25％.可见,合理采用此3项技术措施可显著降低钢-混凝土连续桁梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力和下弦杆钢板的压应力,从而有效避免混凝土桥面板开裂,改善下弦杆的稳定性.     

波纹钢腹板与平钢腹板组合T梁桥力学性能对比分析

为研究波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥与平钢腹板-混凝土组合T梁桥力学性能优劣,以某3跨钢-混组合连续T梁桥为背景,采用非线性有限元软件建立2种腹板(平钢腹板和波纹钢腹板)形式的全桥实体模型,分析二者在车辆偏载作用下桥梁的纵向弯曲、横向挠曲、刚性扭转及稳定性能,并进行对比。结果表明:与平钢腹板-混凝土组合T梁桥相比,波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥抗弯刚度可提高10%,桥面板抗裂性可提高约20%,两者剪力滞系数接近;两者纯扭刚度相差不大,整体横向挠曲性能接近;波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥扭转刚度略大,跨中最大转角约为平钢腹板-混凝土组合T梁桥的85%,腹板扭转附加剪应力不到平钢腹板-混凝土组合T梁桥的一半;波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥的前5阶屈曲因子是平钢腹板-混凝土组合T梁桥的5~8倍,线弹性稳定性极大,且腹板无需额外设置加劲肋,经济优势较大。