大跨度中承式钢箱桁架拱桥抗震体系研究北大核心

为研究大跨度中承式钢箱桁架拱桥合理抗震体系,以某主跨519 m的中承式钢箱桁架拱桥为背景,采用MIDAS软件建立全桥有限元模型,分析桥梁自振特性、非线性时程地震响应,对比采用拉索减震支座前、后2种抗震支承体系下的桥梁地震响应,并对拉索减震支座的自由程进行参数分析。结果表明:对于大跨度中承式拱桥,抗震体系设计应重点关注桥梁支座反力;由于主梁从主拱肋间穿过,降低了桥梁的抗扭刚度;采用拉索减震支座前、后,拱脚内力变化不大,桥梁支座横向水平力最大值由3027 kN降至915 kN,桥梁顺、横桥向位移响应也得到明显改善;该桥合理拉索自由程为5 cm。     

中卫南站黄河大桥异形钢-混组合拱桥设计

中卫南站黄河大桥在中卫南站上游跨越黄河干流,是连接中卫沙坡头机场和高铁中卫南站的重要交通节点。主桥采用三跨连续异形钢-混组合拱桥,跨径布置(100+130+40)m,一侧主墩处为拱、梁、墩固结的V腿刚构,另一侧主墩处为设支座的连续梁体系。上部结构为拱、梁共同受力的组合体系,钢箱拱肋、钢箱梁分别与混凝土墩顶段设置钢-混凝土结合段,且主跨拱肋采用U形回转式的异形造型,总体结构体系及细部构造均极其复杂。经过分析,该桥强度、刚度、稳定性均满足规范要求,可为类似工程的设计和施工提供参考。     

墩高对高烈度区连续梁桥抗震体系的影响

为研究桥墩高度对高烈度区连续梁桥抗震体系的影响，确定不同抗震体系的墩高适用范围，以黄茅海西引桥60 m连续梁桥为工程背景，进行了不同墩高下的约束体系对比分析，并在中间墩墩梁固结体系的基础上进一步分析了过渡墩约束体系对地震响应的影响。结果表明，当墩高较低时，减隔震体系地震响应明显小于墩梁固结体系，减隔震体系优势较大；随着墩高的增加，桥墩刚度减小，桥梁的自振周期增加，墩梁固结体系的地震响应逐渐减小，减隔震体系的优势减小。因此，建议墩高相对较矮时采用减隔震体系，墩高较高时采用墩梁固结体系。由于过渡墩设置减隔震支座可明显减小横向地震作用下结构内力，且不会大幅增加纵向地震响应，因此采用中间墩墩梁固结体系时，仍然可以考虑在过渡墩位置设置摩擦摆减隔震支座进行减隔震设计。     

主跨460m协作体系斜拉桥约束体系研究

巢湖大桥采用主跨460 m协作体系斜拉桥体系,跨径布置为(54+216.5+460+216.5+65+55+55)m,采用钢-混凝土组合梁,"人"字形混凝土主塔,拉索采用空间扇形拉索布置,主塔采用哑铃形承台,辅助墩及边墩采用分离式承台,基础采用钻孔灌注桩形式。现对巢湖大桥的竖、顺、横向约束体系进行比选研究,最终确定竖向塔梁间采用"0"号索、顺向塔梁间采用固定支座+黏滞阻尼器限位装置、横向边墩处采用摩擦摆式减隔震支座的全桥约束体系,以改善全桥结构在静力及地震作用下结构受力,获得相对最优的结构静动力力学性能,减小全桥材料用量,提高工程经济性。     

采用拉索减震支座的刚构桥横向抗震性能研究

为了解拉索减震支座对刚构桥横向抗震性能的影响,以某(65+120+65)m预应力混凝土连续刚构桥为背景进行研究。基于拉索减震支座的抗震机理,采用MIDAS Civil(V8.0.5)软件建模,应用非线性动力时程方法分析该桥横向地震响应,并比较拉索减震支座参数(初始间隙及拉索刚度)对该桥抗震性能的影响。结果表明:拉索减震支座可有效降低刚构桥过渡墩的横向受力,同时可有效控制刚构桥主梁的运动形态;拉索减震支座对主墩抗震性能的影响较小;初始间隙越小、拉索刚度越大,拉索减震支座对主梁的约束作用越大。     

30m+130m+30m中承式混合拱肋拱桥设计

山东省寿光市金光街弥河大桥主桥为30 m+130 m+30 m混合拱肋飞燕式拱桥,是三跨连续钢箱梁与中承式拱的组合体系,三角区设装饰桁架,平面设环状人行桥,造型独特。主桥采用平行双肋,主拱为悬链线钢混混合拱肋,边拱为斜直线混凝土拱肋,截面均为六边形箱,拱肋间在桥面以上不设横撑。主梁为单箱多室钢箱梁,吊索区标准节段长7.5 m。吊杆采用环氧喷涂钢丝拉索。沿拱肋纵向布设钢绞线水平拉索。主墩承台上设拱座和立柱,边墩为柱式,基础采用钻孔灌注桩群桩。采用MIDAS Civil软件进行静力、动力及稳定分析可知,结构的强度、刚度和稳定性均满足规范要求。梁拱均采用支架施工。     

白沙长江大桥横向抗震体系研究

白沙长江大桥是一座塔墩梁固结的主桥长为920 m的双塔独柱式混合梁斜拉桥.为了研究其辅助墩和过渡墩处横桥向的合理约束体系,分别在横向自由、横向约束、过渡墩约束及辅助墩约束4种约束体系下进行时程分析,研究斜拉桥在不同横向约束体系下的地震响应特点,针对混凝土刚性挡块和粘滞阻尼器减震体系分析不同参数对抗震性能的影响.结果表明:采用混凝土刚性挡块对同时减小各墩的横向地震响应作用较小;采用粘滞阻尼器体系可以有效减小各墩的横向地震响应,以及墩梁相对位移.     

落步溪大桥178m劲性骨架混凝土拱桥关键技术研究

宜万铁路落步溪大桥是国内最大跨度(178m)的双线铁路劲性骨架混凝土拱桥.对该桥拱轴线系数的取值,梁、拱和立柱匹配刚度等设计关键技术建立有限元模型进行计算分析,得出了大跨度拱桥的拱轴线系数,梁、拱和立柱匹配刚度的计算原则和方法.     

兰州西固黄河大桥横向抗震体系研究

兰州西固黄河大桥主桥为(67+110+360+110+67)m双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥,南岸引桥为2×40m预应力混凝土简支箱梁桥,北岸引桥为5×40m预应力混凝土连续箱梁桥。为确定该桥的合理横向抗震体系并优化其布置形式,采用SAP2000Nonlinear程序建立全桥有限元模型,分析该桥在横向滑动、过渡墩约束、辅助墩约束及横向完全约束4种墩梁横向约束体系下的地震响应,并针对横向挡块减震措施分析不同材料挡块控制参数对抗震性能的影响。结果表明:横向滑动体系下桥墩的地震响应最小,但墩-梁横向相对位移较大;过渡墩横向约束和辅助墩横向约束体系均会增大相应桥墩的地震响应,其中辅助墩横向约束体系下增加更为明显;横向完全约束体系下,各墩受力均不利;混凝土刚性挡块难以同时减小过渡墩与辅助墩的地震响应,横向减震效果不好;采用弹塑性挡块能显著降低过渡墩与辅助墩的墩底内力和墩-梁横向相对位移。     

临沂南京路沂河大桥主桥设计

临沂南京路沂河大桥位于8度强震区且跨越断裂带,主桥采用飞雁式异形拱桥与V形墩结合的组合体系,采用大吨位摩擦式减隔震支座,以提高结构抗震性能。主桥两侧(30.3+34.2)m采用预应力混凝土连续梁;中间(135.5+135.5)m为飞雁式异形拱桥,拱桥采用双边箱钢-混叠合梁,主拱采用矩形钢箱变截面拱肋,拱肋轴线为异形偏态拱轴线,不设风撑,拱梁固结,梁端设水平系杆平衡水平推力。下部边、中V形墩均采用大悬挑箱形截面混凝土结构,群桩基础。大桥采用先梁后拱的施工顺序,叠合梁采用多点平衡顶推施工,拱肋采用桥位少支架大节段拼装施工。     

大跨度双联连续钢管混凝土拱桥结构体系设计研究

为研究大跨度双联连续钢管混凝土拱桥的合理结构体系及中央拱座合理刚度,以主跨2×405 m渝湘复线双堡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析考虑自重、汽车荷载和基础沉降作用下,拱桥刚接、铰接、半刚性连接约束体系和不同中央拱座刚度对桥梁力学性能的影响。结果表明：自重、汽车荷载和基础沉降作用下各结构体系力学性能均满足规范要求。双刚接方案拱肋变形对称,结构受力良好,且构造简单、施工方便。中央拱座刚度从0.8EI(EI为原设计方案中央拱座截面刚度)增加至2.0EI,自重产生的最大变形基本不变,最大拉应力减小了0.33%,最大压应力减小了0.47%,结构力学性能改善效果不明显。双堡特大桥结构体系推荐采用双刚性连接,中央拱座合理刚度取值为0.8EI,全桥有限元计算结果表明,该结构体系的强度、刚度、稳定性均满足规范要求。     

大跨度三塔斜拉桥纵向约束体系设计研究

针对三塔斜拉桥温度效应显著、整体刚度不足的特点,以黄茅海大桥[主桥为(100+280+720+720+280+100) m独柱塔双索面三塔斜拉桥,采用分体钢箱梁]为背景,采用非线性时程分析方法,对比分析不同纵向约束体系下斜拉桥的静、动力响应。结果表明:中塔通过设置弹性索实现弹性约束,单侧弹性约束刚度6.5×10~5 kN/m,可起到塔梁固结的效果;在中塔采用弹性约束基础上,边塔采用纵向放松体系,每个边塔设置4个粘滞阻尼器[阻尼系数C为2 500 kN/(m/s)~α,速度指数α为0.3],明显改善了斜拉桥的静、动力响应;采用的中塔设置弹性约束-边塔设置阻尼器的组合结构体系,与全飘浮体系相比,梁端最大位移减小69%,边、中塔塔底弯矩分别减小40%、15%,与中塔固结体系相比,地震作用下组合结构体系梁端位移减小44%,中塔塔底弯矩减小51%,边塔塔底弯矩变化幅度较小,该组合结构体系合理。     

大跨四线铁路上承式钢桁拱桥拱上梁设计

大瑞铁路保山至瑞丽段采用跨度490m的上承式钢桁拱桥跨越怒江,该桥为高烈度地震区大跨度四线铁路桥,在桥上设站。对拱上梁的跨径、联孔、梁型和支座设置进行比选,确定拱上梁采用一联14×37.2m钢箱梁,拱上立柱采用钢结构双柱排架墩,钢箱梁与拱上立柱之间设置纵向固定支座以提高墩的纵向刚度。桥面总宽度为24.9m,分双幅对称设计,单幅钢箱梁采用双箱单室大悬臂结构。采用MIDAS Civil软件建立拱上钢箱梁局部空间板壳有限元模型进行结构分析,结果表明:大悬臂钢箱梁横向偏载效应较为明显,各支点反力由外向内依次减小,最不利状态下最小抗倾覆系数满足设计要求;钢箱梁应力、位移及疲劳验算均满足规范要求。     

宜昌香溪长江公路大桥主桥设计

宜昌香溪长江公路大桥主桥为钢桁架全推力中承式无铰拱桥,拱轴计算跨径为519m。拱肋采用空间变截面桁架结构,拱轴线采用悬链线形,拱轴系数为2.0。桁架拱采用2片主桁,主桁采用柏式桁架,主桁节点采用焊接整体节点。拱脚采用厚承压板格构+预应力的钢-混结合段构造。拱上立柱采用钢箱排架结构。桥面梁采用格子梁体系,在钢纵、横梁顶面布置焊钉与钢筋混凝土桥面板形成结合梁结构,桥面结构采用纵向部分固结+纵向限位+横向多点拉索减震的支承方式。吊杆采用整束挤压钢绞线吊杆。拱座采用分离式钢筋混凝土结构,拱座基础采用明挖扩大基础。上部结构安装采用斜拉扣挂、缆索吊装系统,拱肋主桁采用节段整体吊装,两岸对称悬臂拼装的方式架设。     

沪杭客运专线跨沪杭高速公路桥式方案研究

沪杭客运专线是沪昆客运专线的重要组成部分,在与沪杭高速公路斜交处拟以桥梁形式上跨该高速公路,综述了沪杭客运专线桥梁的桥式方案比选及结构体系研究。方案构思时选取了上承式拱桥、连续刚构、连续梁拱、V构4种桥式方案。由于上承式拱桥刚度大、行车条件优良,采用转体施工,施工期间对高速公路行车影响小,因此确定采用上承式拱桥方案。上承式拱桥结构可采用拱梁分离体系与拱梁固结体系,对2种结构体系的成桥过程及结构受力进行分析,分析结果表明:拱梁固结体系构造相对复杂,但结构受力更合理,施工更方便,优势较明显,因此该工程上承式拱桥确定采用拱梁固结体系。     

结构参数变化对斜靠式拱桥动力特性的影响

以广东省潮州市韩江北桥主跨钢管混凝土斜靠式拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,并考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土斜靠式拱桥动力计算的整体空间有限元计算模型;探讨了14种不同工况条件对桥梁动力特性的影响.计算结果表明:该钢管混凝土斜靠式拱桥为柔性结构,桥梁的竖向刚度相对较强,而钢管混凝土拱肋的面外刚度相对较弱;Ⅴ撑外端约束及系杆梁抗弯刚度的变化对该桥动力特性影响较小;稳定拱拱脚横向外移以及增加吊杆虽能增大该桥拱肋的横向面外刚度,但对全桥竖向及扭转刚度贡献不大;桥梁施工状态对该桥振型影响较大.     

成贵铁路宜宾金沙江公铁两用桥主桥钢箱系杆拱桥设计

成贵铁路宜宾金沙江公铁两用桥为山区公铁合建桥梁,主桥为(116+120+336+120+116)m双层桥面拱桥.336 m主拱采用拱墩固结、拱梁分离的钢箱系杆拱,拱轴线为抛物线,矢跨比为1/3.36,拱肋采用钢箱结构,2片拱肋中心间距28.5m.上层铁路桥面采用箱形边主梁、纵横梁体系的正交异性整体钢桥面板,主梁边箱内高...     

梁桥桥墩纵桥向计算长度系数研究

采用静力法建立墩底固结墩顶具有弹性约束的桥墩弯矩平衡微分方程,引入边界条件,得到在竖向临界荷载下桥墩的稳定方程为关于桥墩计算长度系数μ、墩顶纵向约束刚度与桥墩抗推刚度比m、墩顶扭转约束刚度与桥墩线刚度比n的超越方程。编制计算程序求得不同刚度比下桥墩计算长度系数的数值解,制成可供设计使用的计算表格并拟合了简化计算公式。计算结果表明:梁桥设置支座时,桥墩的计算长度系数为1.4～1.9;采用固结墩可以显著降低桥墩的计算长度系数,其最小值接近于1.0。     

下承式连续拱梁组合体系异型拱桥设计

宁海县宁东新城腾飞路下徐溪大桥主桥为25 m+80 m+25 m的空间三角形拱肋异型拱桥,是三跨连续钢箱梁与下承式拱的组合体系。三角形拱桥是目前新近发展的一种异型拱桥结构,该桥以独特的拱结构设计,让人感觉自然流畅,通过结构本身展现的力度感彰显了简洁、挺拔、刚劲有力的造型之美。拱肋为钢结构拱肋,采用全焊钢箱形截面,截面呈六边形布置;两片拱肋之间于顶部设置横向连系。主梁加劲梁采用纵横梁体系。吊索区标准节段长度为7.5 m,吊索均采用平行钢丝索。主墩采用柱式墩,桥台采用扶壁式桥台,均下接承台桩基。采用midas软件进行静力及稳定性分析,表明结构的强度、刚度及稳定性均符合规范受力要求。采用ANSYS有限元软件对构造受力复杂的局部关键节点区域进行有限元三维仿真分析可知,局部满足受力要求,结构设计合理。     

天水市藉口镇藉河大桥总体设计

天水市藉口镇藉河大桥主桥采用独塔双索面斜拉桥,边跨45 m+84 m,主跨155 m,主塔采用钢筋混凝土钻石形塔,主梁采用预应力混凝土边纵梁,该桥采用塔、梁、墩固结体系,辅助墩及过渡墩处设置减隔震型抗震支座。阐述了该桥总体设计时在孔跨布置、主梁、主塔、斜拉索、基础等方面的尺寸确定。对高烈度地区独塔斜拉桥的设计提供了宝贵的工程经验。