连续刚构桥施工过程中腹板裂缝检测与研究

研究目的:针对某大跨预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中腹板开裂的问题,对该桥主桥腹板所有裂缝进行全面检查,完成可查裂缝宽度、深度的检测。通过归纳总结裂缝的分布特征,利用有限元分析软件ANSYS建立开裂混凝土节段的空间模型,结合腹板开裂相关理论,分析腹板开裂的原因,探究裂缝分布规律。研究结论:(1)腹板两侧的裂缝基本对称于箱梁纵轴线,较多出现在腹板内侧,与腹板下弯束的布置位置、方向符合程度较高;(2)有限元分析结果表明,腹板下弯束及其锚固点周围的部分区域主拉应力超过混凝土抗拉强度设计值,且该区域基本沿预应力束分布;(3)该腹板裂缝属于主拉应力裂缝,过大拉应力主要来源于预应力束径向力、箱梁空间效应产生的次拉力以及锚固应力扰动区的横向拉应力;(4)设计者应重视箱梁横向应力和空间效应,必要时对复杂受力区域进行精细的局部分析,以保证主拉应力不超过限值;(5)本研究成果可为预应力混凝土连续刚构桥的相关设计及施工提供参考借鉴。     

扁平超宽连续箱梁桥空间受力性能分析与研究

扁平超宽箱梁桥由于具有较大的宽跨比,其受力性能呈现明显的空间效应,通常的单梁模型计算已不能满足设计的精度要求,主要体现在宽箱梁各腹板纵向受力的差异性以及明显的剪力滞效应,同时由于大宽跨比使得横向预应力的作用不仅增加了顶板的压应力,也使得整体箱梁截面下缘出现拉应力,造成边腹板底部纵向裂缝,这些都给宽箱梁的设计带来了不利。因此为研究宽箱梁的空间效应,本文运用ANSYS有限元软件建立了全桥实体模型,计算了各腹板纵向受力差异及剪力滞效应,以及横向预应力对箱梁横向受力的影响,得到了一些有益的结论,为设计人员提供一定的参考。     

兰新二线风区槽形梁设计分析

结合兰新二线风区16 m槽形梁的设计,进行三维有限元结构分析。受高速铁路建筑界限的限制,本结构受压区宽度较小且两侧腹板应力分布不均匀,施工吊装时腹板上缘容易受拉破坏,运营阶段容易受压破坏;受线间距限制,活载偏向内侧,对宽度较小的内侧腹板更加不利。采用实体单元建立模型,通过桁架单元模拟预应力效应,分析ZK标准活载下槽形梁的空间特性,研究结论为:全桥纵向为全预应力结构,不适用杆系结构进行分析,道床板横向存在拉应力,最大值在支点下缘,应采取增加端横梁或配置受力筋措施,槽形梁竖向刚度满足设计规范要求,腹板限制了道床板的横向弯曲,减小了中线处的横向弯矩。     

轨道交通U形梁横向预应力的设计研究

国内已建轨道交通U形梁底板横向均为允许开裂的普通钢筋混凝土结构。为避免底板出现裂缝,提高结构刚度和耐久性,进行U形梁横向预应力的应用研究。针对U形梁为开口薄壁结构、腹板和底板平滑过渡的构造特点,横向预应力采用管道尺寸小的扁锚后张法有黏接预应力,沿两侧腹板和底板呈环向布置。利用空间三维实体有限元模型对轨道梁进行应力分析,计算表明,对于B型列车荷载,当横向预应力筋规格为BM15-2、纵向按1 m的间距布置时,底板应力分布均匀,并满足允许混凝土出现拉应力但不允许开裂的受力要求。横向预应力筋构造布置避开纵向预应力筋、声屏障预埋件等。后张法横向预应力施工不增加张拉台座的施工时间,不影响工期。采用单端张拉、相邻钢束交错张拉的方式,可减少张拉工作量。该U形梁已应用于宁波机场路南延工程,并完成设计、施工。     

重庆地铁六号线高架段(40+64+64+40)m连续刚构桥的设计

着重介绍了重庆地铁六号线高架段(40+64+64+40)m单线连续刚构的设计,包括桥式选择、结构尺寸拟定、预应力筋布置、结构静动力计算等。通过计算对连续刚构的结构问题进行了分析,特别对其横向刚度问题进行了探讨。设计研究表明:连续刚构具有结构受力性能好、变形小等特点,因而在实际设计中可以大力推广。     

龙烟铁路单线(60+100+60)m连续梁设计

单线铁路大跨连续箱梁因具有受力大而截面尺寸小的特点,导致体内纵、竖向钢束布置空间有限,增加了桥梁设计的难度。以龙烟线(60+100+60)m连续梁为例,旨在总结单线铁路大跨连续箱梁的设计思路、方法及经验。结合已有的设计经验,拟定结构几何尺寸和材料类型,布置预应力钢筋;采用BSAS及Midas Civil软件分别对结构进行纵向及横向计算。计算分析表明,通过合理的布置纵、竖向预应力钢束,单线铁路(60+100+60)m大跨连续梁的设计是可行的,并对设计经验进行总结。     

复杂条件下顶推小半径连续弯梁设计研究

研究目的:小半径连续弯梁位于变曲率平曲线上,同时纵断面位于竖曲线范围,采用顶推法施工,结构受力复杂,设计施工难度大。本文以朔山铁路32 m+48 m+32 m预应力混凝土连续梁为背景,对采用顶推法施工的弯梁结构受力分析、平竖曲线顶推构造处理措施、桥墩结构尺寸及检算等关键设计问题进行深入研究,以保证顶推施工的可行性和安全性。研究结论:(1)小半径曲线预应力混凝土连续梁采用顶推法施工,应建立空间模型进行结构受力分析,顶推施工过程中应考虑牵引力、导向力、纠偏力引起的主梁水平横向弯矩;(2)顶推梁宜位于平坡或同一坡度上,当主梁位于竖曲线上时,应结合具体情况选择处理方案,对于矢高较小的情况,建议竖向曲梁直做;(3)变曲率小半径曲梁顶推过程中,应根据各控制施工阶段确定主梁在各墩顶的横向偏移值,以确定墩顶滑道及桥墩结构尺寸;(4)弯梁顶推施工过程中,桥墩承受较大的纵横向水平力及弯矩,应对桥墩的强度、刚度进行检算,铁路桥一般采用结构尺寸较大的实体墩,具有足够的抗推刚度,不会发生公路桥柔性墩顶推梁时的爬行状况;(5)本研究成果对今后复杂条件下顶推桥梁设计具有一定的指导意义。     

基于叶溪河大桥的配索方案对比研究

大跨预应力混凝土连续箱梁桥采用纵向直线预应力和竖向预应力相结合,取消下弯索,施工方便;但竖向预应力筋基本是粗短的螺纹钢筋,本身有效预应力很不可靠,主拉应力实际上不能完全抵消,腹板截面容易出现斜裂缝,影响结构的使用寿命。曲线预应力索较长,后期预应力损失较小;叶溪河大桥采用了主要依靠曲线预应力抵抗主拉应力和竖向预应力作为安全储备的配索方式,大桥从修建到竣工两年内没有出现斜裂缝,实测和分析表明其有效预应力可靠性高,在设计和施工中应加以推广。     

预应力混凝土斜交连续箱梁设计

研究目的:娄底市共荣路上跨娄邵铁路采用(25+40+25)m预应力混凝土斜交连续箱梁,斜交角度为55°,支架现浇施工方法。由于该梁桥面较宽,斜交角度较大,为了对实际结构进行更准确的模拟,本文采用空间梁格及平面单梁两种有限元分析方法对预应力混凝土斜交连续梁进行对比分析研究。研究结论:(1)为方便预应力混凝土斜交连续梁设计,建议采用单梁法设计,空间梁格法进行验证;(2)大角度斜交连续梁跨中最大正弯矩和中支点负弯矩在恒载作用下均小于正桥,但剪滞效应比正交箱梁更为显著,设计时必须充分考虑其剪滞效应;(3)斜交连续梁钝角边侧支点反力比锐角边侧支点反力要大15%左右,设计时特别注意支座的选择及下部结构设计;(4)为增加各箱室之间横向刚度,建议在边跨及中跨设置几道横隔板;箱内可采用两次倒角使其不出现锐角,以消除应力集中现象;梁体建议采用全预应力结构设计,并将梁体普通钢筋适当加强;(5)本研究结论可为预应力混凝土大跨度斜交连续梁桥设计提供参考。     

160m跨预应力混凝土连续刚构箱梁加固设计

研究目的:根据连续刚构箱梁病害,采用正确的加固方法,以保证桥梁结构安全使用.研究结论:由于端跨边支座附近、边跨及中跨(1/4～3/4)L段腹板的开裂降低了截面的刚度和强度,加固措施必须能够补强病害截面的刚度和强度,且方案切实可行、经济牢靠;通过计算对比,裂缝出现前后桥跨结构内力值变化幅度较小;由于竖向预应力损失过大,部分截面抗剪强度接近或低于最不利剪力设计值,使得桥跨结构的运营存在较大的安全隐患.必须及时补强由于竖向预应力损失而带来的抗剪强度的损失;本加固设计利用反推的算法,通过局部加厚腹板和粘贴钢板的方式,充分补强了由于连续刚构箱病害以及竖向预应力损失所带来的梁体截面刚度与强度的降低.     

呼准铁路黄河特大桥刚构连续梁设计关键技术研究

呼准铁路黄河特大桥主桥采用高墩、长联、大跨刚构连续梁的结构形式,为了确保结构设计安全,需要解决以下关键技术问题:选择合龙顺序、确定合龙顶力、减小梁体徐变下挠、解决梁端和支座处较大的水平位移等。结构设计时运用有限元程序对主桥进行了整体静力分析、箱梁横向环框计算、桥墩罕遇地震延性分析以及车桥耦合动力仿真分析等详细计算,确定主桥为2个固结墩;采用先合龙次中跨、再次边跨、然后边跨、最后中跨的合龙顺序;在设计条件下采用9 000 kN的跨中合龙顶力;通过调整钢束张拉顺序、二期恒载上桥时间以及预留体外预应力束等措施解决大跨梁的徐变下挠;通过设置梁端大位移伸缩装置及大位移活动支座适应梁体较大的水平位移。结果证明刚构连续梁的结构受力和变形均满足规范要求。     

重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

万州长江大桥钢桁拱系杆梁桥架设技术

万州长江铁路大桥采用刚性拱柔性梁的新型桁拱结构。针对大桥架设工序复杂、技术难度大等特点,采用边跨168 m钢梁在膺架上拼装及半悬臂拼装,中跨360 m钢梁利用吊索塔架辅助双向全悬臂架设、跨中合拢的方法进行拼装。钢梁架设由既可以在平弦上进行钢梁架设、又可以在斜坡上行走架设钢桁拱的架梁吊机完成。桥梁架设的关键技术及创新点包括:边跨钢梁临时支墩设计及施工、吊索塔架设计及施工、斜爬式架梁吊机设计及施工、墩顶纵横移设备布置、边跨钢梁端部压重施工、跨中桁拱及系杆合拢等。     

100m跨连续梁高支架设计与施工

黑石大桥第三联为66/60m+100m+66/60m变截面预应力混凝土连续箱梁,最高墩高38.5 m。为保证高墩大跨度桥梁现浇梁的施工安全与质量,支架采用螺旋钢管+贝雷桁架+碗扣式脚手架组合支架设计,通过对组合支架结构进行优化组合,确定了一个经济合理,安全可靠的支架方案。实践证明,该支架设计可为同类桥梁施工提供参考经验。     

重载铁路混凝土梁常见病害分析及处理对策研究

以朔黄铁路近2000孔混凝土梁为研究对象,开展重载运输对既有铁路混凝土梁的影响分析、常见病害统计及原因分析,并提出相应的加固处理对策。结果表明:重载运输导致桥梁结构主梁、墩台基础、支座等结构横向、竖向和纵向受力大幅增加,活载储备量降低,振动和疲劳加剧,进而引起混凝土梁体开裂、挠度过大、横向振动加剧、梁端顶死等一系列病害大量出现并迅速扩展,轴重和运量的大幅提高是病害快速出现和发展的直接原因,通过采取体外预应力加固、辅助钢梁加固和裂缝灌封等措施,可以达到提高混凝土梁结构承载能力、抗裂性能和耐久性能的目的。     

支座摩阻效应对大跨长联连续梁桥地震反应的影响分析

为了解支座摩阻效应对长联大跨连续梁桥地震反应的影响,并得出可应用于工程的相应简化计算方法,以处于高烈度区的某铁路大跨长联连续梁为工程背景,按照不计与计入活动支座摩阻效应两种工况,利用Midas/Civil软件建立结构的三维空间杆件模型,并选用软件中的两种双线性理想弹塑性单元模拟支座的摩阻,采用非线性时程分析方法,对结构进行多遇地震下的地震反应分析。分析结果表明,对于这种设置1个固定墩的大跨长联连续梁结构,是否计入活动墩的支座摩阻效应对固定墩的设计影响很大,设计中需要考虑活动墩的支座摩阻。对于此类结构采用反应谱法进行多遇地震下的抗震计算时,活动墩顶的水平地震力可以直接用支座承受的竖向力乘以给定的支座摩阻系数,固定墩顶的水平力用反应谱计算值减掉活动墩水平摩擦力之和的0.8倍,可以满足工程设计精度要求。     

1-80m混凝土系杆拱有限元分析研究

研究目的:贵广铁路黄沙河桥采用1-80 m预应力混凝土系杆拱桥,系国内最大跨度的预应力混凝土系杆拱桥(混凝土拱肋),其箱宽较宽,采用单向多室结构。有效宽度、边中腹板厚度比例等均没有规范依据可查,横向环框简化计算模型没有相关的依据。本文利用midas FEA软件对80m系杆拱桥进行实体计算分析,确保结构安全,并对结构尺寸、钢束布置等进行一些探讨。研究结论:梁部的混凝土应力处于合理的水平,结构安全可靠;拱脚位置梁体正应力横向分布不均匀,远离拱脚的梁体截面正应力分布较为均匀;多腹板以及密横隔板形成的纵横向隔板体系增强了梁部结构整体性,箱梁横向位移差最大值仅仅为0.51 mm;设置拱脚竖向预应力能够有效减少拱脚与梁体交界面混凝土的主拉应力,增强交接面的抗剪能力,是必须的。     

连续梁桥上无缝道岔合理化布置研究

为了进一步研究连续梁桥上无缝道岔-梁-墩合理布置形式,基于梁轨相互作用关系,建立了"岔-板-桥-墩"一体化空间计算模型,并鳊制了相应程序.计算分析表明:连续梁跨度应适中,建议取为32 m+48 m+32 m的一联三跨连续梁,岔前或岔后距离梁端宜在20 m以上,固定支座宜布置在连续梁中间跨的两端,尽可能离岔心近一些.在需要增大桥墩刚度且又难以实现时,可考虑将连续梁相邻桥墩支座设置成双固定支座,这样同时可以起到减小桥上无缝道岔受力与变形的作用.     

步履式顶推跨铁路钢箱梁施工技术

结合沈阳绕城高速公路后丁香大桥钢箱梁的施工,对步履式顶推法施工中的钢箱梁拼装平台的搭设、钢箱梁的拼装、临时墩设置、导梁拼装、顶推设备布设、顶推步骤及落梁作了简单叙述,并对顶推施工中的注意事项、控制措施、控制的重难点等进行了详细介绍,可为今后同类型桥梁的施工提供参考。     

福平铁路乌龙江(144+288+144)m部分斜拉桥主桥设计

福平铁路乌龙江特大桥主桥采用双塔双索面预应力混凝土部分斜拉桥,孔跨布置为(144+288+144)m。上部结构采用单箱双室混凝土连续箱梁,双柱式桥塔,斜拉索、索塔采用分丝管索鞍连接,下部结构采用双薄壁墩,钻孔桩基础。采用有限元分析及模型试验等方法,进行主桥整体静力计算、局部应力计算,抗震、抗风、风车桥等动力分析。结果表明:该桥在施工和运营阶段的各项指标均满足规范要求,结构安全可靠,桥梁具有良好动力、抗风、抗震性能。同时与梁拱组合结构相比有较好的经济性,可为类似结构提供参考。