变截面钢板组合梁施工方案结构性能对比分析

为分析大跨径变截面钢板组合梁在施工阶段的结构受力性能,文中提出桥面板与钢主梁安装施工的3种不同方案并建立midas模型,实现对钢主梁、桥面板在施工阶段的应力变化分析和该结构在不同施工方案下的应力变形对比。结果表明:钢主梁合龙后间断安装桥面板的施工方案利于该结构的受力状态;同时,针对大跨径钢-混组合梁负弯矩区容易出现的桥面板拉应力超限问题,建议采用支点顶升的方法并分析理想顶升量,最终提出间断安装法结合支点顶升的施工优化思路。     

泉州湾跨海大桥钢混组合梁施工控制参数敏感性分析

泉州湾跨海大桥主桥为主跨400m的双塔分幅式组合梁斜拉桥,采用整体节段悬臂拼装架设,干拼法连接进行主梁节段施工。为研究结构参数对施工过程中结构响应的影响,指导施工控制,采用有限元法建立该桥计算模型,计算施工过程中桥塔弹性模量、钢梁弹性模量、桥面板弹性模量、钢梁重量、桥面板重量等参数对桥塔塔偏、主梁线形、桥面板应力和斜拉索索力的影响。研究结果表明,桥面板及钢梁重量对桥塔塔偏、主梁线形及斜拉索索力影响较大,钢梁弹性模量、桥面板弹性模量及桥面板重量则对混凝土桥面板应力有很大影响,施工过程中需重点控制敏感性参数。该桥采用基于分析结果确定的施工控制原则实施控制,主跨合龙后,成桥实测线形与理论线形、成桥实测索力与理论索力均满足施工控制目标值的要求。     

钢混组合连续箱梁桥负弯矩区设计研究

为有效改善连续钢混组合箱梁桥负弯矩区受力性能，以临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项目为工程案例，提出基于顶升工艺的连续钢混组合箱梁桥负弯矩区设计方法。对桥面板施工工序、支点顶升顺序、桥面板存放龄期等顶升设计参数展开研究，以期桥面板和钢梁达到良好的受力状态，并对结构线型进行了施工全过程监控。研究表明：皮尔格法可有效降低中支点桥面板拉应力，降低幅值达60%；支点顶升顺序会显著影响桥面板预压应力效果，各支点桥面板预压应力均匀是评价顶升顺序的重要技术指标；随着桥面板存放龄期的增长，其裂缝宽度明显减小。临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项目的建成是基于顶升工艺的连续钢混组合箱梁桥在市政桥梁工程领域的一次成功尝试，其负弯矩区设计思路、设计参数取值可对国内钢混组合桥梁的大规模建造提供很好的借鉴意义。     

后期收缩徐变对结合梁斜拉桥受力影响研究

为了探究混凝土后期收缩徐变对大跨度结合梁斜拉桥受力的影响规律,以赤壁长江公路大桥为工程背景,采用桥梁结构设计与施工控制计算软件BDCMS进行受力计算,选取控制截面对比分析,发现混凝土后期收缩徐变会使桥塔发生竖向变形和偏转,主梁发生内力应力重分布,桥面板轴力减小,钢主梁轴力增大,但总轴力基本不变;主梁弯矩在墩塔位置变化较大,受轴力变化量和挠度影响明显;主梁应力在墩塔和中跨跨中处变化明显,桥面板应力减小,钢主梁应力增大,平均变化率为20％左右.     

独塔四索面空间异型斜拉桥的施工监控计算

宁波外滩大桥主桥采用独塔四索面空间异型斜拉桥结构,跨径布置为(225+82+30)m。为确保该桥施工安全,通过对结构受力模式的分析,明确了前塔柱竖拼竖转法施工、桥塔的弯矩、后锚点的安全及主梁行车舒适性是控制的重点。采用MIDAS Civil仿真该桥施工全过程,计算结果表明,该桥桥塔、主梁、斜拉索及后锚点在整个施工过程中均满足规范要求,且均存在一定的安全储备。通过监控参数对主梁竖向变形幅度的敏感性分析,确定施工监控时以控制斜拉索索力为主的原则。     

钢-混组合连续梁桥中支点顶升施工过程受力分析

支点顶升法是钢-混组合连续梁桥对负弯矩区桥面板施加预压应力的方式之一,以嘉兴中环快速路主线高架设计案例为例,研究了不同顶升量对钢-混组合连续梁桥在施工过程和成桥后受力的影响规律,在满足结构耐久性要求的前提下,分析了不同跨径钢-混组合连续梁桥的最优顶升量,可为今后类似项目提供参考.     

连续钢板组合梁力学性能研究

为了解连续钢板组合梁力学性能特点,并改善其负弯矩区易开裂的状况,以长沙至益阳段高速公路扩容工程4×30m连续钢板组合梁桥为背景,采用ANSYS软件建立组合梁有限元模型,分析组合梁结构施工过程及成桥阶段的应力分布,研究支点负弯矩区桥面板裂缝控制措施。结果表明,施工阶段简支状态下,连续钢板组合梁混凝土桥面板基本处于受压状态,钢梁跨中最大Von Mises应力约为70.5MPa,翼缘焊钉顺桥向剪力从跨中向两侧支点逐渐增加,最大值12kN;汽车活载作用下,墩顶处混凝土桥面板顺桥向最大拉应力为2.9MPa,钢梁最大Von Mises应力约为64.6 MPa,焊钉顺桥向剪力峰值约为22kN。采用调整施工顺序、墩顶区现浇微膨胀纤维混凝土、加强负弯矩区纵筋配置等措施有效调整了结构应力分布,减小负弯矩区的裂缝宽度。     

钢板组合梁桥面板预应力参数分析及优化

针对双工钢板组合梁桥,开展负弯矩区桥面板预压应力的影响参数研究,探索提高预压应力的设计与施工方法。通过建立实体有限元模型,对比分析各参数情况下成桥状态与徐变30年后的状态,研究表明:剪力连接件在常规设计情况下,对成桥应力影响较小;墩顶取消剪力连接件、纵向缩小墩中心线两侧剪力连接件的距离,将通长束优化为墩顶束,可以提高桥面板永存预压应力,提升幅度0.3～0.8MPa;支点预顶升回落的工艺可以大幅度提高成桥应力及永存预压应力,提升幅度2MPa左右。研究结论可用于双工钢板组合梁的设计优化。     

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。     

钢与预应力混凝土后结合法组合梁的受力特性研究

为了明确大跨度后结合预应力组合梁桥的受力性能,以一主跨70 m的预应力组合梁桥为例,采用空间有限元模型详细模拟了组合梁的施工过程,计算从施工到成桥初期及长期运营情况下组合梁的受力情况。计算结果表明：中支点钢梁上翼缘和底板在施工阶段的最大应力分别为118 MPa和-133 MPa,后结合法和顶升/回落法在中支点混凝土桥面板内产生7.33～10.33 MPa的预压应力储备;中支点钢梁上翼缘和底板在短期运营阶段的最大应力分别增长了22 MPa和13 MPa,而中支点混凝土桥面板在曲线外侧的边缘只剩下3.33 MPa的预压应力储备,满足全预应力状态的要求;在第10年的长期运营阶段,中支点钢梁上翼缘和主跨跨中钢底板的最大拉应力分别减少17%和35%,中支点钢底板和主跨跨中钢梁上翼缘的最大压应力分别增加10%和42%。收缩徐变在长期运营阶段降低负弯矩区混凝土桥面板的预压应力储备,负弯矩区混凝土桥面板在运营第2年由全预应力构件变成A类部分预应力构件,在运营第13年变成B类部分预应力构件。     

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响。结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体系降温将引起全桥主梁下挠,体系升温效应相反,最大背索索力变化为成桥索力的6.1%;日照温差下桥塔以横向弯曲为主,纵向偏位较小,对主梁线形、斜拉索索力影响较小;索梁(塔)负温差下有索区主梁发生向上位移、背索索力增大,正温差下相反,对桥塔偏位基本不影响。     

斜拉桥拉压弹性支座研发及应用

针对大跨度钢混组合斜拉桥中辅助墩处主梁负弯矩区桥面板易受拉开裂问题，研发了一种拉压弹性支座，采用竖向弹性支撑体系改善主梁负弯矩区受力状况。介绍了拉压弹性支座结构形式、功能原理及恢复力模型，并通过拟静力试验验证了支座竖向压缩性能、拉伸性能及水平滞回性能。最后，结合一实际工程案例，分析了拉压弹性支座竖向刚度对辅助墩处主梁负弯矩区弯矩响应的影响规律。结果表明，采用合适刚度的弹性支撑体系可以有效改善主梁负弯矩区受力状况。     

杨泗港快速通道青菱段跨铁路斜拉桥施工控制

杨泗港快速通道青菱段跨铁路斜拉桥为半飘浮体系双塔钢箱梁斜拉桥,桥面宽44 m,跨越既有铁路采用转体法施工,转体长248 m,转体重达18 500 t。转体前进行不平衡称配重,确定平衡状态参数,确保主桥转体过程中的稳定性。施工过程中,控制钢箱梁拼装线形精度,使其转体后满足成桥目标状态;结合有限元分析,对主梁和桥塔最不利控制截面的内力及斜拉索索力进行控制,及时修正实际施工状态,保证成桥线形、结构内力和斜拉索索力满足设计要求。结果表明:成桥后主梁高程与设计值吻合良好;主梁应力为-22.6～-6.2 MPa;桥塔应力为-6.6～-3.9 MPa;斜拉索索力偏差小于10%;成桥线形和结构内力均满足设计要求。     

文山马鹿塘特大桥主桥设计关键技术

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63) m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥梁桥隧顺接采用双线分离设计,避免了桥梁整体加宽或设置整体式大跨隧道,同时缩短了连拱隧道长度。为降低汽车、温度和风等荷载作用下的结构响应,在塔梁间设置了弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系,静、动力作用下梁端位移分别下降37.4%和35.9%、桥塔塔柱底纵向弯矩分别降低19%和20%,静力作用下钢主梁应力减小约30 MPa、桥面板抗裂应力储备提高1.13 MPa。辅助墩墩顶主梁采用10 cm落梁设计,墩顶组合梁桥面板抗裂应力储备提升117.7%,且其它主体结构受力未发生显著变化。组合梁采用双节段循环施工方案,有效缩短了主梁施工工期。     

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。     

跨运营线高速铁路拱塔斜拉桥上部结构施工控制关键技术

新建常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路桥为(32.7+90+90+32.7) m空间双索面钢拱塔钢-混结合梁斜拉桥，以18°小角度跨越既有高铁运营线路。该桥采用先拱后梁方案施工，其中，桥塔采用先竖转再跨线平转法施工，钢主梁采用拖拉法跨线施工。为确保成桥线形和应力满足设计要求，采用MIDAS Civil软件建立有限元模型，对拱塔竖转与跨线平转、钢主梁跨线拖拉、斜拉索张拉及混凝土桥面板浇筑进行施工模拟，提出拱塔顶推力及无应力线形、钢主梁临时扣塔结构与扣索力、混凝土桥面板分段施工、斜拉索三次张拉等控制技术，并将施工中拱塔与主梁的实测应力、线形与理论值进行对比分析。结果表明：拱塔转体施工过程中，拱塔线形与应力实测值与理论值吻合良好；钢主梁拖拉合龙精度控制良好；混凝土桥面板浇筑、斜拉索张拉后，主梁和拱塔的应力、线形实测值与理论值误差均在合理范围内，桥面标高满足无砟轨道铺设精度要求；铺轨后，拱塔和主梁的线形与应力、斜拉索索力等各项指标均良好，大桥整体施工控制精度良好。     

武汉二七长江大桥6×90m钢-混组合连续梁设计

为满足武汉二七长江大桥非通航孔深水区行洪、景观等要求,采用结构简单、受力合理及施工便捷的设计思路对非通航孔深水区桥梁进行设计。该深水区桥梁采用6×90m钢-混组合连续梁结构,主梁由下层的钢槽梁和上层的预制混凝土桥面板通过剪力钉连接而成。综合考虑施工环境及多种方法的优缺点,并通过计算确定采用升降主墩及临时墩支承高度的方法降低支点负弯矩区混凝土桥面板拉应力;预制桥面板按带裂缝工作的钢筋混凝土构件设计,横向为整体;从便于施工的角度细化了钢槽梁的构造;桥面板与钢槽梁间采用纵向结合方式,剪力钉数量根据受力变化范围分段布置。     

大跨度混合梁斜拉桥施工控制关键技术

江顺大桥主桥为主跨700m的双塔双索面混合梁斜拉桥,该桥钢箱梁采用悬臂拼装施工,边跨预应力混凝土箱梁采用支架现浇法施工。为保证成桥后的线形及内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥杆系有限元模型,并基于无应力状态法对该桥进行施工控制。在施工控制中,采取了桥塔应力及线形控制、塔内斜拉索锚固块预抬量及钢锚梁预抬量控制、主梁的钢箱梁制造线形及施工线形控制、斜拉索的下料长度及施工中斜拉索索力控制等关键控制技术。成桥后对桥塔应力和偏位、主梁测点高程、斜拉索索力的实测值与理论值进行对比分析,结果表明:以上各数据的实测值与理论值均吻合较好,误差均在合理范围内,满足设计要求,成桥状态良好。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

全体外预应力节段梁桥使用性能足尺模型试验

芜湖长江公路二桥引桥首次采用全体外预应力节段预制拼装连续梁桥,为明确结构使用阶段受力性能,进行足尺模型试验研究。试验以"1跨+1/3跨"结构作为足尺模型试验梁,对跨中最大正弯矩、支点最大负弯矩及支点最大扭矩工况下主梁变形、关键截面应力及转向块等构件的受力状态进行分析。结果表明:在使用阶段跨中最大正弯矩、支点最大负弯矩及最大扭转状态下,试验梁各测试断面均未发生开裂,具有良好的抗裂性;结构的应力及变形响应与理论计算值较吻合,处于弹性工作状态且受力状态良好;墩顶横梁及转向块结构使用阶段工作性能良好。