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。     

多塔矮塔斜拉桥合龙顶推力多目标优化研究

刚构体系多塔矮塔斜拉桥可通过在主梁合龙前施加顶推力使桥墩向边跨侧预偏,以减小主梁收缩徐变对桥墩受力的影响。将成桥状态下的桥墩应力作为目标函数,设置约束方程控制合龙施工时的桥墩应力,利用多目标线性规划方法确定合龙顶推力。计算结果表明,采用迭代计算可考虑顶推力对混凝土收缩徐变的影响,得到的合龙顶推力可使运营阶段桥墩截面拉应力最小;合龙顶推力将改变结构的应力状态,其对主梁应力状态的影响很小,但对桥墩的应力状态改变较大,由此而产生的徐变效应不能忽略;墩底约束刚度对最优顶推力的确定有一定影响,在实际顶推合龙前应进行试顶推以修正模型的墩底约束刚度。     

城市立交桥设计中的几个问题探讨

本文阐述了城市立交应遵循的桥梁美学原理，并介绍了在众多城市立交工程中广泛采用的几种墩型和墩型截面纵横比例的选择，墩顶“允许”水平位移采用的的建议值。分析了隐式桥墩盖梁纵桥向斜截面强度问题、变高度长悬臂桥墩盖梁抗剪问题、连续桥面墩顶水平力分配的设想。     

大跨径连续刚构桥中跨合龙顶推力研究

总结大跨度连续刚构桥合龙段施工的影响因素及中跨合龙顶推力计算方法,并针对黔江某特大预应力连续刚构桥进行顶推力及顶推位移计算。采用有限元分析方法,分析中跨顶推合龙施工对该桥梁在恒载作用和10 a收缩徐变作用下的主梁跨中挠度、主梁应力、主墩的弯矩及应力状态的影响,证明顶推合龙施工的合理性及正确性。分析结果表明:顶推施工能改善桥墩长期受力状态,避免桥墩墩底出现拉应力,配合预拱度设置,能够有效解决跨中下挠的病害。最后,验证了针对本桥所计算出来的顶推力及顶推位移能满足安全施工及运营阶段的正常使用。     

三门峡黄河公铁两用桥钢桁梁顶推动力学分析

研究目的:有关钢桁梁顶推施工的研究大多局限于杆系有限元的静力学分析,然而钢梁顶推是一个动态过程,桥墩-钢梁-滑块-滑道梁相互作用成为三维空间体系,力学机制复杂,目前对顶推动态过程的计算分析较为少见。鉴于此,本文采用数值模拟和试验监控相结合的手段,对三门峡黄河公铁两用桥钢梁顶推过程进行动力学分析,以便明确各细部结构的受力状况,为主体结构的安全施工提供技术保障。研究结论:(1)顶推过程中墩身承受交替变化的拉/压应力,初始阶段的拉应力和变形较大,随着向托梁中部顶推,桥墩拉应力和变形减小,易开裂区向弧形帽梁底部扩展;(2)滑道梁的应力和变形随着滑块接近托梁中部逐渐减小且分布趋于均匀,最大应力出现在腹板与加劲肋连接位置;(3)滑块在顶推初始阶段出现类似"爬坡"的现象,与滑道梁接触面的受力、变形不均匀,且存在静-动摩擦系数的转变,导致桥墩在顶推开始时刻承受一定水平力;(4)本文研究可用于指导高墩多跨连续钢桁梁的顶推施工。     

重载铁路大跨刚构桥-轨道系统碰撞效应研究

为研究碰撞效应对重载铁路大跨连续刚构桥与轨道系统地震响应的影响,建立考虑碰撞的重载大跨连续刚构桥与轨道系统一体化仿真模型。以某4-32 m简支梁+(108+180+108)m连续刚构桥+4-32 m简支梁为例,研究碰撞效应对系统受力特性的影响,并探讨地震强度、碰撞单元刚度、梁端间距和小阻力扣件布置方案对碰撞效应和系统受力特性的影响。研究结果表明:钢轨地震应力最大值发生在简支梁与刚构桥交接处,刚构桥桥墩承受较大的墩顶水平力,考虑碰撞时的墩顶水平力最大值较忽略碰撞减少34.2%;增大地震强度,可显著增强碰撞效应,同时也使钢轨应力和墩顶水平力增大;增大碰撞单元刚度使梁体间的碰撞力增大,同时钢轨应力也有小幅度的减小;增大梁端间距使碰撞次数减小,但钢轨应力和墩顶水平力最大值均增大;布置小阻力扣件会减弱桥与轨道的非线性约束,碰撞效应加强,布置小阻力扣件路段的钢轨应力迅速减小,全线布置小阻力扣件较全线有砟轨道钢轨应力最大值减少了42.0%。     

重庆鹅公岩轨道交通悬索桥边跨钢箱梁顶推施工技术

根据大桥结构特点及桥址处施工条件,重庆鹅公岩轨道交通专用悬索桥边跨钢箱梁施工采用步履式顶推方案。根据顶推施工需要,在两边跨设置临时墩、导梁等临时设施。顶推过程中,通过控制顶推装置起顶力调整临时墩支撑反力,通过设置配重等措施保证主梁抗倾覆稳定性,通过增大梁底支撑面积保证钢箱梁腹板局部稳定性。经研究和实际施工验证,通过提高顶推装置同步性精度和选取适当的临时墩纵向刚度,可减小顶推过程中的水平力。为避免竖向反力过大,施工时需严格控制各顶推装置起顶力。     

基于抗震设计的新型高墩构造比选——以黄韩侯铁路纵目沟特大桥105m高主墩为例

黄韩侯铁路纵目沟特大桥主桥位于湿陷性黄土沟壑区,5号主墩墩高105 m,为保证结构设计安全、提高抗震性能、减小基础设计难度,采用新型柱板式空心墩。该墩型需进行概念设计、构造和刚度比选,总体上把握桥墩性能。采用Midas/Civil软件,对墩柱截面形式采用圆形、正八边形、正四边形进行同精度比选,对墩柱内切圆半径进行比选,对墩身外轮廓线形进行比选。计算结果显示:结构一阶纵向周期均接近2.1 s,一阶横向周期略大于1.8 s。比选结果表明:主墩采用3道横梁,墩柱采用正四边形截面形式,满足行车要求、施工最便捷、质量最易保证;距离墩顶30 m高度范围采用等截面直线段设计,以下75 m采用1.6次抛物线设计,能有效节省工期和施工模板。该新型桥墩的成功实施,填补了我国铁路格构式桥墩设计的空白,为高烈度地震区高墩大跨桥梁设计起到很好的借鉴作用。     

墩高受限时装配式组合连续刚构桥墩梁固结构造及性能研究

针对桥墩高度有限的装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥,为尽量减少墩底出现水平力,在分析结构构造特点和各施工阶段受力行为的基础上,提出了适应于矮墩的墩梁固结构造:利用钢牛腿和墩顶预埋钢板传递施工阶段和运营阶段竖向力;利用抗推挡块抵抗运营阶段水平力,并通过预埋于墩顶钢板下的群钉传递此水平力;利用精轧螺纹钢筋作为安全措施抵抗意外情况下出现的边中跨不平衡拉拔力,保证桥梁安全受力。以实体工程为例,通过有限元方法建立全桥分析模型,分析了桥墩从施工到成桥的力学行为,同时对挡块预埋件式墩梁固结构造进行精细化建模分析。结果表明:与传统的墩梁固结方式相比,该构造可明显降低墩底拉应力,优化墩高受限时钢桁-混凝土组合连续钢构桥墩受力性能,可为桁架连续刚构桥提供参考。     

圆端形变截面薄壁空心墩技术在新疆桥梁施工中的应用

结合精（河）伊（宁）霍（尔果斯）铁路敖包特大桥施工中采用圆端形变截面薄壁空心墩技术的成功实例，通过分析其技术特点，介绍薄壁空心桥墩爬模构造、施工工艺、施工操作重点和施工质量标准，并提出环境保护措施。该施工技术简单，施工机具、人员投入少，可缩短工期，质量安全有保障，对新疆后续铁路同类桥梁建设施工具有指导作用。关键词：圆端形变截面薄壁空心墩；桥梁施工；爬模；铁路敖包特大桥     

鲁南高速铁路跨线桥顶推与转体结合施工技术

鲁南高速铁路高上1号特大桥上跨京沪高速铁路施工难度较大，本文提出了一种支撑体系平移顶推与转体相结合的跨线桥施工方法。首先施工转体结构；然后进行顶推施工，在距离高速铁路30 m以外的工位搭设支撑体系，再顶推支撑体系至主墩区域进行梁体混凝土浇筑；最后进行转体施工，使主梁就位、全桥贯通。顶推和转体结合施工确保了桥梁顺利跨越京沪高速铁路，显著减轻了对既有线行车的干扰，降低了安全风险，缩短了工期。     

后加预应力拉索加固铁路桥梁的力学性能研究

研究目的:针对铁路桥梁横向刚度不足的问题,提出一种后加预应力拉索快速加固铁路桥梁的方法。该方法不影响列车的正常运行,可以明显缩短加固施工周期,减小运输损失,保障整条线路的安全运营。本文主要研究拉索布置位置、拉索初应力、拉索布置角度对铁路桥梁动力性能的影响,并给出相应的工程建议值。研究结论:(1)布置的拉索层数越多,桥墩横向一阶频率提高得越多;拉索应优先布置在墩顶到距墩顶1/3墩高范围内;(2)拉索索力不宜过大,保证拉索绷紧即可;(3)当拉索与墩体角度达到50°时,桥墩横向一阶频率达到最大值,为便于施工,可把拉索都固定于同侧较长拉索的地面锚固系统,较长拉索与墩体成45°时加固效果较好;(4)实际工程应用时,应根据桥墩具体特征确定拉索的布置方案;(5)该研究结论可用于铁路桥梁桥墩横向振幅超限加固。     

黄河路高架桥顶推施工分析及现场监测研究

沧州市黄河路高架桥为沧州市黄河路改造提升工程中的控制性工程,主桥采用顶推施工法。本文采用有限元方法建立箱梁-导梁-桥墩三维有限元实体模型,合理选取顶推过程中最不利工况以及受力复杂截面,分析计算了梁体以及桥墩关键断面的应力、应变变化规律。为使桥梁工程在施工全过程安全可控,又进行了现场实时监控。结果表明,有限元分析方法与现场监测结果具有良好的对应性;有限元分析方法能有效预测最不利工况及截面,从而精确指导现场的测点布置与安全施工。从测试的数据来看,梁体及桥墩在整个施工过程中处于安全可控状态。     

临界参数法在重载铁路轻型桥墩加固中的应用

研究目的:重载运输快速发展引起桥墩振动加剧并影响列车安全运营,针对采用混凝土连接加固双柱式轻型桥墩中加固参数难以选择问题,本文提出一种基于双指标控制的临界参数法并完成实桥工程应用。研究结论:(1)墩身横向刚度和桥墩横向自振频率是临界参数法的两个双控指标,加固厚度和加固高度分别是固定参数和可变参数,在确定临界参数时需考虑加固效果、加固成本和后期维护便捷多种因素;(2)对于双柱式桥墩,加固厚度取大于墩身直径20 cm,60%的原始墩高为临界加固高度,加固后桥墩刚度和自振频率显著提高,增幅均在70%及以上;(3)采用临界参数法进行桥墩加固工程应用,加固后桥墩横向频率增幅接近100%,墩顶横向振幅降低50%以上,加固效果明显,而加固费用、施工难度和工期大大降低;(4)本研究成果可为进一步研究重载铁路轻型桥墩加固问题提供参考。     

小半径变截面钢箱梁顶推施工技术

结合北京市通惠河北路道路工程Z3匝道跨越通惠河钢箱梁顶推施工实践,介绍了小半径变截面钢箱梁顶推施工中平台、补齐杆件、临时墩、限位装置的设置方法,着重介绍了变截面梁上滑道设置、曲线顶推控制措施。     

高墩连续刚构桥地震响应影响因素分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,对桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素分析,同时也对典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:在桥墩高度为60~100 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减。桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1和97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥分析,双肢薄壁墩间距为8 m时,梁体位移与桥墩墩顶内力均达到最小,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

京新高速上地斜拉桥抗震设计分析

以京新高速公路工程上地铁路分离式立交斜拉桥为对象,分别考虑活动盆式支座的影响,对全桥结构的抗震性能进行了计算分析研究。采用MIDAS建立了斜拉桥的动力有限元模型,考虑E1和E2两种地震动水平的作用,采用反应谱法对斜拉桥的自振特性和抗震性能做了数值分析。研究表明,考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力减小,支座的水平力减小,而桥墩墩底处的内力增大,全桥纵向位移小;不考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力增大,支座固定方向水平力增大可能导致剪坏,桥墩墩底内力减小但全桥纵向位移增大,需要采取减隔震措施来减小纵向位移。     

铁路新型柱板式空心墩刚构桥抗风研究

黄陵-韩城-侯马铁路纵目沟特大桥主桥采用一联(78+2×136+78)m连续刚构,5号主墩高达到105 m,采用新型柱板式空心墩,本结构在国内尚属首例,而且由于高墩大跨连续刚构桥在施工阶段的抗风能力较弱,因此有必要对风致响应进行研究。通过CFD计算分析,确定了主梁及桥墩的三分力系数取值,再采用1∶75的缩尺模型风洞试验,对其抗风性能进行了研究。结果表明:新型柱板式空心墩在设计孔径最大双悬臂状态下,墩顶横桥向最大位移均方根为12.52 mm,墩顶顺桥向最大位移均方根为8.31 mm,风荷载作用下桥墩钢筋应力98 MPa。各项指标均满足规范要求。     

格构式超高支墩在桥梁施工中的关键技术

一座双线特大桥采用上承式连续钢桁梁结构,钢桁梁从两侧边墩至主墩悬臂架设在距边墩81 m处,设置高度分别为110.9 m(左侧),133.5 m(右侧)的格构式超高支墩以缩短151.5 m悬臂架设长度。提出一种有效力学分析方法模拟墩梁支撑钢桁梁悬臂架设过程的非线性接触情况,将理论分析模型结合到有限元软件中,运用迭代试算、反馈调节运算方法对钢桁梁架设全过程进行分析,从而得出施工阶段不同环境温度工况下格构式超高支墩支反力与应力。基于钢桁梁与格构式超高支墩结构整体模型分析结果,提出了钢桁梁下落格构式超高支墩施工中的关键技术。     

连续梁桥墩设计绘图系统开发研究

连续梁桥墩受力计算复杂,且当前高速铁路、客运专线中连续梁出现的机率越来越大,给设计带来较大的困难。针对这种情况,根据连续梁桥墩墩顶纵、横向水平力的产生及作用特点,提出了连续梁水平力的计算、分配及组合原则,并开发专用程序实现连续梁桥墩的设计计算、配筋制图等功能,极大提高设计效率。