浅论拱桥的技术进步与挑战

通过分析百年来拱桥(包括钢拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥)跨度发展的基本特点,并根据各种拱桥施工技术的基本特征,把拱桥施工方法分为3大类,即支架法、悬臂法和大件转移法。基于拱桥施工技术,探讨了中国拱桥发展历程中的构造、耐久性等技术问题。为厘清桥梁结构与建筑的关系,以及桥梁力学和桥梁美学的关系,将桥式方案的确定分为桥梁选型与桥梁造型两部分,提出桥梁选型与造型的基本原则,即在结构选型上,为"受力明确,构造从简";在结构造型上,为"造型简洁,整体协调";在建设投资上,为"建造便捷,投资合理";在桥梁特色上,为"环境和谐,特征明显",并通过实例分析阐述了此原则。     

梁拱组合桥力学性能敏感性分析

梁拱组合桥构造相对复杂,施工过程不确定因素对桥梁线形及受力影响较大。通过建立精细化空间杆系有限元模型,研究预应力张拉误差和混凝土荷载等力学参数变化对结构应力及桥梁线形的影响。分析结果表明:当主梁混凝土自重比设计值大时,主梁顶板压应力减小,底板压应力增大,跨中合龙段附近主梁向上挠度减小;在梁拱组合桥成桥阶段,预应力张拉误差对主梁跨中挠度影响较为突出,梁拱组合桥在最大悬臂阶段预应力误差对桥墩附近主梁的挠度影响相对较小,越靠近悬臂端预应力误差对主梁的挠度影响越大。研究成果可为梁拱组合桥的设计及施工过程提供技术参考。     

鄂东长江公路大桥桥塔设计

鄂东长江公路大桥主桥为主跨926 m的半漂浮体系双塔混合梁斜拉桥,桥塔采用"凤翎"式钢筋混凝土结构,由下塔柱、下横梁、中塔柱、中上塔柱连接部及上塔柱组成,采用C50混凝土.采用MIDAS 2006桥梁综合程序和桥梁博士3.0程序,按三维空间框架结构分裸塔阶段、最大单悬臂阶段和使用阶段对桥塔进行结构计算,并对下塔柱(含下横梁)和中上塔柱连接段进行局部仿真分析,结果表明桥塔的应力、强度和刚度均满足规范要求.桥塔施工分为下塔柱、下横梁、中塔柱、上塔柱和塔顶结构等施工阶段,介绍桥塔施工要点.     

摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥梭形塔施工技术

摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥梭形主塔为4肢分离式的空间曲线形主塔,塔高柱曲,施工困难。通过在塔底处设置预应力混凝土实心段,对下塔柱逐渐分离的4肢进行约束,改善了裙板交汇处的混凝土应力。塔内采用多功能钢管支架作为布料机平台、上下移动式施工平台和施工电梯的附着结构,简洁有效地完成了主塔4肢混凝土的浇筑。考虑模板占位和温差效应在下塔柱设置2道对拉装置,在上塔柱设置2道对撑装置,第二道为框形对撑结构,改善了主塔施工时的结构受力和变形。     

银洲湖特大桥主梁优化设计分析

混合梁斜拉桥的边跨混凝土梁多采用支架现浇,并在边跨设置多个辅助墩,辅助墩压重设计需求高.以银洲湖大桥为研究背景,将原设计"边跨少支架现浇+中跨单悬臂"施工方案优化为双悬臂施工方案,取消近塔侧辅助墩,并对混凝土箱梁进行构造优化,方便施工,提高了工程经济效益.采用有限元模型对比分析了优化前后桥梁结构受力状态,计算结果表明,优化后主梁受力状态与原设计相近,满足结构设计要求,主跨组合梁及主塔结构可维持原方案设计;取消近塔侧辅助墩可简化结构压重设计.     

翼形混凝土桥塔的设计与施工

邵阳雪峰大桥设计为主跨2×120 m独塔斜拉桥结构，桥塔采用独创的翼形混凝土结构设计，由4根塔柱组成，立面为飞翼造型，侧面为A形，塔柱间由水平索连接形成稳定结构。翼形桥塔为空间受力结构，设计过程中，采用三向预应力、交叉交错锚固、下横梁后浇反顶等技术，解决了混凝土桥塔的复杂受力问题；施工过程中，提出了“无支架多功能平台施工”技术，解决了翼形桥塔的施工难题。     

长安街西延永定河特大桥主桥总体设计方案

长安街西延永定河特大桥主桥采用五跨高低双塔斜拉刚构组合桥结构,主跨280 m,高塔高128 m,为国内最高拱形钢塔。塔柱为倾斜拱形造型,为适应河道水流方向,塔柱双肢非一致倾斜角形成"迈步"效果。永定河特大桥方案特色鲜明,桥梁造型引人入胜,结构设计和建筑景观和谐融合。主要就大桥主桥的总体布置、主体结构、建筑景观等方面的设计和施工方案进行了介绍,以及CATIA软件在三维数字化设计中的应用简介。解决了大桥建设过程中的支架设计、吊装方案设计,乃至施工控制,是该项目的优势和特点,供相关工程参考和借鉴。     

太原摄乐大桥异型钢-混混合塔柱施工技术

太原市摄乐大桥主桥为(30+2×150+30)m的空间交叉索面异型独塔斜拉桥,桥塔横桥向为"Λ"形,无横梁,高113.8m,下塔柱为钢筋混凝土结构,采用模板现浇施工,中、上塔柱为钢结构,采用大节段整体吊装施工。在该桥塔柱施工过程中,混凝土下塔柱锚固钢筋采用"劲性骨架+定位板"进行精确定位;在内倾式混凝土下塔柱两肢之间建立支撑桁架对塔柱进行支撑,空间曲面模板外侧横肋取直,与支撑桁架支撑面相适应;钢-混结合段采用定位支架进行精确定位,在支架顶部设置定位孔,在钢-混结合段底部设置变径销轴;钢塔在工厂分节段制造,现场组拼成大节段,利用D5200-240塔吊进行吊装,塔吊扶墙与塔柱第2道横撑采用一体化设计,以实现快速化施工。     

自锚式悬索桥拱形桥塔施工过程及桥塔横梁优化研究

广州猎德大桥是新光快速路规划中跨越珠江的一座大型桥梁,本桥的亮点在于其独特的桥塔设计。猎德大桥塔身外观为两个贝壳状弧形壳体相扣,其内外轮廓为椭圆弧段组合而成,单肢塔柱截面类似梯形。整个结构采用预应力混凝土结构,外部包钢壳。结构的多变使桥塔在施工过程中的受力变形分析较为复杂。本文应用组合有限元的方法,采用三维实体单元、板壳单元以及杆单元等详细模拟桥塔施工过程,并对比计算两个初步设计方案,对结构的受力变形给出相对精确的结果。     

轨道交通“桥建合一”高架车站大悬臂独柱墩结构设计研究

贵阳市轨道交通1号线窦官高架车站为“桥建合一”结构体系,桥墩采用大悬臂盖梁独柱墩。两种不同的受力体系组合在一起。“桥建合一”高架车站受力复杂,对空间框架体系的收缩、徐变,以及温度力的影响进行分析,并对大悬臂预应力混凝土盖梁受力进行介绍。其设计方法和成果可为同类高架车站提供设计参考。     

大悬臂预应力混凝土盖梁计算分析

城市桥梁建设中,为提高土地利用率,大悬臂预应力混凝土盖梁往往成为优选方案。结合某工程实例,介绍大悬臂预应力混凝土盖梁的设计思路和设计方法。计算结果表明,墩柱与盖梁连接处结构受力复杂,多为结构设计的控制性截面;结构计算时应准确模拟盖梁施工过程,合理选择预应力钢束张拉顺序和张拉时机,保证施工过程结构安全。     

斜拉桥施工期取代临时墩的拉索平衡结构体系研究

斜拉桥上部结构双悬臂施工时,可采用临时拉索平衡结构体系代替传统的临时墩来抵抗不平衡荷载作用。为分析施工期拉索平衡结构体系下大跨度斜拉桥的结构受力和抗风性能,以港珠澳大桥青州航道桥为背景进行研究。基于平衡措施设计的基本原则,在桥梁边、中跨主梁与桥塔承台间设计了临时拉索连接的结构体系,采用MIDAS Civil软件建立全桥模型,分析双悬臂施工中最不利工况下的桥梁受力,并进行了比例为1∶70的全桥气动弹性模型风洞试验。结果表明:拉索平衡结构体系能够增强大跨径斜拉桥双悬臂施工状态下抵抗各种不平衡静荷载作用的能力,提高桥梁抵抗动风荷载作用的能力,降低施工期的抖振响应;拉索平衡结构体系下的桥梁受力和抗风性能均满足要求,该体系能够保证斜拉桥在上部结构施工中的结构安全。     

临沂市西安路桥空间混合桥塔设计与研究

临沂市西安路(?)河大桥为独塔斜拉桥,桥塔采用三根塔柱组成的空间异形混合桥塔,介绍了桥塔的总体设计方案。着重分析空间异形混合桥塔锚索区、塔柱钢混凝土结合部、塔柱间的连杆等重要节点的构造及受力性能,三根塔柱整体受力性能、拉索锚固区钢结构局部受力、塔柱钢混凝土结合部受力、塔柱间的连杆受力等关键设计技术,可为类似工程的设计提供参考。     

临沂市西安路桥空间混合桥塔设计与研究

临沂市西安路祊河大桥为独塔斜拉桥,桥塔采用三根塔柱组成的空间异形混合桥塔,介绍了桥塔的总体设计方案。着重分析空间异形混合桥塔锚索区、塔柱钢混凝土结合部、塔柱间的连杆等重要节点的构造及受力性能,三根塔柱整体受力性能、拉索锚固区钢结构局部受力、塔柱钢混凝土结合部受力、塔柱间的连杆受力等关键设计技术,为以后类似工程的设计提供参考。     

大跨径曲线刚构0号块力学分析与增强设计

莫桑比克马普托大桥北引桥第三联,采用支架悬臂施工方法。存在小半径、大超高、孔数多、刚构—连续梁组合体系等特点,一线施工遇到较多"难"题,因该桥N9～N12三跨为曲线连续刚构桥,无论悬臂施工过程,还是体系转换过程,均对0号块产生较大扭矩,扭矩之大是目前弯桥施工中极少出现的。为探析0号块力学特性,通过建立Midas FEA局部模型,分析0号块混凝土应力状态。研究发现,横隔板附近增设增强块明显提高0号块的抗扭性能。且该桥采取优化方案施工后,结构受力状态良好,为同类桥梁的和龙施工及曲线桥0号块的设计提供参考。     

马来西亚槟城二桥斜拉桥横隔梁的设计计算方法

马来西亚槟城二桥工程是采用英国标准的桥梁设计施工总承包工程,其主通航孔桥为主跨240m的肋板式主梁混凝土斜拉桥,设计采用悬臂浇筑施工。设计分析发现施工过程中已浇主梁梁段影响后续施工梁段横隔梁的受力和变形,后浇梁段横隔梁的结构自重、横隔梁预应力钢束和斜拉索张拉影响已浇梁段横隔梁的内力。为合理指导肋板式混凝土主梁横隔梁的设计,提出能准确反映这种横隔梁受力模式的实用计算方法——考虑施工过程的空间梁格法。应用表明,该方法可真实、动态地模拟横隔梁各施工阶段受力,避免简化方法的设计不足。     

混凝土悬臂浇筑拱桥横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响研究

采用悬臂浇筑法建造的混凝土拱桥当前较为少见,作为悬臂施工中承受梁段自重及施工荷载的重要临时设备,挂篮的不同形式影响着施工效率。本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为工程背景,为提高施工效率,考虑挂篮支点由置于拱圈的拱背改为拱腹之下,并采用可收缩式内模。受挂篮长度影响,横隔板浇筑至少需滞后两个节段,针对不同横隔板浇筑顺序建立对应的空间网格模型,研究不同横隔板浇筑顺序对薄壁箱型主拱圈力学特性的影响:对比不同情况下最大悬臂阶段梁端位移、翘曲正应力、截面顶底板应力横向分布,总结横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响规律,为同类桥梁的施工设计提供参考。     

变截面钢-混凝土组合连续桁梁桥设计与施工

钢桁架-混凝土组合桥梁是组合结构桥梁的一个重要分支。虽然我国起步较晚,钢桁架-混凝土组合桥梁更是少之又少,但该结构经济效益佳,并能兼顾美学功能,因此在国内具有广阔的发展空间。现以北京顺于路西延跨温榆河桥为例,总结变截面钢-混凝土组合连续桁梁桥的设计、建造要点,并提出措施优化设计、施工。     

预应力斜拉装配式超轻型挂篮

预应力斜拉装配式超轻型挂篮 ,从根本上改变了传统挂篮主要承重结构的受力状况 ,大幅度地减轻了挂篮自重 ,进而拓展了悬浇施工的设计空间。挂篮载重大、挠度小 ,有利于施工控制 ,提高混凝土悬浇质量 ,且操作简单 ,对加快施工进度起到积极的作用。1　结构构思益阳白沙大桥主桥为单跨 1 5 0 m的连续梁 ,悬臂根部梁高为 8.6 3 m,梁段最大重量为 1 6 0 t,该桥悬臂施工首次采用了预应力斜拉装配式超轻型挂篮。挂篮由塔柱、纵横梁、斜拉杆以及底侧模装配而成。斜拉杆用精轧螺纹钢筋制做 ,塔柱和纵梁均采用型钢。塔柱与纵梁交叉处为固接 ,斜拉杆的…     

钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥的结构计算分析

钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥是一种典型的自架设方式施工的桥型,其施工过程是结构安全的重要控制点,且施工顺序和方式会影响到桥梁运营时的受力状态。本文以某上承式钢管混凝土劲性骨架混凝土箱型拱桥设计为依托,分别采用平面杆系模型和空间板、梁体系模型对桥梁的施工、运营进行一体化的计算分析,为同类型桥梁的设计、施工提供借鉴和参考。