阜淮高铁高低塔混合梁斜拉桥方案研究

阜淮高铁跨越颍河节点受航道等级、通航孔布置及线路纵断面条件限制,主桥需采用主跨230 m、边跨114 m的不等跨低高度桥梁结构。为选择合理的桥梁方案,分别对高低塔斜拉桥、独塔斜拉桥、连续钢桁梁柔性拱桥3个方案,从桥梁结构选型、力学及变形指标、施工及工程投资等方面进行综合比选;并对高低塔斜拉桥钢混结合段位置进行了比选和参数分析。研究结果表明：推荐采用(31+73+230+114+40) m高低塔混合梁斜拉桥方案,能很好地满足主副通航孔设置和低梁高要求,具有较大的结构刚度,对无砟轨道适应性好,且经济性较优;针对不等边跨各自受力特征,推荐不对称设置结合段位置,230 m和114 m跨采用结合梁,其余采用混凝土梁,结构经济合理;结合段远离主塔或辅助墩,结合段内力减小,但主梁内力增大,结合段变形增大;通过分析合理选择结合段位置,使结合段和主梁受力合理、静活载响应小、施工便利。     

混合梁斜拉桥钢混结合段设计

钢混结合段的设计是混合梁斜拉桥的关键技术之一,钢混结合段的位置、类型及细部构造设计直接影响到桥梁的安全性和耐久性。结合宁波市福明路斜拉桥钢混结合段的设计,介绍钢混结合段位置的确定、结构形式的选择、细部构造及结构计算分析。分析表明本桥钢混结合段受力合理,传力平顺,刚度过渡平稳。     

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

研究目的:连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。研究结论:(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。     

重载铁路部分斜拉桥结构参数分析

以蒙华重载铁路主跨248 m部分斜拉桥为例,采用有限元分析理论,分析在该跨度范围内部分斜拉桥应用于重载铁路的适应性及特殊性。对该桥结构体系、主梁梁高、预应力次内力、桥塔刚度、桥塔高度及索塔梁刚度匹配等结构参数进行比选研究,确定合理布置形式。结果表明:(1)该重载铁路部分斜拉桥采用塔梁固结、墩梁分离体系,主墩支座采用双1 90 000 kN超大吨位球形钢支座;(2)主梁中支点—跨中梁高采用13 m-6 m组合为优;(3)短预应力钢束时弯矩近似矩形分布于预应力钢束布置区域,次内力较小;长预应力钢束次内力弯矩近似呈三角形分布,次内力影响明显;(4)桥塔尺寸主要由索鞍等构造及桥塔本身受力控制,其刚度对结构整体受力及刚度影响均较小;(5)为提高跨中截面等控制性区域结构受力性能,桥塔采用高塔型体系,高跨比1/4.35;(6)结构整体刚度主要由主梁提供约占67%,主塔及拉索对整体刚度贡献值为33%,主塔及拉索对刚度影响因素主要为桥塔高度。     

混合梁斜拉桥结合段设计技术的新发展

混合梁斜拉桥设计中的关键技术问题之一是结合段的构造措施与设计。根据所收集的资料,在简要介绍结合段常用连接方法的基础上,着重介绍开孔钢板连接件和钢筋混凝土剪力键两种新的连接方法,并提出笔者的观点。     

铁路斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能研究

新建杭州至温州铁路楠溪江特大桥主桥为(40.5+79.5+240+79.5+40.5)m双塔混凝土梁斜拉桥,考虑到大跨度铁路混凝土斜拉桥具有自身荷载重及疲劳活载大等特点,本桥采用了内置式钢锚箱型的索塔锚固形式来保证索塔锚固区受力的安全性与可靠性,通过对锚固体系构造与有限元计算分析表明:内置式钢锚箱型组合索塔锚固体系受力合理,传力途径明确;斜拉索水平荷载传递时各节段钢锚箱承担比例较高,较好地发挥了钢结构抗拉性能强的特点;索塔锚固区混凝土塔壁与钢锚箱构件各应力计算指标均满足规范设计要求,钢构件可通过工厂进行加工组装,施工质量得到保证,可为类似大跨度铁路桥梁设计提供参考。     

波纹钢腹板矮塔斜拉桥结构静动力分析

通过建立有限元模型对波纹钢腹板矮塔斜拉桥以及钢筋混凝土梁矮塔斜拉桥进行了静动力性能分析,对比了两者在移动荷载作用下主梁内力、主梁挠度、主塔内力、拉索内力以及结构自振特性的区别。研究结果表明:矮塔斜拉桥结构整体受力性能接近于连续梁;将钢筋混凝土梁替换成波纹钢腹板后,矮塔斜拉桥主梁刚度降低,主梁承担的荷载效应减少,此部分荷载效应通过拉索传递到主塔结构上,因此整体结构受力特点由主梁依赖型向主梁拉索协同型转变。     

福厦客专乌龙江特大桥主桥主梁设计

根据桥址处地形、地貌、线路条件等要求，福厦客专乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,该桥中跨主梁采用钢箱梁，边跨部分区域主梁采用预应力混凝土箱梁，是国内外最大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。主梁采用双主梁+密横梁体系，钢混结合段采用梯形填充混凝土前、后承压板式钢-砼接头构造。采用有限元分析方法，对结构刚度变形以及主梁的受力开展研究，计算结果表明，该桥主梁强度、刚度及抗风稳定性均满足规范要求，具有良好的静、动力特性。该桥型结构优美经济，可为今后桥梁设计提供借鉴和思路。     

高速铁路高低塔混合梁斜拉桥设计研究

为了研究不对称混合梁斜拉桥在高速铁路上的适应性,以阜淮高铁颍河特大桥为例,结合控制因素开展方案设计和结构设计。受通航、防洪及线路纵断面条件限制,主桥采用(31+73+230+114+40) m高低塔混合梁斜拉桥方案,主跨、大里程边跨分别跨越主、副通航孔,孔跨布置与航道要求相适应,梁高满足线路高程和净空要求。主桥采用半漂浮体系,在高塔侧设置纵向固定支座,双塔纵向设置黏滞阻尼器。通航孔上方主梁采用钢混结合梁,其余跨主梁采用混凝土梁,桥塔采用H形花瓶塔,斜拉索采用扇形布置。建立静动力模型,对该桥进行静力、稳定性、抗震、抗风、风车桥耦合计算分析,研究结果表明：主桥结构受力合理,静动力各项指标均满足规范要求,结构安全可靠,主梁刚度较大,满足无砟轨道铺设要求。     

波形钢腹板箱梁无背索斜拉桥斜塔施工技术

新密市溱水路大桥主桥采用新型的钢-混组合结构梁独塔无背索斜拉桥桥型,主梁主塔为波形钢腹板混凝土箱梁。主桥为墩塔梁固结体系,塔身倾斜,斜塔倾角59°,主塔施工难度非常大,质量控制困难。依据设计特点,对斜塔施工进行了合理的节段划分,为克服斜塔实心混凝土结构施工困难,对施工方案进行详细的比选和研究,并对方案实施进行了详细阐述。     

普速铁路单线独塔斜拉桥总体设计及创新

潜江铁路支线属于江汉平原货运系统的重要组成部分,岳口汉江特大桥是潜江铁路支线跨越汉江的控制性重点工程。为提高结构通航安全性,更好地满足防洪要求,主桥采用(32.7+50+93.7+260+38.2) m的独塔双索面混合梁斜拉形式,实现大跨独塔结构体系在国内铁路桥梁上的跨度突破。考虑到建造铁路大跨度独塔混合梁斜拉桥面临着疲劳活载大、动力指标及刚度要求高等诸多难题,且非对称铁路独塔斜拉桥具有设计技术复杂、建设标准高等特点,对主桥的桥型方案选取、桥梁设计难点、桥塔、主梁形式、钢混结合段、索塔索梁锚固形式等进行详细介绍,给出相关结构刚度、应力强度、疲劳应力幅、风车桥耦合等计算结果,并阐述主桥设计时所采用的创新性技术构思。     

铁路斜拉桥锚拉板力学性能研究及创新

潜江铁路支线岳口汉江特大桥主桥为(32.7+50+93.7+260+38.2) m独塔双索面混合梁斜拉桥,斜拉索在钢箱梁上的锚固形式采用锚拉板式,考虑到铁路桥疲劳荷载较大,本桥采用与拉板连接的承压板构造形式,套筒上设置加劲肋。为保证锚拉板构造连接可靠,力线传递流畅,对比分析锚拉板组成构件不同关键参数的有限元计算结果,确定锚拉板结构关键参数取值。结果表明:拉板与拉筒连接焊缝圆弧过渡区应力集中较为明显,锚拉板受力不均匀性较大,其锚下应力向套筒及拉板传递存在一定的扩散范围,锚拉板其他部分应力及疲劳应力水平较低,满足规范要求;加大锚拉板与套筒连接焊缝根部的圆弧半径,可以有效改善锚拉板的应力集中现象,锚拉板过渡区采用150mm的1/4圆弧形式,并在圆弧与拉索套筒之间设置50 mm直线段。     

大跨度叠合梁斜拉桥中跨合龙技术研究

随叠合梁技术的成熟与发展,叠合梁斜拉桥在高速铁路中应运而生,中跨合龙成为斜拉桥施工过程的一个重要环节。钢混叠合梁施工一般先焊接钢梁再施工桥面板,导致跨中最大悬臂段和跨中合龙段的桥面板无法从主梁前方的合龙口吊装至桥面。为解决这一问题,以昌赣客专赣江特大斜拉桥为工程背景,通过采取先后顺序施工主梁最大悬臂段的钢混叠合梁,并将跨中合龙段桥面板提前存放于主梁之上,最后预抬合龙口主梁标高,并对合龙口宽度进行温度观测以配切合龙段长度的措施,保障了大桥的顺利合龙,节约了工期与施工成本,为类似工程提供借鉴。     

东平水道特大桥BIM设计及应用

为了提升东平水道特大桥的设计水平和成品质量,以达索3D体验平台和TEKLA软件为主要工具对其开展BIM设计。BIM设计过程中的技术要点包括:协同设计、骨架设计、引桥设计、钢箱梁设计、钢束设计、钢筋设计;本桥的BIM应用价值点包括用钢量统计、钢结构出图、标准验证、有限元分析、钢筋二维出图。作为国内第一座采用BIM设计的公铁两用斜拉桥,与传统设计手段相比,BIM技术的应用显著提高了其设计效率。同时,依托本项目对铁路工程信息模型数据存储标准进行了研究。东平水道特大桥BIM设计对类似工程项目具有良好的借鉴意义。     

公铁平层合建多塔斜拉桥大挑臂式钢箱梁设计

珠机城际金海特大桥主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5) m四塔三主跨斜拉桥,为国内首座公铁平层合建的多塔斜拉桥。主梁采用一种新型的大挑臂式钢箱梁结构,由中间主箱加两侧挑臂组成,中间布置荷载较重的双线城际列车,两侧布置荷载较轻的高速公路,桥面宽度达49.6 m。挑臂式钢箱梁结构形式新颖,构造较复杂,杆件和节点多,对其总体设计、构造细节进行详细阐述;为研究其受力性能,建立精细化有限元模型开展局部应力分析。计算结果表明:挑臂式钢箱梁设计合理,各构件受力良好,节点位置未出现较大的应力集中现象,结构安全可靠。挑臂式钢箱梁结构轻盈,具有良好的经济性和美观性。     

怀邵衡铁路沅江特大桥主桥设计

怀邵衡铁路沅江特大桥主桥为矮塔斜拉加劲连续梁组合结构,跨径为(90+180+90)m,采用塔、梁固结体系,综述该桥上部结构设计与计算。主梁采用单箱单室变截面混凝土箱梁;桥塔采用双柱式桥塔,塔高28 m;斜拉索为空间双索面体系,扇形布置。采用MIDAS Civil2006及BDAP程序对该桥进行结构计算分析,结果表明:该桥静力、稳定及动力特性均满足要求。     

高速铁路矮塔斜拉桥主梁局部受力行为分析

新建商丘至合肥至杭州铁路工程颍上特大桥在主梁斜拉索锚固区采用相比于隔板更为轻巧的横梁结构。针对这种新颖结构,为更好地了解其受力特性、优化构造细节,建立中支点至中跨跨中间的1/4主梁模型。模型考察主梁横梁局部应力,得到增设倒角可降低此处横向拉应力的结论。同时还关注腹板剪力分配,得到在无索区段中腹板承担较大剪力,有索区段相反的结论。最后通过索力作用下桥面板纵向应力分布模式,显示出索力在桥面板的传力路径,为结构局部优化、横向分析及结构配筋提供依据。     

弧长比例对曲线斜拉桥力学性能影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭矩作用,受力复杂,具有高度空间性。以某座主跨285 m混凝土Π形主梁双塔双索面曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥弧长比例(曲线斜拉桥曲线部分长度占全桥长度的比例,取值为[0,1])以探究弧长比例变化对结构受力性能的影响规律,主要研究对象包括主梁应力、内力、挠度以及支座反力等。研究结果表明:弧长比例对主梁轴力、剪力影响较小,相对于直线斜拉桥,变化不大于5%,可按直线桥进行计算;弧长比例在不同区间变化对主梁弯矩和扭矩的影响呈现不同趋势。研究成果针对弧长比例这一参数对曲线斜拉桥提供设计建议,为道路选线及桥梁设计提供参考依据。     

斜拉桥桥塔钢—混凝土结合段模型试验研究

根据几何、物理以及边界条件相似原则,设计绵阳城南新区1号桥桥塔钢—混凝土结合段的缩尺试验模型.对试验模型分别进行正常使用极限状态与承载能力极限状态加载,测试试验模型控制断面和主要构件的应力、变形随加载历程的变化.试验结果表明:结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低,钢箱与混凝土之间相对滑移量较小,钢箱...     

沪通长江大桥主塔2700 t·m附壁塔吊设计与施工

沪通长江大桥主航道桥为公铁两用双主塔钢桁梁斜拉桥,主塔总高度为330 m,采用C60钢筋混凝土结构,塔柱横梁以上为倒Y形。为满足斜拉索索盘上桥、上塔柱区域重型钢锚梁高精度吊装等需求,在中塔柱处采用2700 t·m自升式塔吊+托架+附墙结构的附壁式设计,托架结构由钢靴、压杆、压杆附墙、压杆联结系、支撑框组成。采用MIDAS/Civil软件分析了塔吊与主塔的共振影响;通过张拉精轧螺纹筋、槽口灌浆保证钢靴处有效传力,灌注微膨胀混凝土保证压杆处刚度及稳定性;通过空载、静载和动载试验以及信息化监控确保施工期间整体结构安全。附壁塔吊相比于传统落地式塔吊,既可充分发挥吊重能力,又能显著减少标准节用量及安装工期。