高速铁路桥梁支座垫石开裂成因分析及改进措施

随着铁路建设发展,桥梁病害随之增多,其中高速铁路桥梁支座垫石开裂问题突出,严重影响桥梁服役功能及寿命。为研究支座垫石混凝土开裂成因,以某铁路桥梁桥墩加垫石结构为背景,利用ANSYS有限元软件,系统分析了在新老混凝土收缩作用、桥墩与垫石不同龄期差及支座垫石振捣是否密实条件下,新浇筑垫石的应力状况,并提出避免支座垫石开裂的改进措施。结果表明:新老混凝土收缩作用是架梁后支座垫石拉应力产生的主要原因;垫石收缩应力随新老混凝土龄期差增大而增大,最后趋于稳定;支座垫石混凝土振捣不密实会使垫石拉应力增大,导致垫石内部裂缝的产生;垫石浇筑前对桥墩混凝土润湿能有效减小垫石收缩应力,避免垫石开裂。     

转体桥梁下球铰及滑道支架无后浇带封固技术研究

下球铰、滑道及支架为桥梁平转法转体结构中关键部件,下球铰与上球铰组成转动结构核心,为桥梁平转提供转动面。常规预留后浇带分次封固、转盘一次性浇筑,在球铰、滑道支架安装处预留后浇凹槽,再安装定位下球铰及滑道,最后浇筑后浇带内剩余混凝土,完成球铰、滑道及其支架的封固。常规封固工艺工序较多、工艺复杂,且后浇带内作业空间小,施工难度大,混凝土施工质量难以控制。本文以山西省大同市大张高铁智家堡御河特大桥施工为背景,通过热固耦合仿真分析,论证取消后浇带的可行性,并对现场施工工艺进行总结,对同类工程具有重要指导意义。     

沪通长江大桥水下钢管柱自密实混凝土收缩与抗裂性能研究

沪通长江大桥主航道桥钢管柱选用C40自密实混凝土,钢管柱轴向对称等分为4个隔仓,每个隔舱需要一次浇注约770 m3的混凝土。为了满足自密实混凝土的施工和防开裂要求,在优化配合比的基础上,通过自由收缩试验、限制收缩试验、约束圆环收缩试验3种不同的方法,系统地研究了自密实混凝土的收缩性能,并结合绝热温升测定结果与有限元建模,分析了混凝土早期开裂风险。研究结果表明:通过试验优选的自密实混凝土,自由收缩应变和限制收缩应变随龄期的增长逐渐增大,前7 d增长较快,后期逐渐减缓,自由收缩应变、限制收缩应变14 d时分别为407×10-6,137×10-6,60 d时分别为623×10-6,235×10-6,与相似配合比混凝土相比14 d时自由收缩应变和限制收缩应变分别降低了53.2%,45.8%;约束圆环收缩试验开裂龄期为34 d,最大约束收缩应变为115×10-6,而相似配合比混凝土开裂龄期为15 d,且最大收缩应变为194×10-6。有限元分析结果表明:隔仓混凝土径向表面与芯部最大温差只有13℃,远低于内外开裂温差限值25℃;不同龄期混凝土温度变形与体积收缩共同作用引起的拉应力最大值出现在钢管混凝土外表面,最大拉应力均低于容许拉应力,早期开裂风险低。     

跨营运铁路双层公路钢桁腹-板桁组合桥施工方案设计

以某上跨营运铁路2×85 m双层公路连续钢桁腹-板桁组合桥为背景，针对混凝土与钢结构施工先后顺序提出3种主梁施工方案：方案一为先浇筑混凝土，再拼装钢结构；方案二为先拼装全部钢结构，再浇筑混凝土；方案三为先拼装钢主桁，再浇筑混凝土，最后安装钢桥面板。通过建立有限元模型，对比分析3种方案在施工及运营阶段结构的受力性能，并对其转体施工安全性及临近既有线防护进行设计分析。结果表明：（1）方案一受力性能最优，但3种方案混凝土及钢结构应力均能满足规范要求，且应力水平差别较小；（2）综合考虑施工难易程度、施工风险、施工经济性、对铁路运营安全影响等因素，本桥采用方案二施工；（3）转体施工选用竖向承载力2.9万t级球铰，转体过程中结构的强度、刚度及稳定性均满足要求；（4）本桥采用的地基加固处理、防倾覆措施等一系列设计，确保临近既有线施工的安全性，可为后续此类临近既有线双层转体桥施工提供参考。     

永临结合的墩顶转体法在铁路连续梁桥施工中的应用研究

与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法减轻转体质量,降低球铰制造、运输及安装的难度和转体重心高度,减小承台尺寸,缩短基坑敞口时间,提高跨线施工的安全性,是铁路连续梁桥转体施工新的发展方向;结合转体系统布置于墩顶的特点,对支撑体系进行优化,并采用钢管混凝土转台,减少转体机构尺寸,同时增加施工操作空间;在转台设计中引入夹层钢板,通过抽取夹层钢板,将转体球铰转换为防落梁挡块,实现转体施工结构设计的永临结合;提出桥梁墩顶转体、永久支座安装、结构体系转换等全套的施工工艺,可供后续工程参考。永临结合的墩顶转体法施工铁路连续梁,丰富了我国转体桥梁的设计和建造技术,取得了较好的经济效益和社会效应,应用前景广阔。     

边梁负弯矩预应力筋受损对桥梁结构的影响

研究目的:一座六跨一联单跨32 m的先简支后连续公路预应力混凝土T梁桥,因施工疏忽造成边梁负弯矩预应力钢绞线多处受损。该桥尚未交验通车,其损伤对桥梁结构的影响不明确,参建单位对该桥的质量和后期运营安全有担忧。研究结论:本文用ANSYS9.0有限元程序建模,施加公路一级车道荷载,划分了9个施工阶段进行计算分析,用跨中断面的挠度、跨中断面的上下缘应力及支座断面的上下缘应力的变化这三个指标评价边梁负弯矩预应力钢绞线受损对桥梁结构的影响。通过计算得知,边梁负弯矩区预应力钢绞线受损对桥梁结构的影响很小,只是支座位置的混凝土防撞墙可能会开裂。     

长联大跨钢桁连续梁斜拉桥混凝土道砟槽施工

宁安铁路安庆长江大桥主桥连续钢桁梁斜拉桥全长1 364.6 m,铁路4线,有砟桥面。道砟槽由底板、挡砟墙、防水层和耐磨层4部分组成,宽度9.5 m,底板和挡砟墙为钢筋混凝土结构。底板厚15 cm,纵向通长设置,通过剪力钉和钢桥面板结合成整体。挡砟墙高1.05 m,纵向设温度断缝。与道砟接触的耐磨层纤维混凝土厚6 cm,纵横向设有锯缝。耐磨层和底板之间采用聚氨酯卷材做防水层。道砟槽在4—7月期间施工,按底板→挡砟墙→防水层→耐磨层的顺序进行,分幅分段完成。对于主跨跨中道砟槽中线点位置,按照从两端钢梁分别联测至跨中处两者坐标差的分中值位置进行确定,挡砟墙高度均随钢梁面起算。采取底板预留后浇段,底板和耐磨层在夏季升温时间段浇筑、3～4次收浆抹面工艺等技术措施,实现长联薄底板全长无裂纹,耐磨层开裂少。采用端模包侧模的抽钎脱模法成形挡砟墙断缝。长联薄板结构道砟槽防开裂施工技术可为类似工程提供借鉴。