跨丰沙铁路小曲线半径转体桥设计

北京地铁14号线跨丰沙铁路节点桥位于右线曲线半径为470 m的曲线上,桥梁主体结构为84+84 m的T构。桥梁转体跨度71+71 m,转体重量7 130 t,转体时球铰中心相对下盘中心向曲线内侧预设偏心1.152 m,转体角度33.46°,桥梁的转体半径和转体跨度在轨道交通转体桥梁的设计和施工领域均为国内首创。比选桥梁方案,从针对桥梁上部结构的非对称主体结构设计、下部结构预偏心设置、施工合拢段位置的选择、施工时对既有铁路线的防护等多方面进行论述和详细介绍。结果表明,通过上部结构非对称设计和转体结构预设偏心,有效地保证了小曲线半径大跨度桥梁转体施工时的平衡和稳定性,大大降低了施工风险。     

墩顶转体法施工的大跨度曲线钢桁梁桥总体设计及创新——以国道109新线高速公路安家庄特大桥主桥设计为例

国道109新线高速公路安家庄特大桥为全线的控制性工程,左右幅主桥分别位于半径1 600 m和1 500 m的圆曲线上,依次跨越丰沙铁路、永定河和现状109国道,桥梁施工安全、河道防洪和环保要求均较高。为解决上跨铁路需采用转体法施工以及桥墩阻水比偏高的问题,创新提出了大跨度曲线钢桁梁桥墩顶转体法施工以及大直径厚壁钢管混凝土桥墩的设计方案,左右幅主桥分别采用(248.95+248.95) m钢桁斜拉桥和(171.95+171+75.25) m连续钢桁梁,转体长度分别为(248+248) m和(171+171) m,水中墩采用钢管混凝土桥墩。结合桥位处相关工程建设条件,对桥梁孔跨布置、桥式方案、水中墩结构的选择依据进行分析,简要介绍主桥上部结构、下部结构及基础、转体系统等主要设计内容。该桥突破钢桁梁不宜采用墩顶转体施工的技术瓶颈,扩大了连续钢桁梁桥和墩顶转体技术的使用范围;采用大直径厚壁钢管混凝土桥墩,有效降低了墩柱截面尺寸,拓宽了钢管混凝土结构的应用范围;大跨度曲线钢桁梁构造及受力特性较为复杂,采用BIM正向设计技术,实现了复杂结构信息和设计意图的精准表达,提高了设计效率。     

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。     

客运专线上跨既有繁忙干线铁路转体法施工监控技术

连续箱梁桥在转体前后结构受力复杂,施工监控目的就是要确保桥体安全及转体过程的平稳性、转体单元成桥后线形及受力状态符合设计要求,通过监控及时地将信息进行分析并反馈到施工现场,有利于有效组织施工。结合哈大铁路客运专线刘房子特大桥主孔(48+80+48)m连续箱梁转体25°上跨既有京哈铁路施工实例,总结了在确保既有线铁路安全营运畅通的前提下对重4 700 kN的转体结构施工监控技术。对监控的主要内容、施工监测手段与过程等方面进行了分析,提出有效的施工控制措施和建议。     

大跨小曲线半径转体桥 转体系统设计要点

北京地铁 14 号线跨丰沙铁路桥为 84 + 84 m 预应力混凝土连续 T 构桥,单转体平转施工,转体长度 71 + 71 m,桥位处线路平面曲线半径 470 m。阐述该桥 转体系统的主要设计要点,通过转动体系预设偏心、球 铰适当加大、上下转盘优化设计等措施保证转体的稳 定性。该桥顺利转体成功,其关键在于转体系统的设 置,作为目前国内单转体平转施工的最小曲线半径桥 梁,可为今后小曲线梁桥的转体提供良好的实践经验。     

武汉市姑嫂树路跨铁路立交桥高位转体施工技术

武汉市姑嫂树路跨铁路立交桥为(70+116+70)m变截面预应力混凝土连续箱梁桥,桥梁位于姑嫂树路上方,同时主跨还上跨京广、沪蓉、汉孝等11条铁路。为保证施工期间铁路和城市道路运营安全并尽量减少对其干扰,采用在M形主墩墩顶平台上设置高空单球铰进行转体施工。根据上跨既有铁路及城市道路桥梁结构特点,将M形主墩三维模型数值分析与现场施工控制、异位现浇、大吨位曲线梁大角度高位转体、全封闭刚性防护等技术措施相结合,实现了桥梁的安全、快速施工。     

大跨度连续钢桁结合梁设计研究

连续钢桁结合梁设计中,施工步骤、钢混弹模比、预拱度设置等都是影响最终成桥状态结构受力的关键因素。结合郑济铁路跨黄河北大堤(73+139+73) m连续钢桁结合梁的工程实践,重点对以上几个关键因素进行对比分析。研究表明,在钢桁结合梁的设计中,通过合理安排顶落梁、混凝土桥面板与钢桁梁结合、纵横向预应力张拉等主要施工顺序,可以使桥梁结构受力实现最优。应根据结构形式、施工过程等综合选取钢混弹模比(简单取大值不一定保守)。最后,根据结构力学虚功原理,结合自编程序,解决了大跨度连续钢桁梁的预拱度设置问题。     

转体施工的铁路曲线连续槽形梁设计关键技术研究

为了确保转体施工的曲线连续槽形梁结构设计安全可靠,需要解决以下关键技术问题:结构横向受力、日照温差应力较大、支座中心线横向位置、曲线转体结构横向偏载、曲线槽形梁结构受力计算等。通过道砟槽板横向预应力束的合理布置,克服横向连接处主拉应力;通过适当增加边主梁顶板保护层厚度和纵向预应力束的合理布置,控制了日照温差应力;研究合理的横向支撑位置,避免对结构产生横向次应力;曲线悬臂转体结构横向偏载,将球铰中心相对于上下承台设置横向预偏心,解决转动时横向自重不平衡引起梁体侧倾的问题;通过建立平面模型、单梁模型、梁格模型和实体模型,对比分析计算曲线空间结构的受力问题。结果表明:曲线连续槽形梁结构受力均满足规范要求。     

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。     

大西客专上跨郑西客专的桥式方案研究

大西客专临潼东联络左线特大桥上跨郑西客专、包西铁路何临联络线等三条既有铁路。本文针对现场具体条件,提出了(64+68+64)m连续钢箱梁顶推施工,(45+72+72+45)m预应力混凝土连续梁转体施工,一联56 m+一联72 m钢筋混凝土T构转体施工的桥梁方案,并进行了详细的比选,最终选择了对铁路运营安全影响最小,施工风险最低的(64+68+64)m连续钢箱梁顶推方案。     

大西客专上跨郑西客专的桥式方案研究北大核心

大西客专临潼东联络左线特大桥上跨郑西客专、包西铁路何临联络线等三条既有铁路。本文针对现场具体条件,提出了(64+68+64)m连续钢箱梁顶推施工,(45+72+72+45)m预应力混凝土连续梁转体施工,一联56 m+一联72 m钢筋混凝土T构转体施工的桥梁方案,并进行了详细的比选,最终选择了对铁路运营安全影响最小,施工风险最低的(64+68+64)m连续钢箱梁顶推方案。     

双索面斜拉桥转体设计关键技术研究

山东邹鲁大桥是世界上首座转体重量超过2万t的斜拉桥。该桥上跨京沪铁路及铁路站场,跨径为(110+110) m,采用独塔平行双索面、墩塔梁固结体系的结构形式。该桥设计创新点主要有:基于市政桥梁的美观因素,采用了平行双索面的斜拉桥转体桥梁设计方案;结合斜拉桥运营阶段养护维修的需要,主梁采用π形箱梁设计;结合转体桥梁的施工特点,采用了圆形承台基础和圆形地下连续墙基坑支护相结合的创新设计。本文的研究成果对采用转体施工法的斜拉桥设计具有重要的理论指导意义和工程实用价值。     

预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺

为避免对铁路运营的干扰,上跨既有铁路大跨度桥梁常用的施工方法有转体及顶推法。本桥采用预应力混凝土梁拱组合体系,系梁采用顶推法施工,系梁总长131 m,分3段浇筑36.5 m+86.1 m+8.4 m,中间段86.1 m长为顶推梁段,两侧为原位现浇。设计顶推最大跨度达38.5 m,顶推过程中需要设置前后钢导梁,其长度分别为28 m及17.0 m,顶推距离为78.3m,顶推运行轨迹为半径2 300 m竖曲线,顶推重为52 809 kN。顶推的特点有临时墩斜交布置、顶推轨迹为竖曲线,顶推过程中结构空间受力明显。同时对顶推用临时墩、钢导梁、侧向限位及拉锚器等也加以介绍。     

高速铁路大跨度混合梁连续刚构设计关键技术研究

广湛高铁采用(109+2×200+109) m混合梁连续刚构跨越西江主航道,主梁采用预应力混凝土梁+钢混结合梁的混合梁形式,与预应力混凝土连续刚构相比,减轻了结构自重,降低了主梁弯矩和剪力,提高了桥梁跨越能力;跨中采用钢混结合梁,减小了因混凝土收缩徐变对结构后期变形的影响,改善了结构受力和高速行车条件。钢混结合段为钢主梁与预应力混凝土主梁的连接构造,是混合梁桥关键传力部位,根据刚构桥的钢混结合部受力模式,设置于主梁受力较小位置,采用有格室后承压板式结合部构造。通过对钢梁截面分析比选,采用符合结构受力特点、经济性较好的槽形钢箱混凝土结合梁,并对槽形钢梁超高腹板稳定性、空腹桁架式横隔板构造等关键技术进行研究。建造方案推荐采用挂篮悬臂浇筑混凝土梁,钢梁采用整体吊装安装,混凝土桥面板采用分块预制,可有效保证施工工期。     

跨武广特大桥转体连续梁设计

研究目的:跨武广特大桥是武咸城际铁路上跨武广客运专线一座特大桥,主跨采用(48 +80 +48)m连续梁结构,该梁采用先悬臂浇注,后转体的施工方法.本文从梁体构造、梁体施工方法、转体施工等方面对本桥连续梁进行介绍.研究结论:上跨繁忙既有线铁路施工,转体施工可谓一种较好方法选择,该方法经济实用、安全可靠、减少上跨桥梁施工对既有线的影响,降低风险,并有广阔的应用前景.本文为转体连续梁的设计与施工提供一实例,为今后同类型桥,特别是上跨客运专线的桥梁设计提供重要的参考价值.     

公路跨铁路桥梁转体施工设计

提出一种适用于跨铁路桥梁的挂篮现浇转体施工设计思路。介绍某上跨铁路立交桥的孔跨布置原则及横断面设计要求,采用Midas Civil软件,建立曲线、直线模型进行分析计算,得到桥梁转体前的不平衡弯矩;结合挂篮现浇施工方案,提出转体系统偏心设置及砂箱布置的方法,并总结了该类桥梁转体系统的设计步骤。梁体的曲线设计对桥梁的应力、扭矩影响较大,且转体时不平衡弯矩较大,在转体系统设置偏心后,最大不平衡弯矩会出现在梁体挂篮现浇施工的过程中。通过对各施工阶段砂箱施加压力,保证了结构的安全。研究成果可为同类桥梁设计提供借鉴。     

曲线连续刚构梁桥预应力钢束的简化计算方法

连续刚构曲线铁路桥进行预应力设计时,通常采用直梁代替弯梁进行计算,可以显著减少设计工作量。为探讨该计算方法的可靠性,本文以曲率半径800 m的兰渝铁路黄河特大桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立相同梁长的预应力混凝土连续刚构直梁模型和弯梁模型,计算模型中不同位置钢束的各项预应力损失。通过对比直梁与弯梁各钢束的各项预应力损失,获得两种模型在预应力损失上的差值,并最终对比分析直梁与弯梁的总预应力损失与有效预应力。计算结果表明对该桥采用直梁代替弯梁进行预应力设计是可靠的。     

郑万铁路上跨郑西客专联络线特大桥主桥转体结构分析

郑万铁路上跨郑西客专联络线特大桥为主跨138 m独塔斜拉桥,该桥位于半径1 400 m曲线上,采用国内最大横向偏心球铰(偏心距0.847 m),其可靠性与稳定性对保证施工安全至关重要。基于空间有限元软件Midas FEA分析转体结构在施工过程中的局部应力分布,并研究预应力筋对转体结构力学性能的影响。结果表明:(1)转体结构整体处于较低的应力状态,局部存在应力集中,可通过构造措施保证其力学性能;(2)预应力筋的配置可大幅减小由于局部承压而产生的拉应力,确保转体施工中上下转盘的结构安全;(3)通过设置预偏心,实现了转体施工在大跨度小曲线斜拉桥上的成功运用,降低了桥面配重和转体重力。上述研究成果可为同类型桥梁转体施工提供重要借鉴。     

客运专线预应力混凝土大跨连续梁转体施工监控

介绍了客运专线大跨度预应力混凝土连续梁转体施工时梁体的施工监控,利用数值模拟的方法,分别计算出了连续梁在恒载作用下的累积位移、活载位移、预拱度及各阶段的梁体应力,通过误差分析和施工状态预测对计算模型进行修正,以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两端悬臂端高程的相对偏差不大于规定值,并确保施工过程中结构的可靠度和安全性,保证了桥梁顺利转体及受力状态符合设计要求,为同类桥梁的转体施工提供了有益的参考。     

转体施工独塔斜拉桥设计探讨

随着高速铁路网的不断建设,邻近、跨越既有高速铁路的工程建设是不可避免的。转体桥对既有铁路运营干扰少,其应用越来越广泛;而斜拉桥具有造型美观,跨越能力强,跨径布置灵活的特点。因此采用转体施工的斜拉桥具有很高的研究价值。沪昆客运专线长沙枢纽联络线以21°交角跨越武广高速铁路,桥梁结构采用(32+80+112)m非对称独塔双索面斜拉桥,采用转体施工方法。笔者采用有限元分析程序对该桥梁结构进行了详细分析,从转体施工的关键技术到桥梁结构关键受力部位、安全保障措施,均进行了深入的探讨和研究,提出了优化意见,确保了本桥得以顺利实施,有效减少了施工干扰,降低了安全风险,为类似工程提供了借鉴和参考。