中等跨径装配式矩形钢管混凝土组合桁梁桥设计

优化了传统混凝土箱梁腹板与底板,提出了装配式桥梁新型结构形式——矩形钢管混凝土组合桁梁桥,从总体设计、主桁选型、横断面选型、桥面板选型、杆件选型、节点选型与连接构造方面介绍了其结构设计优化过程;从桥梁的静力性能与地震响应、桥面板的有效宽度与负弯矩区力学性能方面对矩形钢管混凝土组合桁梁桥进行了有限元分析,并将部分组合技术应用到负弯矩区桥面板连接件的设计中;从技术性与经济性角度将矩形钢管混凝土组合桁梁桥与预应力混凝土箱梁桥进行了工程量和施工便捷性对比。研究结果表明:矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构选型符合桥梁预制装配、快速建造的工业化要求,主桁各杆件受力明确,受力形态主要为轴向拉、压力;负弯矩区桥面板有效宽度系数为0.899;采用部分组合技术可使桥面板轴向拉力下降75.3%,有效地提高了桥面板的抗裂性能;矩形钢管混凝土组合桁梁桥初始输入地震力占同等跨度预应力混凝土箱梁桥的58.9%,说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥具有良好的抗震性能;钢材用量、混凝土用量、上部结构质量与预应力混凝土箱梁桥的比值分别为1.241、0.485、0.575,说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构轻巧,材料利用率高,工程造价低,具有经济优势。     

大跨度跨线钢管混凝土拱桥整体顶推施工控制研究

以石环公路钢管混凝土拱桥施工过程为背景,对大跨度钢管混凝土拱桥整体顶推施工进行了仿真分析,并对主梁、临时支墩及导梁在顶推过程中的受力和变形进行了详细计算,指出了各结构危险工况和主梁不利截面范围,为该桥的顶推施工实施提供了科学依据,可为同类型钢管混凝土拱桥的顶推施工提供参考。     

混凝土箱梁顶推施工中钢管支架的力学行为分析

结合跨汉宜高铁混凝土箱梁顶推施工实例,按实际顶推过程针对下部钢管支架建立空间有限元模型进行仿真计算,分析钢管支架的力学行为,依此制定了顶推施工钢管支架的监测方案,并对顶推施工过程采取安全控制措施,保证了顶推过程的安全,并对后续顶推施工中钢管支架的计算分析提供参考和建议。     

钢—混凝土组合梁桥混凝土桥面板的抗裂设计方法研究

以重庆市合川区乡野步道云门试验段连接桥工程4#桥为例,分析该钢—混凝土组合梁桥在设计上提高混凝土桥面板抗裂性能的方法。该桥在结构上采用V形支撑降低墩顶负弯矩峰值,在施工过程中采用桥面板滞后结合法、跨中压重法增大墩顶负弯矩区压应力储备,从而降低了成桥墩顶负弯矩区拉应力,提高了混凝土桥面板的抗裂性能。通过分析提高混凝土桥面板抗裂性能的结构设计方法以及施工过程的抗裂措施,为钢—混凝土组合梁桥的设计提供参考。     

万州大桥全空间钢管桁架的顶推施工

万州大桥变为截面空间钢管混凝土连续刚构桥,主墩为双肢薄壁高墩,设计要求主桁架采用顶推施工,因柔性墩水平抗力有限,使用传统顶推施工方法风险大,费用高,且进度不能满足工期要求,采用多点自动连续顶推施工技术较好地解决了这些问题。     

考虑支架刚度的钢桁梁桥施工过程计算方法研究

顶推拖拉法在简支钢桁梁的施工中应用十分广泛,施工过程中的传力路径明确,支架系统直接承受着多个支承节点传递下来的荷载,然而支承体系随着施工步骤进行不断发生着变化,支架系统承受的荷载也相应发生变化,同时支承于支架系统上的桥梁因支架支承刚度的差异,反力分配也将发生变化。为确保顶推过程的安全性,不能简单将支架与桁梁单独进行分析。以某钢桁梁桥为例,分别建立了桁梁-支架分离模型和耦合模型,对大跨度简支钢桁梁桥的顶推过程进行了分析,2种模型下的计算结果存在较大差异,施工过程分析需要考虑支架刚度的影响,为此提出了一种考虑支架刚度的模拟方法。     

基于桁梁实桥试验的钢管混凝土界面传力机制

为分析钢管混凝土桁梁桥的承载性能和钢-混凝土组合作用机理,进行了桁梁上、下弦钢管混凝土界面传力行为实桥试验和全桥板壳-实体有限元参数分析;以主跨71 m的简支半穿式钢桁梁桥为依托,沿其上、下弦杆节间长度范围内共布设102个应变测点,测试并分析了加载车作用下钢管轴向应变分布和钢-混凝土界面传力特征;采用ABAQUS软件建立了试验桥板壳-实体有限元模型,经实测挠度与应变数据验证模型的可靠性后,进行了界面连接状态、界面抗剪刚度、钢管厚度、管内混凝土强度等对钢管混凝土界面传力性能的参数影响分析。分析结果表明:钢管轴向应变分布规律可反映钢管混凝土界面传力的基本特征;钢管混凝土桁架上、下弦杆节点区域均出现界面剪力不均匀分布现象,钢-混凝土界面有效传力范围内钢管轴向应变呈负指数函数分布,其他区域钢管轴向应变保持不变;完全脱黏的钢管混凝土桁架弦杆的钢管轴向应变在节点一定范围内呈二次抛物线函数分布;钢管轴向应变因界面连接状态所表现出的不同应变分布规律和剪力传递长度可用于评价钢管混凝土组合作用强弱和界面工作状态;桁架弦杆的剪力传递长度随钢管厚度和管内混凝土强度的增加而增大,钢管厚度的影响更显著;在钢管混凝土桁架弦杆内设置抗剪连接件可缩短剪力传递长度。      

钢桁梁桥主桥设计比选及顶推施工抖振数值模拟研究

风致抖振响应对于桥梁顶推施工过程具有重要的影响。以张家口市宣化区胜利路桥新建工程为对象,开展主桥桥型设计比选研究,并采用ANSYS进行顶推施工抖振响应数值模拟。对主桥桥型设计进行比选,选择采用钢桥面系,带竖杆华仑桁架,钢-混凝土组合桥面铺装的简支钢桁架桥分幅桥梁方案。风荷载作用下,同一横断面处不同主桁处支座反力不同,对竖向支座反力而言,下游边桁架处最大,中间支座反力次之,上游支座反力最小。计算发现,在不考虑、考虑墩梁耦合效应两种状态时,下游边桁架支座反力峰值分别占恒载反力的10.5%和13%,中桁架支座反力峰值分别占恒载反力的5%、6.9%,上游边桁架支座反力峰值约占恒载反力的比例分别是6.5%、7.1%,可见墩梁耦合效应对该桥的抖振响应影响较小,可以忽略。结论可为今后类似工程设计与施工提供参考。     

202 m跨径钢管混凝土系杆拱桥的施工控制

丹东月亮岛大桥是宽跨比为1／22．44的下承式钢管混凝土系杆拱桥，采用单片桁架式X型拱肋，利用桥面板内张拉钢铰线作为桥梁的系杆．通过对该桥施工控制中采用的计算方法及施工中关键问题的分析，为该桥提出了合理的施工方案．     

顶推法施工过程控制技术在钢桁架连续梁桥中的应用

为了研究钢桁架连续梁桥顶推施工过程控制技术,以陕西省富县管廊跨河大桥为工程依托,基于有限元分析软件MIDAS建立富县管廊跨河大桥第二联(42+48+48)m钢桁架连续梁模型,通过钢桁架连续梁顶推施工过程中关键点应力和挠度实测值与理论值的对比分析,对整个施工过程进行监测,保证顶推施工过程中安全和成桥状态满足设计要求。研究结果表明:钢桁架连续梁采用的"导梁+滑道梁"顶推施工法能够保证主梁内力和变形监控数据均满足误差要求,并最终达到预定的合理成桥状态;温度变化是影响钢桁架和滑道临时支撑桁架变形和受力的主要因素,可以通过减小温度效应对钢结构施工的影响程度保证工程的顺利进行;富县管廊跨河大桥第二联(42+48+48)m钢桁架连续梁顶推施工的顺利完成可为同类型桥梁的顶推施工提供参考。     

大型钢桁架管廊桥施工控制分析

对于地形复杂的大型钢桁架管廊桥,由于周边条件的限制,不能像常规桥梁一样搭设满堂支架或采用大型吊车辅助施工,目前广泛采用顶推法进行施工[1],为确保顶推过程中钢桁架、桥墩的安全,顶推全过程须进行监控。对依托工程钢桁架管廊桥的特点、顶推滑道、导梁的布置及施工过程进行了详细描述,对施工过程控制要点进行了总结,同时借助有限元分析手段,分别建立了全桥及施工阶段分析模型,对施工全过程中滑道和导梁的变形规律以及墩顶的最不利水平位移进行了控制分析,研究成果可供类似工程借鉴。     

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能, 引入热点应力法, 可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅, 并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析, 拟合得到热点应力幅-循环次数曲线; 选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估, 并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明: 相比于墩顶矩形钢管混凝土节点, 跨中矩形钢管节点热点应力幅更大, 为60.1 MPa, 发生在主管表面, 但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa, 满足疲劳设计要求; 对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化, 原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后, 管内混凝土改变了节点局部刚度, 使相贯线焊趾处应力分布均匀, 支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%, 对原设计节点进行焊缝后处理, 可有效消除焊接初始拉应力, 改善节点疲劳性能, 支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%;采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估, 支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa, 大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa, 空间杆系模型计算结果偏保守, 且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应, 也无法准确判断疲劳开裂起始位置。      

钢管混凝土拱桥施工

钢管混凝土大多用于大跨径中承、下承式拱桥或系杆拱桥的拱肋,拱肋截面一般有多种形式,多为圆管和圆管加腹板构成的哑铃形以及由弦管和腹管绑成的空间拱式桁架等,其中拱式桁架可用于特大跨径的钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥施工的主要内容是钢管拱肋的制作、安装以及管内混凝土的浇筑,对无推力的系杆拱则有系杆的安装等。     

钢管混凝土拱桥的施工

钢管混凝土大多用于大跨径中承、下承式拱桥或系杆拱桥的拱肋,拱肋截面一般有多种形式,多为圆管和圆管加腹板构成的哑铃形以及由弦管和腹管绑成的空间拱式桁架等,其中拱式桁架可用于特大跨径的钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥施工的主要内容是钢管拱肋的制作、安装以及管内混凝土的浇筑,对无推力的系杆拱则有系杆的安装等。     

矩形钢管混凝土桁架Y型受拉节点受力性能分析

以某矩形钢管混凝土桁梁桥为例,将K型节点分解为Y型受拉节点和Y型受压节点,从最基本的Y型受拉节点着手,建立非线性有限元分析模型,分析弦管内填混凝土、设置PBL加劲肋等参数对节点变形、破坏形式及应力分布等的影响。结果表明:内填混凝土能够提高节点抵抗变形能力,降低节点的应力水平,但易出现钢管与混凝土脱粘现象;设置PBL加劲肋后可有效增加钢管与混凝土界面的黏结力,阻止界面脱粘,显著提高节点抵抗变形能力,明显降低节点的应力水平,有效提高节点的极限承载力和节点刚度。     

良庆大桥钢混凝土叠合梁桥面板施工方案研究

以南宁良庆地锚式钢混凝土叠合梁悬索桥钢箱梁为研究对象,根据不同的桥面板施工方案分别建立模拟施工阶段的空间三维分析模型,研究钢箱梁在不同桥面板施工方案下的受力情况,选择最合理的桥面板施工方案。     

跨铁路钢主梁顶推施工技术及全过程受力分析

对于叠合梁斜拉桥,主梁的施工工序包括钢梁施工、桥面板施工、湿接缝施工,钢梁施工可采用悬臂拼装、支架拼装或顶推施工,现场根据施工环境、工期要求等进行合理选择。对跨越铁路既有线的桥梁,受条件限制可选择的施工方法有限,悬臂拼装及支架拼装钢梁安装持续时间较长,对既有线铁路影响大,现场难以实现,而采用顶推施工,先以胎架拼装钢梁,连续顶推可对既有线铁路的影响降低。以某单塔双索面斜拉桥为例,对顶推临时支墩布置及顶推施工方法进行了说明,同时对顶推施工的详细施工流程进行介绍,并借助空间有限元模型建立导梁及钢主梁分析模型,对顶推全过程结构的受力进行了分析,可供类似工程借鉴。     

顶推连续钢箱梁的优化设计

衡阳某快速路高架桥,根据施工场地及通行条件的限制,通过方案比选确定了顶推连续钢箱梁的设计和施工方案。基于钢箱梁构造和受力特点,总结和分析了钢箱梁裂缝的类型和成因,提出了一些优化改进措施:提高桥面板竖向刚度,改进U肋与桥面板的焊接工艺以及在横隔板位置处U肋设置小内隔板等。将这些措施应用于该桥的设计中,结果表明箱梁各组件之间刚度比搭配较好,正常使用阶段各组件工作性能良好,变形协调性很好,焊缝处受力在可控范围内,桥面板的抗疲劳能力高,U肋和横隔板的局部应力状态明显改善,应力水平降低。最后对桥梁顶推施工的全过程进行了受力分析。提出的钢箱梁裂缝控制措施可为今后同类桥梁设计与施工提供参考。     

余姚江特大桥顶推施工分析与监控技术

目前,顶推施工在大跨径钢桁梁施工领域得到了广泛的应用。以余姚江特大桥钢桁梁顶推施工过程为研究对象,采用midas Civil建立该桥的有限元模型,分析了各个施工阶段梁端挠度、杆件应力的变化情况,并在现场设置挠度、应力监测点获取实测数据。通过梁端挠度与杆件应力的理论分析数据、实测数据对比发现：两者基本吻合,理论模型可较好地反映顶推状态。通过监控梁端挠度、杆件应力,可以及时调整顶推梁姿态,以保证顶推施工的安全进行。     

钢管混凝土拱桥的施工技术应用探究

工程上认为钢管混凝土拱桥是大跨度拱桥比较理想的一种结构形式。不过该桥型的计算理论以及施工工艺仍然不够完善,特别是实测资料比较缺乏。基于国内外钢管混凝土拱桥的应用情况分析,对该桥的施工方法做了基本的介绍,阐述了不同条件下施工方法的一些优点。根据实际工程,对钢管混凝土拱桥施工的难点和施工方案进行简单分析论证。