公轨双层斜拉桥局部应力状态及结构优化设计研究

为优化公轨双层斜拉桥的构造设计,以东水门长江大桥为研究背景,取主桥跨中区域(约112m)建立有限元模型进行仿真模拟,该模型对桥梁各类构件的实际构造特征和截面尺寸进行了精细化模拟。基于数值模拟结果,分析了桥梁结构及局部构件的应力状态,并针对加劲肋、横梁对桥梁的变形控制和桥面应力的影响进行了参数化分析。结果表明:腹杆是上下层桥面惟一的传力构件,上下层桥面板的峰值应力主要出现在腹杆与弦杆节点处,建议考虑增大节点板厚度、转角采用圆曲线过渡或局部加固,以减小局部应力集中;加劲肋的间距变化对桥面应力及局部变形影响较大,间距宜控制在0.35~0.7m,否则将导致应力分布的改变及较大的局部凹陷;横梁的分布对桥梁变形控制及应力分布等至关重要,建议类似桥梁横梁间距控制在3m左右,在弦杆节点处设大横梁,节间设置小横梁。     

苏岭山大桥主桥设计与施工

苏岭山大桥主桥采用(70+240+70)m下承式连续钢桁拱桥,为双向8车道城市桥梁。主桁采用N形桁架,横向布置2片桁拱,桁间距38.2m,拱肋矢高54m,矢跨比为1/4.444。主桁上、下弦杆均采用带板式加劲肋的焊接箱形截面,主桁腹杆根据杆件受力分别采用箱形和H形截面,2片桁拱间设置8道空间桁架式风撑。桥面系为纵横梁格子梁体系,桥面板采用结构简支桥面连续的π形板,预制板同钢横梁之间设板式橡胶支座。吊杆采用PES7-109的镀锌平行钢丝,标准强度1 770MPa,吊杆标准间距7m。水中主墩为直径4m的圆柱形实体墩,采用双壁钢围堰施工。钢桁拱边跨采用临时墩辅助拼装施工,中跨采用吊索塔架辅助悬臂安装,跨中合龙。     

异形钢桁架拱桥结构设计及计算分析

某三跨连续中承式钢桁拱桥,跨径布置为22 m+56 m+22 m。主桥拱肋是由中拱肋、边拱肋、副拱肋及腹杆组成的桁架结构。主桥跨中设置系梁,主梁由桥面系及横梁组成,桥面系采用正交异性钢桥面,主梁、系梁及拱肋固结连接。桥梁共设置13对吊杆,扇形布置,吊杆锚固采用耳板的结构形式。主要介绍该桥的结构构造设计及受力计算分析,该桥造型新颖优美,受力及构造较为复杂,可为类似工程提供一定的借鉴。     

悬索桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系设计优化

杭瑞高速岳阳洞庭湖大桥为(1 480+453.6)m双塔双跨钢桁梁悬索桥,主梁为采用了钢-STC轻型组合桥面的板桁结合型钢桁加劲梁,钢-STC轻型组合桥面支承体系由横向桁架支承及桥面纵、横梁支承组成。采用ANSYS软件建立主梁节段有限元模型,针对组合桥面支承体系,从横向桁架结构形式、桥面纵横梁体系及其结构尺寸等方面进行设计优化。结果表明,带竖腹杆的横向桁架结构形式在桥面刚度、构件应力水平方面均具有较大优势;多横梁体系桥面刚度大,桥面构件应力水平低,适用于钢-STC轻型组合桥面。洞庭湖大桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系采用带竖腹杆的横向桁架,纵横梁支承体系采用在横向桁架竖腹杆位置设置边纵梁、次横梁间距2.8m的多横梁体系,能够很好地兼顾结构刚度、应力水平及钢材用量。     

孟庙至平顶山铁路钢管混凝土拱加劲连续梁桥设计

孟庙至平顶山铁路跨311国道特大桥主桥为(32+100+32)m钢管混凝土拱加劲连续梁桥,平面位于R=1 600m的曲线上。主梁为预应力混凝土双纵箱梁结构,纵梁间桥面结构采用纵、横梁体系格子梁,纵梁为单箱单室截面,沿纵向等宽、变高度;在100m主跨上方,对应于双纵梁设2道变高度钢管混凝土拱肋加劲,2道拱肋间采用空心钢管组成的3道横撑实现横向连接,每道拱肋由2根钢管组成,拱肋钢管及实腹段内填筑C50微膨胀混凝土;每道拱肋下设13组吊杆,每组吊杆的纵向间距为6m。采用有限元程序MIDAS建立主桥有限元模型,进行静、动力特性分析,采用ANSYS建立拱脚处空间实体模型对拱脚处局部应力进行分析,分析结果表明该桥各项静、动力特性均满足要求。     

上莘大桥结构设计与分析

上莘大桥为半穿式连续钢桁架桥,跨径布置为(62+100+62)m。综述了该桥的桥型方案、结构总体设计及设计要点。该桥上部结构由桥面板、桥面系、主桁、联结系和支座5部分组成。桥面板为组合结构,桥面铺装采用树脂沥青组合体系;桥面系由主横梁、次横梁、次纵梁构成;主桁采用无竖杆的华伦式三角形腹杆体系及整体节点。下部结构采用柱式桥墩,肋式桥台,基础为钻孔灌注桩。由于结构受力时桁架节点与杆件的连接介于完全刚接与铰接之间,为使结构更安全合理,设计时节点刚度及杆件跨中应力按铰接模型计算,杆端应力按刚接模型计算,以铰接模型的轴应力+刚接模型的弯曲应力作为设计控制应力。     

美国2座公路下承式钢桁梁桥设计

公路钢桁梁桥在跨径80~350m范围内具有较强的优势。为给我国公路钢桁梁桥设计提供参考,促进我国公路钢桁梁桥技术进一步发展,介绍美国2座公路下承式钢桁梁桥结构设计和施工创新技术。唐·霍尔特桥主桥为(122+244+122)m的三跨连续钢桁梁桥,诺克塞克跨河桥主桥为跨径107m的简支钢桁梁桥,2座桥桁架采用华伦式,均采用钢筋混凝土桥面板,取消了竖杆、中横联和桥门架端横联的斜撑,采用更刚性的上平纵联与下平纵联体系,桥面系横梁、斜杆的连接采用刚性节点,用钢量指标均较低。唐·霍尔特桥通过采用屈服强度分别为250MPa、345MPa和690MPa的钢材,实现了等高度的三跨连续钢桁梁;诺克塞克跨河桥主桥钢桁梁采用悬臂法施工,混凝土引桥用作钢桁梁悬臂施工背索的锚固系统,没有任何水中施工,保护了水域生态环境,缩短了总工期。     

黄冈公铁两用长江大桥主跨567m钢桁梁斜拉桥设计

黄冈公铁两用长江大桥主桥采用(81+243+567+243+81)m连续钢桁梁双塔斜拉桥,半飘浮结构体系,上层布置4车道高速公路,下层布置双线铁路.主梁采用上宽下窄的倒梯形截面,腹杆倾斜设置(斜率达1:2.7),主桁采用正N形桁式结构.公路桥面采用纵、横梁支撑正交异性整体钢桥面结构;铁路桥面采用多横梁支撑正交异性整体钢桥面结构;每个主桁上弦节点处均设有横向联结系.桥塔为H形钢筋混凝土结构.斜拉索为空间双索面,桥面锚固系统内置于主桁上弦杆内.该桥采用悬臂散拼法架设,为解决斜主桁悬臂架设的技术难题,腹杆在节点外拼接.     

既有桁式组合拱桥虎口处的局部受力分析研究

既有桁式组合拱桥的空实腹交接处(俗称虎口)是结构的上弦杆、下弦杆和实腹段的交接过渡段,受力较为复杂。文章借助大型通用有限元程ANSYS,建立了虎口处局部三维实体有限元模型,文章针对该处三种构造措施下的受力行为进行计算分析研究。计算结果表明三种构造措施下应力分布特征与桥梁病害情况具有吻合较好。并发现在虎口处采用增设横隔板和施加竖向预应力技术措施和增设横隔板的措施能改善虎口处的受力,特别是采用增设横隔板的措施十分有效。分析结论可供同类工程设计和加固参考。     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。