悬索桥行车风环境研究

某悬索桥位于平原地区,为了提高其运营管理效率并且保障行车安全,对桥面行车风环境进行研究。采用数值风洞的方法,对主桥、引桥跨中截面二维流场以及桥塔区的三维流场进行了研究,并且提出了两种风障设计方案。通过对等效桥面风速计影响系数的对比研究,确定了风障方案的挡风效果,为大桥的行车安全提供保障。     

风障对平行梁桥面风环境的改善作用研究

现阶段山区公路混凝土单箱梁、平行箱梁的风障设置研究存在不足。本研究采用计算流体力学(CFD)中的三维大涡模拟(LES)方法,针对不同风障布置形式下的混凝土单箱梁、不等间距平行箱梁的桥面风环境进行了研究,建立了有限体积模型。研究了来风上下游侧风障对单箱梁桥面风环境的影响,发现在单箱梁来风上游侧布置的风障能够显著降低桥面风速,而在来风下游侧布置的风障则无法起到有效的挡风作用。因此,当平行箱梁间距过大时,来风下游侧的箱梁由于缺乏上游侧风障的保护,桥面风环境恶化。针对这一问题,研究了平行箱梁内侧未加装风障时的桥面风环境,计算了车道平均风速和风速折减系数。研究发现,下游侧箱梁桥面平均风速随着平行箱梁间距的增大而增大;当间距增大到一定程度后,下游侧箱梁由于进入了上游侧箱梁尾流的充分发展区,造成下游侧箱梁桥面平均风速增高、风场紊乱。进一步研究了平行箱梁内侧加装风障后的桥面风环境,发现下风侧箱梁桥面平均风速大幅减小,上游侧梁的尾流涡对下游侧箱梁桥面风环境造成的不利影响也受到了有效的抑制。综上所述,单箱梁下风侧安装的风障不能改善桥面风环境、当平行箱梁间距超过2倍梁宽时,应在平行箱梁内侧加装风障。     

大跨悬索桥桥面风致行车安全评价与对策

在较大的侧风作用下汽车行驶在桥面时易发生行驶偏向问题,尤其在桥塔区域,风速的剧烈变化极易导致车辆事故。本文以虎门二桥工程中的泥洲水道大跨悬索桥为背景,通过风致车辆侧偏动力响应分析和风致侧偏响应评价标准,建立了不同车速条件下代表车型的车辆侧偏安全临界风速;采用虚拟风洞针对主桥、引桥二维绕流及桥塔区桥面的三维绕流进行了模拟,提取了表征桥面风环境的风速影响系数,对设置风障前后情况的对比分析,证明了风障的有效性;通过风致侧偏安全评估给出了代表车型不同车速下的安全行车临界风速,通过风障结构措施和交通管理措施的结合,可使运营期桥面通行安全风速达到9级及以上,并建议了大桥风雨天运营安全控制标准,研究成果可为类似工程借鉴和参考。     

枝城长江公铁两用大桥病害分析及维修加固方案

对枝城长江公铁两用大桥进行了病害检测,分析了公铁两用大桥公路桥面病害原因,结合现场荷载试验结果,决定采用正交异性桥面板代替原有混凝土桥面层。提出了枝城公铁两用大桥的维修加固方案,并加铺钢纤维混凝土桥面铺装,同时建议优化其结构组合。     

力洋港大桥桥面行车风环境风洞试验研究

通过风洞试验研究了在设置防撞栏和风障两种情况下力洋港大桥桥面风速分布情况。试验结果表明,在设置了风障后,消除了桥面2~4.5 m高度范围内桥面高风速区,有效降低了桥面侧向风速,使得大桥桥面具有了比其接线高速公路更为优良的侧风行车安全性。     

基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。     

泰州大桥的桥区风场特性及抗风稳定性研究

泰州长江公路大桥采用三塔两跨悬索桥方案,因为桥梁结构轻柔,大桥抗风问题一直是桥梁设计者们所关注的重点。本文针对泰州长江公路大桥在抗风设计方面的难点与特点,根据泰州大桥桥区的风观测成果,探讨了桥区的风场特性,在此基础上提出桥区的设计风速,研究了三塔悬索桥的抗风性能,包括三塔悬索桥的动力特性、加劲梁断面的静力稳定性、颤振稳定性以及涡激共振等。     

刚柔复合型桥面铺装在大跨径悬索桥中的应用

钢桥面铺装是大跨径桥梁建设的重点和难点,特别是大跨径悬索桥。泰州大桥是世界首座三塔两跨钢箱梁悬索桥,主桥全长2 160m,交通量25 000辆/d,货车比例20%左右。基于钢桥面铺装高温性能和变形性能综合平衡,大桥钢桥面铺装采用"3.5cm下层浇注+2.5cm上层环氧"刚柔复合型铺装方案。大桥开展了浇注式沥青混合料、高性能热拌环氧沥青混合料设计及性能研究,以及防水黏结层性能研究。试验结果表明复合浇注式铺装具备优异高低温稳定性和疲劳性能。大桥通车运营6年,桥面铺装总体使用状况良好,仅出现微细裂缝和非荷载类微损伤,IRI均小于2m/km,车辙深度小于5mm,SDPCI达到90分以上,表明在大跨径悬索桥中采用刚柔复合型钢桥面铺装可行,为国内类似工程提供有益借鉴。     

泰州大桥钢桥面铺装十年养护总结与评价

泰州大桥作为国家级重大工程,是世界首座千米级三塔悬索桥。主跨2×1 080 m,钢桥面铺装采用“下层浇注+上层环氧”的刚柔复合型铺装方案,其结构体系为桥梁技术前沿的突破性创新,系世界首创,具有“三塔两跨悬索桥型、钢箱梁结构超长、交通量较大、重型车比例高、桥位区雨量充沛、相对湿度大”等独有的工程特点。泰州大桥超长超柔钢桥面结构也对运营维养提出了新挑战,系大桥建设的“八大技术难点”之一。大桥在钢桥面铺装养护运营阶段做了大量卓有成效的研究与实践工作,取得了丰硕成果,建立了桥面系服役状态感知系统,摸清了铺装性能衰变规律,并定期开展洒水控温和治超,促进日常管养的成效明显。此外,还开展了人工步检及专业化检测工作,实现检测全面覆盖,开发了适用于刚柔复合型铺装长期服役的耐久性保存和提升的关键技术,实现高品质耐久性服役。     

虎门二桥钢桥面铺装方案研究分析

针对虎门二桥钢桥面板结构、铺装温度环境、交通荷载特点、路线纵断面线形特点等因素的影响,进行了虎门二桥钢桥面铺装结构受力分析。采用有限元模拟,计算桥面铺装受力状态和影响规律,并把虎门二桥钢桥面铺装层与虎门大桥钢桥面铺装的力学响应进行对比分析。综合考虑各影响因素,虎门二桥钢桥面行车道铺装方案推荐采用环氧沥青混凝土,中央分隔带铺装方案推荐采用浇注式沥青混凝土。     

基于数值风洞的拱桥风荷载研究

计算流体动力学方法可以解决复杂拱桥的三维绕流问题。以九堡大桥主桥为工程背景,通过数值模拟得出了大桥主梁的静力三分力系数以及空间拱肋的风荷载参数,最终分析得到该桥的风荷载响应及一类稳定安全系数,为复杂桥梁结构的抗风研究提供了参考。     

跨海长桥风致行车安全研究

基于风作用下车辆模型行驶极限状态分析获得了相应的安全行驶临界风速,应用概率统计方法建立了桥位风速统计和极值风速概率分布模型,桥面风环境测速风洞试验给出了自然风与桥面行车风环境的关系,进而评估了自然风作用下车辆不同车速条件下的桥面行驶安全性。采用上述评估方法针对杭州湾跨海大桥的研究,表明了风障措施提高桥面行车安全的有效性。     

泰州长江公路大桥中塔弹塑性稳定性分析研究

泰州长江公路大桥采用了三塔悬索桥体系,该结构体系与传统的双塔悬索桥存在较大的不同,尤其在中塔的设计方面。中塔的力学性能对全桥整体结构的有显著的影响。针对目前对三塔悬索桥中塔稳定研究较少的现状,以泰州长江大桥为研究对象,研究了三塔悬索桥的中塔稳定问题,重点进行了弹塑性稳定分析,并讨论了初始缺陷对结构整体稳定性的影响。研究结果表明,中塔初始缺陷对稳定系数影响较小,并且最不利稳定安全状态为横桥向风荷载作用。     

港珠澳大桥主体工程荷载试验完成 全面进入验收期

正即将建设完成的港珠澳大桥,经过二十多天的荷载试验,大桥主体工程最后一段桥面荷载试验结束,大桥进入到全面的交付验收阶段。荷载试验主要是为了验证大桥的实际承载能力,得出位移变形的具体数据。这也是未来通车的准入证。港珠澳大桥荷载试验从2017年10月底正式启动,先后对大桥桥面、钢箱梁、索塔等关键部件进行了外观和静态载重及动态载重的压力测试。根据现有数据判断,各项指标完全符合设计要求。     

白沙洲大桥钢桥面铺装层修复方案受力分析与材料设计

针对武汉白沙洲大桥钢箱梁桥面铺装的破坏情况,分析了铺装层病害的原因,采用新型防水粘结材料和界面粗糙化处理技术对铺装层破坏部位进行实施了抗滑移修复方案,应用有限元法分析了车轮荷载作用下的正交异性钢桥面铺装层剪应力的变化规律,同时对防水粘结层材料的粘结强度、抗剪强度和弯曲变形性能进行室内试验,并且成功实施了白沙洲大桥钢桥面修复工程试验段。研究结果可以为白沙洲大桥的全面改造提供参考。     

会员单位信息

<正>市政总院赢得东海大桥桥面铺装改建EPC项目市政总院大桥设计院近日一举中标东海大桥桥面约22万平方米铺装改建EPC项目(第一阶段)。市政总院大桥设计院今年承接了东海大桥桥面铺装改建研究项目,在方案研究中,经广泛调研和论证,根据东海大桥的桥梁结构特性和交通特点,在爬坡段推荐采用环氧碎石薄层罩面的新技术,以解决桥面结构强度和抗滑性。在公开招投标过程中,市政总院大桥设计院利用在南浦大桥、杨浦大桥等维修工程项目中积累的旧桥改造及桥梁加固成套技术的优势和经验,投标方案赢得建设单位和评标专家的一致认     

世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究

以跨径为720 m、桥面距地面516 m的世界第一高钢桁梁斜拉桥—北盘江大桥为例,采用有限元软件MIDAS/CIVIL2016建立有限元模型,进行大桥自振特性理论分析。介绍了钢桁架斜拉桥动力荷载试验方法和过程,对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明,大桥数值分析与实测数据吻合较好,实测整体刚度大于理论刚度,具有一定的安全储备,结构受力特性正常,可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考。     

公铁同面大桥的桥面铺装耦合荷载效应

为分析铁路-公路荷载作用下公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的受力特点,以枝城长江公铁同面连续钢桁架梁桥面铺装结构为研究对象,采用等效抗弯刚度法简化桥面铺装层,建立公铁同面大桥整桥有限元模型,分析铁路荷载、公路荷载及铁路—公路耦合荷载对公铁同面钢桁梁桥桥面铺装组合结构的影响。结果表明桥面铺装层主要控制应力为顺桥向的纵向拉应力,铁路荷载和公路荷载对最大纵向拉应力耦合效应的贡献率分别约为62.5%和37.5%,对最大横向拉应力的荷载耦合效应的贡献率分别约为61.7%和38.3%。在铁路-公路耦合荷载作用下,枝城长江公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的最不利等效应力小于等效桥面铺装层材料的容许应力。     

环氧沥青钢桥面铺装开裂成因分析及维修对策

环氧沥青铺装广泛应用于超大跨径钢桥面工程,是目前主要的铺装结构型式之一。针对其开裂病害进行成因分析,指出除钢桥面荷载和环氧混凝土力学性能之外,环氧材料的抗紫外老化性能也是铺装开裂的重要影响因素,并据此提出了维修对策,在广州珠江黄埔大桥和东沙大桥进行了工程应用。     

学会桥梁委组织参观泰州长江公路大桥

泰州长江公路大桥（又称“泰州大桥”）竣工通车前夕。为进一步了解泰州大桥的建造过程与技术细节,一睹大桥风采,学会桥梁与结构工程专业委员会干10月20日组织了赴泰州大桥现场的技术参观和交流活动。