自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段受力的试验研究

以武汉市江汉六桥主桥的下塔柱为例对桥塔钢-混结合段进行数值模拟和模型试验,研究钢-混结合段各部位在施工阶段和运营阶段的受力性能、应力分布及安全储备。结果表明:施工过程中及荷载组合作用下,混凝土实测最大压应力为6.44 MPa,最大拉应力为4.27 MPa,钢塔柱最大压应力为112.8 MPa,拉应力较小;超载工况下,混凝土实测最大压应力为7.74 MPa,最大拉应力为5.47 MPa,钢塔柱最大压应力159.8 MPa;试验过程中,各测点应力随荷载基本呈线性变化,卸载时残余应力不大,模型基本处于弹性状态,加载时混凝土未发现裂缝;各工况下混凝土和钢结构各测点应力实测值和计算值相差不大;钢-混结合段受力安全可靠,在给定的荷载作用下有足够的安全储备。     

洞庭湖大桥组合式沉井施工关键技术及仿真分析

洞庭湖大桥N003#墩组合式沉井直径31.6 m,高17.7 m,埋深16.1 m,下部为钢筋混凝土结构,上部为钢板桩。以该组合式沉井施工为研究对象,总结了大型组合式沉井施工的要点,并对施工安全进行验算。建立仿真分析模型对施工过程中沉井的应力状态、稳定性进行分析。计算结果表明沉井下沉系数、下沉稳定系数满足下沉要求。钢板桩最大有效应力116.5 MPa,最大剪应力66.6 MPa,最大变形7.9 mm,混凝土沉井最大有效应力7.3 MPa,均满足结构受力及变形要求。     

跨高速铁路运营线钢箱梁拖拉快速施工方案与控制

为研究桥梁跨越繁忙高速铁路运营线的施工方案与施工控制，以常益长高速铁路（常德—益阳—长沙）跨既有石长铁路（石门—长沙）拱形塔斜拉桥的钢箱主梁施工为依托，开展施工方案分析，通过有限元分析研究施工临时塔索方案及施工全过程主梁受力与变形，并结合现场实测对施工进行控制。结果表明：基于滚轮式重物移送器两侧相对拖拉法施工及无合龙段的合龙施工方案能够满足一个天窗期内快速施工要求。临时塔索方案合龙面高差为0.2 mm，转角差基本为0，扣塔受力与稳定性良好，拖拉至就位全过程中主梁应力均在合理范围内，满足合龙要求。各关键工况下线形及应力监控理论值与实测值吻合良好，线形误差在2 mm以内，控制截面主梁上下缘应力最大误差均在10%以内，应力远小于容许应力200 MPa，施工过程控制精度高。     

钢桁梁铁路悬索桥临时吊索施工工序研究

钢桁架铁路悬索桥自重很大,不同施工方法、主梁连接方式、施工架设顺序对施工过程中的结构内力与线形产生很大影响,因此有必要研究操作方便且满足结构要求的施工方案。以某单跨桁架铁路悬索桥为工程背景,提出边跨无索区加临时吊索的施工方案,并对从梁端向跨中施工与从跨中向梁端施工两种施工工序对结构内力、位移的影响进行对比研究。结果表明,从梁端向中跨跨中施工和从中跨跨中向梁端施工均满足安全要求,但从中跨跨中向梁端施工时的全桥各主桁杆件最大拉、压应力更均匀,且桁架梁的变形较小。     

斜跨曲线异形拱桥施工过程应力和挠度分析

异型拱桥造型新颖独特,但受力复杂。为了确保异型拱桥施工过程安全,以通泰大桥为工程实例,采用有限元软件Ansys建立三维有限元模型,考虑11种工况,进行异型拱桥的施工仿真分析。计算结果表明:主梁和拱肋的应力水平不高,主梁最大Mises应力为30.6 MPa,拱肋最大Mises应力为76.4 MPa,均未超出容许应力;吊索的最大应力为723 MPa,出现在工况4中B09号吊索,尽管也未超过容许应力,但应在施工中密切监控其受力。变形计算表明,成桥时(工况11)桥梁变形最大,为主梁变形,最大挠度值为21 cm。设计图纸中主梁设置了20 cm的预拱度,基本是可行的,与计算结果相符。     

福厦客专乌龙江特大桥主桥主梁设计

根据桥址处地形、地貌、线路条件等要求，福厦客专乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,该桥中跨主梁采用钢箱梁，边跨部分区域主梁采用预应力混凝土箱梁，是国内外最大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。主梁采用双主梁+密横梁体系，钢混结合段采用梯形填充混凝土前、后承压板式钢-砼接头构造。采用有限元分析方法，对结构刚度变形以及主梁的受力开展研究，计算结果表明，该桥主梁强度、刚度及抗风稳定性均满足规范要求，具有良好的静、动力特性。该桥型结构优美经济，可为今后桥梁设计提供借鉴和思路。     

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。     

跨高铁800m半径PC连续箱梁顶推施工控制研究

研究目的:桥梁结构施工日趋大型化和复杂化,给施工控制技术带来新的挑战。为克服这一难题,一种有效的施工方法——顶推施工法应用前景越来越广阔。本文依托厦深联络线位于R=800 m圆曲线上PC连续箱梁的顶推施工控制,采用数值模拟与有限元仿真模拟的方式,施工前模拟计算出顶推法施工方案是否满足安全要求。研究结论:(1)导梁在顶推过程中,最大拉压应力和最大剪应力都出现在导梁根部;(2)分别在导梁根部最大负弯矩和最大正弯矩工况下,埋入混凝土部分的钢导梁各向正拉压应力、竖向剪应力均小于Q345钢材相应的许用应力,满足规范要求;(3)导梁翼缘和腹板高强螺栓连接在顶推荷载作用下,高强螺栓连接最不利截面受力满足要求,仅腹板螺栓连接安全储备略小;(4)本研究结果可为今后为圆曲线上PC连续箱梁桥顶推施工控制提供参考。     

新成昆铁路跨隧道内溶洞桥梁结构设计

新成昆铁路老鼻山隧道掌子面施工揭示溶洞,存在洞顶掉块、溶洞水倒灌等风险,需采用合适的跨越方案。采用调查分析方法对溶洞类型进行判定,提出“拱桥+护桥”结构跨越溶洞方案,并进行了结构设计。为了支撑该拱桥与护桥结构的工程设计,采用有限元方法,建立桥梁结构的三维空间仿真分析模型,针对施工阶段和成桥阶段,从变形、受力等角度系统分析了拱桥主拱圈的静力性能,并讨论受力最不利截面的强度和裂缝情况。研究表明,溶洞内水源补给主要为基岩裂隙水,溶洞整体稳定;在施工阶段,主拱圈最大压应力和最大拉应力分别为5.94 MPa和2.74 MPa,出现在主拱圈拱脚的下缘和上缘位置;在成桥阶段,跨中拱顶和拱脚是不同荷载组合下的最不利截面,混凝土和钢筋的最大正应力分别为11.88 MPa和189.07 MPa,裂缝最大宽度为0.19 mm,应力和裂缝均满足相关规范要求。     

大跨度钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构静动力特性分析

以赣江二桥为研究对象,通过有限元程序ANSYS 15.0建立该桥的三维实体有限元模型,对大桥的静、动力特性进行了分析。结果表明:在正常使用状态内力组合和承载能力极限状态内力组合两种荷载工况下,钢-混凝土叠合梁跨中位移以及主塔位移均较小,主梁未出现拉应力,主梁及主塔应力有足够安全储备,均满足规范要求。该桥的一阶自振周期为4.215 8 s,相比一般大跨斜拉桥较小,而主梁竖弯、扭曲较早出现,说明钢-混凝土叠合梁斜拉桥具有整体刚度高,对地震、风荷载等动力作用较为敏感的特点。     

非对称矮塔铁路斜拉桥塔梁施工监控研究

矮塔斜拉桥,又称部分斜拉桥,是近年来被广泛采用的一种桥梁结构形式。以天津西外环的津保铁路矮塔斜拉桥为工程背景,为确保施工的安全性,对其施工控制进行了研究。首先建立了津保斜拉桥的有限元模型,对结构稳定性和动力特性进行分析;其次建立了施工监测系统,对监测结果进行分析。分析结果表明,津保桥成桥后主梁线形与设计线形基本一致,主梁应力满足规范要求,斜拉桥成桥索力与设计索力基本一致,实时监测提高了津保桥按图施工的精确度。     

大纵坡小曲线半径转体斜拉桥在郑万铁路桥梁中的应用

新建郑万铁路联络线特大桥跨越郑西高铁采用2×138 m独塔斜拉桥方案,为预应力混凝土曲线斜拉桥,采用支架现浇后转体就位施工。考虑到曲线梁转体不可避免存在大横向偏心的边界条件,采用刚塔柔梁的设计理念,增加主塔刚度、优化主梁断面形式,大大减小了球铰横向偏心距。介绍独塔转体施工斜拉桥设计方案,并根据实际施工阶段建立有限元模型计算分析,确定结构的合理形式,计算拉索、主梁、桥塔等结构应力、刚度、稳定性等设计参数。结果表明:(1)该桥主体结构应力、变形等均满足规范要求;(2)曲线斜拉桥采用支架现浇后转体施工,横向需设置预拱度;(3)上跨高速铁路,采用转体斜拉桥方案能有效降低梁高。     

前窑子水库大桥重型深水钢栈桥冬季施工质量控制研究

前窑子水库大桥为准池铁路重点工程,建设工期紧,施工水位深,技术要求高,作业难度大,所建临时钢栈桥为重型深水钢栈桥,需进行冬季施工,因此必须重点控制钢管桩和栈桥主梁的施工质量,保证栈桥的安全性、承载力和工期,从而确保前窑子水库大桥能在冬季按工期顺利进行施工。     

重载铁路四线高墩大跨连续刚构设计研究

兴保铁路安家山河大桥为重载铁路四线桥,为跨越安家山河而设,主桥采用(80+130+80) m连续刚构,桥高达94 m。该桥面临多线、高墩、大跨等复杂问题,需对结构尺寸优化、主墩墩型比选、墩梁结合部位、中跨合龙顶力、施工阶段安全稳定性等方面开展研究。通过分析得出结论,中支点梁高采用9.2 m,跨中梁高采用4.8 m,梁部的刚度及强度均满足规范要求,整体指标较好;主墩采用空心墩与双薄壁墩组合,在保证足够刚度的前提下,有效降低刚度差;墩梁结合部位采用固结方式,节省大吨位支座及后期维修养护。经局部分析,梁体应力状态较合理;中跨合龙顶推力采用4 000 kN,改善了后期桥墩的受力及线形;主墩在梁体最大悬臂施工状态下安全性较好。     

津保矮塔斜拉桥空间分析研究

研究目的:拟建津保铁路子牙河特大桥主桥上部结构采用有砟轨道(84+56+32)m矮塔斜拉桥,鉴于该桥的不对称性和受力复杂等特点,本文旨在通过空间静力计算、动力特性分析、稳定性分析、拉索应力幅以及不平衡索力计算、局部应力分析、抗震性能分析等,以验证该桥在整体结构及局部构造上的安全可靠性。研究结论:(1)在列车荷载及温度作用下,主梁横、竖向变形较小,结构具有足够的刚度;(2)主梁各截面的应力及强度安全系数均在设计规范要求的限值之内;(3)斜拉索的强度安全系数为2.75,分丝管索鞍两侧环氧砂浆抗滑移安全系数大于3.0,具有足够的安全性;(4)主体结构弹性屈曲稳定系数大于5,结构稳定性满足规范要求;(5)本桥满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。     

高速铁路大跨度空腹式连续刚构设计

银西高铁漠谷河2号特大桥桥高114 m,为适应桥高并结合地形起伏要求,主桥采用(120+210+120)m预应力混凝土空腹式连续刚构桥,主梁为拱形V撑与箱梁截面的新型组合结构形式,该结构为铁路预应力混凝土桥梁跨度之最。采用Midas软件对主桥进行结构计算,模拟悬臂浇筑法施工,辅助以临时扣锁和支架,使V撑上下弦可以同时施工。计算结果表明,该结构增加了结构的跨越能力,减少了跨中收缩徐变上拱值,在施工及运营阶段的刚度、强度均满足规范要求,具有良好的动力特性。该结构采用柱板式空心墩与主梁固结,线性优美,工程经济,结果可为铁路大跨高墩桥梁设计和施工提供参考。     

高铁拱塔斜拉桥跨运营铁路主梁顶推控制分析

顶推施工能够有效降低跨运营铁路主梁施工对既有线路的影响,而顶推施工方案选择及主梁线形控制对于主梁能否顺利合龙及成桥线形有直接影响。以常益长高速铁路跨石长铁路拱塔斜拉桥的主梁顶推施工为依托,建立全桥有限元模型,模拟两种顶推施工方案;通过试算确定临时扣索及拱索索力,以控制顶推过程中主梁的线形变化及受力,确保主梁的安全精准合龙。结果表明,扣索方案,小、大里程侧转角分别为0.000 3、0.000 1 rad,两侧主梁竖向位移均为-30 mm,扣索索力最大2 860 kN,钢梁应力介于-34.09～31.76 MPa之间,扣塔应力介于-130.84～58.31 MPa之间;扣索+拱索方案,小、大里程侧转角分别为0.000 3、0.000 1 rad,两侧主梁竖向位移均为-31 mm,扣索索力最大2 580 kN,拱索160 kN,钢梁应力介于-34.40～32.81 MPa之间,扣塔应力介于-124.64～55.21 MPa之间;两种方案下合龙线形及受力均在合理范围内。不同合龙方案成桥钢梁应力差值均在1.0 MPa以内,成桥位移差值在1.0 mm以内,两者差异极小。为施工简便,优先推荐张拉扣索...     

渭河沟大桥115m钢筋混凝土拱桥方案设计

兰渝线渭河沟大桥跨越深沟,根据桥址处的地质、地形等情况,拟采用主跨115 m的上承式钢筋混凝土拱桥。本文先对该桥的拱轴系数进行了详细研究,并拟定了主桥的详细结构尺寸及施工方法、步骤;然后,采用Midas软件建立有限元模型,进行静力、动力、稳定性及施工阶段等方面的计算分析,分析结果表明该桥各项技术指标均满足相关规范要求。     

瓮马铁路乌江特大桥设计关键技术研究

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表明：主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥具有刚度大、徐变小、后期养护维修工作量小等优点,主拱圈采用小矢跨比设计,兼顾安全、经济、环保和美观,能够满足铁路桥梁跨越山区“V”形峡谷的要求;主拱圈由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,通过分层分段浇筑方案改善拱圈各构件的内力;拱上结合梁采用两片工字形钢与混凝土桥面板相结合的形式,钢梁栓焊结合,便于制造、运输和施工;拱座采用梯形断面扩大基础,基础开挖永临结合,有效降低施工风险;数值分析表明该桥结构的刚度、强度、稳定性均能满足规范要求,能够满足客货共线铁路的安全性和乘坐舒适性要求。可为其他山区铁路桥梁桥式研究提供参考。     

大跨度系杆拱桥主拱钢-混凝土结合段受力状态分析

以鹰潭市余信贵大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件分别建立大桥整体数值模型与钢-混凝土结合段局部实体数值模型,计算分析主拱钢-混凝土结合段在设计荷载作用下的受力状态与承载能力。分析结果表明:在持久状况荷载组合下,主拱肋钢-混凝土结合段模型变形连续,最大变形量为0.030 m,主拱肋钢-混凝土结合段结构刚度及变形满足要求;钢-混凝土结合段混凝土最大拉应力为1.63 MPa,钢结构部分Von-Mises等效应力最大值为236 MPa,均小于容许应力,满足结构设计要求;为避免应力集中,须对钢-混凝土结合段的坡口进行细化设计,或调整主跨系杆的张拉力。