沪通长江大桥公铁合建斜拉桥桥塔基础设计

沪通长江大桥为4线铁路、6车道公路合建桥梁,主航道桥采用跨径布置为(142+462+1 092+462+142)m的连续钢桁梁斜拉桥。该桥桥塔基础建设条件复杂,根据桥塔基础特性,从结构受力、经济性、施工便捷等方面对大直径钻孔桩基础和沉井基础方案(圆形沉井、矩形沉井)进行比选,最终推荐采用倒圆角的矩形沉井基础。矩形沉井下段采用钢沉井,上段采用混凝土沉井。28号、29号沉井总高分别为105m、115m。标准段井身平面尺寸为86.9m×58.7m(四周倒圆角半径为7.45m),考虑施工便捷,井身竖向分节,标准节段高6m。沉井为平面框架结构,平面布置为24个12.8m×12.8m井孔,封底混凝土厚14m,为确保封底混凝土与井身结构传力,钢沉井底部设置抗剪剪力键。     

混凝土桥墩施工期水化热及表面抗裂影响因素研究

为提高混凝土桥墩表面抗裂性能,对其施工期水化热及表面抗裂影响因素进行研究。选取尺寸为1.5m×1.2m×1.6m的重力式矩形混凝土桥墩,采用ANSYS建立有限元模型,对桥墩的水化热温度场与应力场、养护工艺及构件设计参数对水化热温度场及其表面开裂的影响进行分析。分析结果表明:混凝土桥墩水化热过程中,由于钢筋传热,对混凝土表面温度场及箍筋、纵筋相应位置混凝土表面应力场产生影响。采取养护措施对预防混凝土早期开裂效果较好,混凝土表面应力值比无养护约下降0.6 MPa。桥墩表面温度应力随混凝土保护层厚度增大而减小,随箍筋直径增大而增大,箍筋间距变化对其影响不明显。     

某悬索桥锚锭大体积混凝土后期裂纹成因分析

与以往的养护期间发生开裂不同,某悬索桥锚锭大体积混凝土结构发生后期裂纹现象。文中在对开裂现象调查的基础上,结合工程经验对其后期裂纹形成原因进行分析,认为其主要原因是:(1)分层龄期差造成上层混凝土的收缩受到下层混凝土的约束,从而使上层混凝土的底部承受较大的拉应力;(2)外部温度在短时间内降低时导致混凝土表面产生附加拉应力;(3)混凝土自身的收缩,归结为混凝土膨胀剂掺量不足;(4)结构自身抗温构造钢筋不足,导致结构自身抵抗开裂的能力偏弱。     

连续配筋混凝土路面收缩应力及参数敏感性分析

连续配筋混凝土路面(简称CRCP)受到钢筋和基层的约束,在温降和混凝土干缩作用下产生收缩应力,当收缩应力超过连续配筋混凝土(简称CRC)强度时便会开裂。该文建立了CRCP在温降和干缩作用下的应力分析模型,得到收缩应力表达式及应力沿公路纵向分布,分析混凝土强度、干缩、热膨胀系数、基层摩阻、钢筋与混凝土之间的粘结刚度等参数对CRCP收缩应力影响的敏感性。结果表明:收缩应力在板中最大,裂缝处为0;混凝土强度、干缩、热膨胀系数、基层摩阻、钢筋与混凝土之间的粘结刚度是影响CRCP开裂的关键参数。     

薄壁空心墩底座防裂施工技术研究

某特大桥桥墩底座为24 m×4.7 m×2 m(长×宽×高)的长方体实心结构,采用C50混凝土。针对高强大体积混凝土结构施工过程中易开裂的问题,结合底座结构尺寸特点,在墩身每个箱室的中间部位设置长2.0 m的后浇段,共3个;通过优化混凝土配合比、采用冷却水管内散外蓄和选择有利浇筑时间等措施,有效地控制混凝土的最高温度和内外温差。施工后的桥墩底座混凝土内实外美,未产生裂缝。     

沪通长江大桥主航道桥桥塔温度场与膨胀调控抗裂技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔高330m,塔身采用C60混凝土,单塔混凝土方量超过6万方(不含塔座)。为降低桥塔混凝土开裂风险,采用等温量热和变温变形试验确定水泥水化调控材料掺量以及复合膨胀材料配比,通过缩尺模型试验研究混凝土抗裂性能,基于此制备抗裂混凝土并应用于29号墩桥塔施工中。结果表明:0.2%掺量的水化调控材料可降低水泥水化放热速率峰值约50%;掺入配比为50%CaO+50%MgO的膨胀材料可增加混凝土温升阶段膨胀变形约1倍,减小温降阶段收缩变形约30%;与普通混凝土相比,抗裂混凝土模型中心温度峰值降低了6.4℃,膨胀变形增大了1倍以上,收缩变形减小100με;29号墩桥塔采用抗裂混凝土施工,显著降低了实体结构收缩拉应力与开裂风险。     

连续刚构桥高墩实心段混凝土裂缝成因分析及处理措施

某连续刚构桥高墩单肢截面尺寸为4m×9m,首节实心段C50混凝土一次浇筑层高4m,浇筑后带模养护7d,拆模后墩身出现有规律的裂缝。为研究该高墩混凝土开裂原因,以及在混凝土中掺加10%膨胀剂作为处理措施的可行性,在实验室制备标准试件,测试了C50混凝土和掺膨胀剂的C50-P混凝土在恒温绝湿条件下的变形、干缩以及力学性能指标,采用有限元软件建立实心墩柱模型,分析混凝土温度历程和应力发展。结果表明:C50混凝土养护7d后撤掉养护措施,约1d后表面开裂;裂缝原因主要是约束作用下混凝土中心迅速降温与自生体积变形(收缩)相叠加,导致拉应力超过抗拉强度;C50-P混凝土在升温阶段产生的较大预压应力抵消了温度下降、体积收缩等因素产生的拉应力,在经历较长时间的降温和收缩后才出现拉应力,显著提高了抗裂性。该桥梁后续墩柱施工采用C50-P混凝土,桥墩未再开裂。     

沪通长江大桥主航道桥边墩、辅助墩钢沉井定位施工技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,边墩、辅助墩采用沉井基础,结构平面尺寸为39.2m×26.8m,其中27号墩沉井高80m(下部钢沉井高38m),底节壁厚1.8m,隔墙厚1.2m,平面布置6个11.2m×11.2m的井孔。为解决钢沉井在双向水流作用下快速定位、精确着床的难题,采用"4根锚桩+浮吊安装+定位辅助调整"的施工技术,在沉井井孔内设置定位锚桩,并在沉井结构处设置下导向和在钢锚桩顶部设置上导向结构;将钢沉井分两大节段整体制造、浮运至墩位处,沿定位锚桩下放至自浮状态,分节接高,对称均匀注水下沉至河床稳定深度,下沉过程中通过井壁内注水及浮吊双钩起落、定位船调整沉井倾斜度,使钢沉井结构安全顺利着床,沉井平面位置和姿态满足设计要求。     

松原市天河大桥北汊主桥钢-混结合段施工技术

松原市天河大桥北汊主桥为双塔空间索面自锚式钢-混组合梁悬索桥,跨径布置为(40+100+266+100+40)m,钢-混结合段长2m,位于锚跨距桥塔89m处。单重37t的结合段钢梁节段使用150t履带吊进行吊装。钢-混结合段先安装PBL键,然后安装钢筋,纵向、横向均设有预应力筋。结合段混凝土使用C55聚丙烯纤维混凝土进行浇筑。在混凝土浇筑过程中,使用劲性骨架锁定与预应力张拉锁定相结合的方法对钢梁进行锁定,对钢梁在温度变化产生的膨胀与收缩都起到了良好的约束作用,控制了钢-混结合段混凝土浇筑和养生过程中内部应力的变化,有效地避免了在梁体浇筑完成后出现的裂缝现象。     

宽幅混凝土箱梁的横向收缩应变差分析

为了研究施工过程中宽幅混凝土箱梁的收缩应变差对梁体应力的影响,以常平5号高架桥(跨径6×30m,全宽33.5m的整幅预应力混凝土连续箱梁桥)为背景,依照文献公式计算各施工节段间及箱梁各部位间的收缩应变差,再转换成等量温差施加于空间块体元模型上,重点分析了箱梁节段龄期差和各部位不均匀收缩应变差引起的收缩效应及箱梁各部位的应力分布情况。分析结果表明,单纯的箱梁不同结构部位不均匀收缩应变差引起的拉应力不会引起箱梁开裂;收缩应力主要与节段龄期差有关,节段龄期差引起的箱梁施工节段间的收缩应变差引起的收缩应力则可能使梁体开裂。     

乌海甘德尔黄河大桥主桥设计

乌海甘德尔黄河大桥主桥为跨径布置(80+5×120+80)m的单索面预应力混凝土梁部分斜拉桥。主梁采用带大挑臂的单箱双室截面,桥宽37 m。主梁悬臂板每隔3.5 m设置一道加劲板,箱室内部与此对应设置一道横隔梁。斜拉索采用环氧钢绞线拉索体系,索塔锚固区采用分丝管式索鞍。主塔为菱形截面,塔身为纵向A字型。结合平面和空间静力分析,对全桥的抗弯、抗剪、抗裂性能及应力进行检算,结果满足规范要求。项目处于地震高烈度带,结构中采用纵向速度锁定器+横向耗能减震装置作为组合减隔震方案,动力分析表明其抗震性能满足规范要求。主墩采用翻模法施工,主梁节段采用悬浇法施工。     

PC箱梁短线法节段预制施工技术

郑州桃花峪黄河大桥北引桥为3×(6×50)m+4×(50+4×51+50)m等高预应力混凝土连续梁桥,箱梁采用短线法节段预制、架桥机整孔拼装施工。箱梁节段自每跨中间向两端依次匹配预制,先浇筑完成节段作为相邻待浇节段的匹配段,匹配段采用底模台车多向精确定位。预制施工中,模板系统主要由固定端模及其钢支架、侧模及其钢支架、底模及底模台车、内模及滑车等组成;箱梁节段钢筋在钢筋绑扎台座成型,采用多点吊放入模并准确定位固定;箱梁C55混凝土集中拌制,用罐车运至制梁台座处,采用汽车泵浇筑;箱梁节段预制完成后存梁不少于3个月;箱梁横向预应力在预制场内张拉,纵向预应力在桥上施工;控制箱梁预制节段的中线、垂直度、水平度等线形满足规范要求。     

PC箱梁短线法节段预制施工技术北大核心

郑州桃花峪黄河大桥北引桥为3×(6×50)m+4×(50+4×51+50)m等高预应力混凝土连续梁桥,箱梁采用短线法节段预制、架桥机整孔拼装施工。箱梁节段自每跨中间向两端依次匹配预制,先浇筑完成节段作为相邻待浇节段的匹配段,匹配段采用底模台车多向精确定位。预制施工中,模板系统主要由固定端模及其钢支架、侧模及其钢支架、底模及底模台车、内模及滑车等组成;箱梁节段钢筋在钢筋绑扎台座成型,采用多点吊放入模并准确定位固定;箱梁C55混凝土集中拌制,用罐车运至制梁台座处,采用汽车泵浇筑;箱梁节段预制完成后存梁不少于3个月;箱梁横向预应力在预制场内张拉,纵向预应力在桥上施工;控制箱梁预制节段的中线、垂直度、水平度等线形满足规范要求。     

大体积混凝土后期裂纹成因分析

为减小大体积混凝土后期裂纹的产生,以某38m钢-混结合梁悬索桥北岸重力式锚碇为背景,对造成后期裂缝的成因进行分析。分析结果显示:分层龄期差造成上层混凝土的收缩受到下层混凝土的约束,从而使上层混凝土的底部承受较大的拉应力;外部温度在短时间内降低时产生的冷击效应导致混凝土表面产生附加拉应力;混凝土自身的收缩是由于混凝土膨胀剂掺量不足;结构自身抗温变构造钢筋不足,导致结构自身抵抗开裂的能力偏弱。     

超宽箱梁抗裂混凝土配合比试验研究

为防止九江长江公路大桥主桥超宽箱梁混凝土的早期开裂,进行专门的抗裂混凝土配合比优化设计试验。通过水化热、绝热温升、平板法塑性收缩开裂、温度～应力试验机开裂等试验方法,研究了胶凝材料组成对混凝土早期抗裂性的影响,配制出抗裂性能良好的C55混凝土。该混凝土采用42.5级P.Ⅱ水泥掺入25%的Ⅰ级粉煤灰、缓凝型聚羧酸盐高性能减水剂配制,绝热温升55.8℃,塑性收缩抗裂等级Ⅱ级,开裂温度8.7℃,应力储备37.3%,实际应用效果良好。     

转体桥合龙段混凝土纵向开裂控制研究

为控制转体桥合龙段顶板处常出现的纵向开裂，以保定乐凯大街南延工程斜拉桥为例，通过数值模拟研究了合龙段两侧老混凝土对新浇筑合龙段混凝土早期收缩的约束作用，分析了不同龄期差对新浇筑混凝土收缩应力的影响。研究发现：新浇筑合龙段混凝土的收缩应力与新老混凝土的龄期差成正比；采用缩短新老混凝土的龄期差、延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋、提前洒水润湿合龙段两侧老混凝土等方法，可降低合龙段新浇筑混凝土的早期收缩应力。在此基础上提出保定乐凯大街转体桥合龙段混凝土施工方案，并进行了现场测试实验，实验结果表明：该方案可有效控制合龙段混凝土的纵向开裂问题。     

大跨连续钢-混组合箱梁桥支座顶部区域抗裂方法研究

钢-混组合截面连续梁中支座顶部混凝土桥面板受拉,混凝土很易开裂退出工作。文中在综合已有钢-混连续梁支座顶部区域抗裂方法的基础上,以某70 m+120 m+70 m连续钢-混组合箱梁桥为背景,对支座顶升+负弯矩区张拉预应力、抗拔不抗剪连接技术+负弯矩区张拉预应力2种负弯矩区抗裂方案的优劣进行对比分析。结果表明,采用抗拔不抗剪连接技术+负弯矩区张拉预应力方案,成桥阶段混凝土桥面板有较大压应力储备,可提高支座顶部区域混凝土板的抗裂性能。     

宜昌庙嘴长江大桥大江桥桥塔实心段混凝土温度控制技术

宜昌庙嘴长江大桥大江桥为(250+838+215)m悬索桥,桥塔为C50钢筋混凝土框架结构,塔柱根部5m范围实心段为大体积混凝土结构。为避免桥塔施工期间出现早期裂纹,确保混凝土施工质量,对桥塔实心段混凝土进行温度控制。采用有限元软件建立承台及塔座、塔柱实心段结构有限元模型,计算大体积混凝土施工和养护过程中的温度场和应力场,依据计算结果,在施工方案中拟定温度控制指标值,确定温度控制措施及控制方案;在施工过程中,根据温度监测的实测结果,调整、完善温控方案。控制结果表明:采取的温控措施有效降低了混凝土养护过程中内部及其表面的温度应力,避免了施工期间出现早期裂纹的风险,确保了混凝土施工质量。     

沪通长江大桥万吨级钢沉井浮运出坞施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为(142+462+1 092+462+142)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,该桥桥塔墩钢沉井顶面平面尺寸为86.9m×58.7m,其中29号墩钢沉井高56m,重量达1.6万吨,采用船坞内整体拼装成型后出坞浮运至桥位。为满足船坞内地基承载力的要求,对钢沉井的刃脚进行抄垫,刃脚抄垫后灌注2.5m高刃脚混凝土;1.6万吨钢沉井入水后的理论吃水深度为12.4m,而浮运所经航道最大水深仅10.5m,在钢沉井中间12个井孔底口以上15.9m处对称增设钢结构封闭盖板,在封闭井孔内加注压缩空气,以调整钢沉井的吃水深度使钢沉井在出坞及浮运状态下的实际吃水深度为7.5m;对钢沉井的出坞水位进行系统分析;做好出坞前各项检查、出坞时机的选择、拖轮的配备、安全措施等准备工作。钢沉井在船坞内拼装成型后,船坞内放水起浮,系缆、抄垫后开启坞门,船坞内拖轮编队出坞,浮运钢沉井至桥位。     

深圳东宝河新安特大桥设计与创新

受规划道路红线、500kV高压走廊等因素制约,同时满足桥下通航及防洪要求,东宝河新安特大桥主桥跨径布置为88 m+156 m+88 m,上部结构采用波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁。为解决中墩处箱梁混凝土的抗裂、腹板抗剪屈曲和连接件设计等难点问题,创造性地将中跨跨中区段下翼缘混凝土底板替换为抗拉性能较好的钢板,有效减轻自重,优化结构受力并解决底板开裂问题。钢底板与混凝土底板之间设置过渡结合段,通过焊钉和开孔板结合。为研究跨中钢底板组合箱梁受力性能,进行了模型试验和有限元数值分析,结果表明设计合理、可靠。