泸定大渡河兴康特大桥抗震设计关键技术

泸定大渡河兴康特大桥主桥为1 100m单跨钢桁梁悬索桥,针对该桥桥址区地震动参数高的特点,开展结构抗震设计关键技术研究。基于延性抗震设计理念提出耗能型中央扣,将防屈曲钢支撑用作中央扣杆件,防屈曲钢支撑的两端以铰接形式与缆、梁连接,只承受轴向力,不产生弯矩。基于组合设计思想提出波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁,利用预应力混凝土顶板和底板抗弯、高强度钢腹板抗剪。对比耗能型中央扣与传统刚性、柔性中央扣对悬索桥抗震性能的影响;对比波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁与普通钢筋混凝土、钢桥塔横梁的抗震性能,并对组合桥塔横梁进行缩尺模型试验,结果表明:铰接式耗能型中央扣能显著改善高烈度震区大跨径悬索桥的抗震性能;波形钢腹板钢-混组合桥塔横梁具有良好的综合抗震性能,连接构造安全可靠。     

特大跨悬索桥索塔波形钢腹板横梁抗震性能试验研究(Ⅰ):试验设计及有限元分析

雅安至康定高速公路泸定大渡河特大桥在国内外首次采用波形钢腹板组合箱型结构作为高烈度地震区特大跨悬索桥的索塔横梁,采用了拟静力模型试验的方法,对新型索塔横梁体系的抗震性能进行了研究,研究成果分为2部分介绍,本文主要进行前期试验目标横梁选取、缩尺模型设计、加载方法、测试方案以及试验模型有限元分析方法及结果的分析研究(试验结果及抗震性能分析评估另文详述),试验设计及有限元分析结果表明:根据结构设计和受力对称特点进行离散化设计,并结合杠杆加载系统加载的缩尺模型能够满足试验要求,波形钢腹板横梁的工程应用能够满足桥梁抗震设防目标。     

特大跨悬索桥索塔波形钢腹板横梁抗震性能试验研究(Ⅱ):试验结果及性能评估

雅安至康定高速公路泸定大渡河特大桥在国内外首次采用波形钢腹板组合箱型结构作为高烈度地震区特大跨悬索桥的索塔横梁,采用拟静力模型试验方法对新型索塔横梁体系的抗震性能进行研究。研究成果分为2部分介绍:前文介绍了模型试验设计及其有限元计算分析,本文在前文的基础上,重点分析实测的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能能力等试验指标,并对索塔横梁体系的抗震性能进行评估,同时对其塑性铰长度取值进行了初步探讨。试验结果表明:波形钢腹板箱型横梁满足抗震设计要求,索塔横梁联接体系能够实现"强剪弱弯、强节点弱构件"的设计理念,为高烈度地区大跨径悬索桥索塔横向联接抗震设计提供了一种新思路。     

泸定大渡河兴康特大桥主塔施工关键技术

泸定大渡河兴康特大桥主跨达1100m,是目前四川省第一跨径悬索桥,也被誉为"川藏高速第一桥"。桥址所在区域位于海拔爬升地带,具有风场复杂,风速高,昼夜温差大的特点。两岸主塔为高188m的门式主塔。本文围绕主塔的起步段混凝土温度控制,施工抗风,混凝土养护及外观质量控制,波形钢腹板横梁施工等重点环节,对主塔施工工艺进行总结。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁足尺模型试验研究

根据国内首座波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁公路桥———泼河大桥的箱梁构造尺寸,设计了足尺模型试验梁,对其力学性能进行了试验研究。测试了波形钢腹板及顶板的混凝土纵向应变分布、挠度以及腹板剪力、体外预应力增量等问题。研究结果表明:波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的混凝土顶板和底板主要承担弯矩,波形钢腹板则主要承担剪力,箱梁的计算挠度应考虑钢腹板剪切变形的影响,混凝土顶板存在明显的剪力滞效应,同时得出在荷载作用下体外预应力增量呈线性变化规律,且应力增量很小。     

波形钢腹板组合梁桥的特性及应用

波形钢腹板组合梁桥是一种采用波形钢腹板代替传统的混凝土腹板,与混凝土顶、底板连接形成的组合结构形式桥梁。其混凝土顶、底板几乎承受了组合截面的全部弯矩,而波形钢腹板承受了组合截面剪力的主要部分,充分发挥预应力混凝土和钢材这两种材料的性能。主要介绍该形式桥梁在结构设计、预应力效率、截面抗剪性能以及结构抗震性能等方面的特点;介绍该桥型的应用现状,分析比较其适用范围;探讨该桥型的施工特点,根据桥梁实例分析比较悬臂施工、少支架施工、预制装配施工等多种施工方法;并测算对比了波形钢腹板-PC组合梁桥在经济性上的优势。通过论证表明,波形钢腹板-PC组合梁桥较传统混凝土桥及钢结构桥在诸多方面具有优势,在我国工程界具有较好的应用前景。     

全比例波形钢腹板PC箱梁力学特性试验研究

根据国内第一座波形钢腹板PC组合箱梁公路桥-泼河大桥的箱梁构造尺寸,设计了30 m足尺试验梁,对其力学性能进行了试验研究和有限元分析。测试了箱梁挠度,波形钢腹板、混凝土顶板及底板的应变。研究结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁的混凝土顶板和底板主要承担弯矩,波形钢腹板则主要承担剪力。试验结果为实桥的设计和建造提供了重要的资料。     

波形钢腹板组合箱梁加载效率试验研究

体外预应力波形钢腹板组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,其剪力主要由钢腹板承担,混凝土顶底板承受绝大部分弯矩;由于充分发挥了材料性能,提高了材料效率,有着很好的应用前景。为了研究波形钢腹板的加载效率,制作了2根模型梁,通过测试预应力张拉时结构应变和变形规律,利用空间有限元方法进行分析,试验结果与理论结果吻合较好,并得到了该组合结构在预应力作用下的加载效率规律。对不同厚度腹板的普通混凝土梁进行了参数对比分析,结果表明,波形钢腹板组合箱梁在预应力加载效率方面具有较强的优势。     

济南凤凰黄河大桥主桥桥塔设计

济南凤凰黄河大桥主桥采用三塔双索面自锚式悬索桥,跨径布置为(70+168+428+428+168+70)m,桥宽61.7m,主缆中跨垂跨比为1/6。为兼顾受力和美观,中、边塔采用相同的结构形式,因桥面和地面标高不同,中、边塔构造不完全相同。桥塔采用横桥向A形、顺桥向I形的钢结构与钢-混组合结构混合塔方案,中塔高126.0m,边塔高116.1m。塔柱底节段为钢-混组合结构,其余塔柱节段采用钢结构,塔柱为单箱三室截面。各桥塔两塔柱之间横桥向均设置上、下2道横梁,横梁采用钢结构,为单箱单室截面。中塔采用塔吊吊装、边塔采用履带吊吊装。对桥塔进行静力、稳定及动力分析,结果表明结构强度、刚度及稳定性均满足规范要求。     

池州长江公路大桥主桥桥塔上横梁锚固结构设计

池州长江公路大桥主桥为主跨828m的双塔双索面单侧混合梁斜拉桥。桥塔上塔柱设置6道钢结构上横梁,上横梁均采用箱形断面,竖向中心距均为13.5m。单个钢横梁长7m、宽5.5m、高7m,划分为4个块段,各块段间采用M30高强度螺栓进行拼接。斜拉索分组锚固于各道钢横梁横隔板之间的锚固构造内,形成索塔体外锚固体系。钢横梁端部与桥塔上塔柱接触位置设置预埋钢板,通过高强度螺杆及剪力钉将钢横梁与混凝土上塔柱牢固连接。每道钢横梁外部设置封闭钢珠结构。采用有限元软件对桥塔上横梁锚固结构进行受力分析,结果表明结构受力均满足规范要求。     

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72) m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。     

多跨斜拉桥双钢管-混凝土组合结构桥塔静力与抗震研究

为研究双钢管-混凝土组合结构桥塔在多跨斜拉桥中的应用,以一座7塔8跨斜拉桥模型为背景,对双钢管-混凝土组合结构桥塔的静力及抗震性能进行分析.采用极限状态设计法检验桥塔的安全性,在中等强度地震波和超强地震波作用下,通过比较桥塔横梁处主梁在纵向可移动连接、线弹性连接及双线弹性连接3种支承条件下的地震响应评估桥塔的抗震性能.分析结果表明:隔跨布置活载引起的主梁及桥塔弯矩大于满跨布置荷载引起的主梁及桥塔弯矩;桥塔越高产生的位移和弯矩越小;塔顶响应和塔底弯矩在可移动支承条件下最大,在双线弹性连接条件下最小.双钢管-混凝土组合结构桥塔适用于多跨斜拉桥,主梁与桥塔横梁处采用双线弹性连接方式,桥塔的抗震性能最好.     

基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明：悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究

为研究波形钢腹板预应力混凝土箱梁这种新型桥梁结构的力学性能,根据国外已建实桥的箱梁尺寸,设计了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,来分析这种箱梁结构的弯曲、扭转和畸变等力学特性。试验结果表明:在弯曲荷载作用下,波形钢腹板主要承担剪力,而弯矩仅由混凝土顶板和底板来承担,同时箱梁的挠度应计及钢腹板的剪切变形的影响。另外,波形钢腹板预应力混凝土箱梁对偏心荷载作用时产生的扭转变形和畸变的抵抗能力相对较差。波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有区别于传统混凝土箱梁结构的的力学特性。     

常泰长江大桥组合索塔锚固结构钢-混传剪构造足尺模型试验研究

常泰长江大桥索塔锚固结构采用钢箱-核芯混凝土组合结构,为研究该新型组合索塔锚固结构钢-混传剪构造的受力特性,进行钢-混传剪构造足尺模型试验研究。制作2个锚固结构足尺节段试验模型,通过压剪试验研究锚固结构的荷载～滑移曲线及应力、应变分布等受力特性,并通过有限元模型分析锚固结构的传力机理和各组件的内力分配比例,推导剪力钉剪力计算方法。结果表明：在2.14倍单索最大索力荷载作用下,锚固结构保持弹性状态,钢壁板未产生明显滑移,钢-混界面最大滑移不超过0.25 mm,该锚固结构中钢-混传剪构造至少具有2.14倍的安全系数;荷载作用下,剪力钉剪力从上至下逐渐增大,锚腹板附近底部3排剪力钉剪力较大,钢-混传剪构造至少存在剪力钉和界面摩擦力2种传剪机制,钢-混传剪构造的承载能力显著提高;钢-混传剪构造受力过程分为粘结力传力阶段和局部滑移阶段,剪力钉剪力分布不仅与沿剪切方向长度分布有关,也与荷载的大小线性相关。     

波形钢腹板PC箱梁应用研究

近年来,钢-混凝土组合结构桥梁在国内外获得迅猛发展。在传统桥梁结构形式的基础上,多种新型组合结构桥梁形式出现在桥梁的施工中。波形钢腹板PC组合箱梁桥是钢-混凝土组合结构桥梁的一种,结合我单位景家湾大桥阐述波形钢腹板PC组合箱梁桥的结构特点、构造要点及施工关键技术。     

某波形钢腹板天桥设计方法研究

波形钢腹板组合箱梁桥是一种造型美观、受力合理的新型钢-混凝土组合结构,以某波形钢腹板PC组合箱梁跨线桥为背景,介绍了该桥的主梁整体设计、波形钢腹板构造设计、顶底板连接键设计计算,并按施加一期荷载、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析计算,验算其是否符合现行规范要求,为今后类似工程计算提供参考.     

波形钢腹板PC组合箱梁抗震性能研究

波形钢腹板组合梁桥采用波折形钢板替代传统混凝土箱梁的混凝土腹板,能够充分发挥两种材料优点,实现桥梁结构轻型化,增强跨越能力,改善结构抗震性能,并避免腹板开裂利于后期养护,其应用越来越广泛,然而对于其地震性能的研究却较少。为了研究其减震性能,本文以一座典型的山区桥梁为例,分别采用波形钢腹板组合箱梁和常规混凝土箱梁两种截面形式模拟主梁,建立了桥梁有限元动力分析模型,在比较结构动力特性的基础上,采用反应谱和时程分析方法,对两种不同结构的抗震性能进行了对比研究。结果表明:与传统混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板组合箱梁桥由于上部结构自重减轻,但刚度几乎没有减少、故而其自振频率略有增大,但地震作用下各桥墩的弯矩和轴力均有较大幅度的减小,结构抗震能力明显提高;表明波形钢腹板组合箱梁的抗震性能要显著优于传统混凝土箱梁,是值得在我国西部高烈度山区推广的一种较合理的桥型方案。     

带波形钢腹板悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁新结构

介绍了带波形钢腹板悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁这一新型结构.作者们阐述了该结构的特点和适用范围;并分别对其剪力滞效应、扭转特性、极限承载力和波形钢腹板悬臂组合桥面板的荷载横向分布规律等受力特点进行了总结,为组合脊骨梁的实际应用提供参考.     

带波形钢腹板悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁新结构

介绍了带波形钢腹板悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁这一新型结构。作者们阐述了该结构的特点和适用范围；并分别对其剪力滞效应、扭转特性、极限承载力和波形钢腹板悬臂组合桥面板的荷载横向分布规律等受力特点进行了总结，为组合脊骨梁的实际应用提供参考。