吉利黄河特大桥主桥的设计

吉利黄河特大桥是一座特大型波形钢腹板组合箱梁桥。本文对其主桥的上部箱梁主体、波形钢腹板、连接件、预应力体系布置、波形钢腹板防腐、支座、合拢顺序等方面的设计进行了详细的介绍。     

多箱室波形钢腹板PC部分斜拉桥结构动力性能分析

以朝阳沟水库特大桥为研究对象,采用三维有限元软件建立全桥空间力学模型,分别计算多箱室波形钢腹板箱梁、传统砼腹板箱梁的自振频率和振型,通过对比两种截面形式的动力特性研究多箱室波形钢腹板箱梁的受力性能,结果表明,将砼腹板换成波形钢腹板后,箱梁刚度和受弯性能得到改善,同时通过合理设置横隔梁,其抗扭性能得到提高;分别构建多箱室波形钢腹板箱梁部分斜拉桥、连续刚构桥和传统斜拉桥空间力学模型,对比分析不同结构形式多箱室波形钢腹板箱梁的自振频率和振型,分析3种桥型的动力特性和刚度,结果显示,波形钢腹板部分斜拉桥的动力性能、主梁刚度优越。     

波形钢腹板PC组合箱梁中钢腹板的抗剪设计方法

目前我国组合结构桥梁设计计算方法还不统一,对波形钢腹板PC组合箱梁的设计,不同的设计方法得出不同的计算结果,因此有必要对波形钢腹板的抗剪设计方法进行探讨。对波形钢腹板在抗剪设计中剪应力的计算原理和剪切屈曲的计算理论进行介绍,通过对现有国内外组合梁中钢腹板的设计计算方法比较分析,归纳出了各设计方法间的原理及异同点,以及各个计算方法的适用性,并对现有波形钢腹板抗剪设计计算方法提出相关建议,为波形钢腹板PC组合箱梁的抗剪设计提供参考。     

波形钢腹板稳定的理论分析及试验研究

从理论上对波形钢腹板的受力稳定问题进行了探讨。结合波形钢腹板试件试验求出了可用于工程设计的计算波形钢腹板总体稳定的系数的取值,为设计检算波形钢腹板的厚度提供了可靠的理论依据。     

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.     

李家河桥波形钢腹板组合箱梁结构设计研究

李家河桥为湖南省第一座波形钢腹板组合箱梁桥,该文介绍了该桥波形钢腹板组合箱梁桥横断面形式、横隔板构造、波形钢腹板形状、预应力体系以及波形钢腹板与顶、底板连接形式等结构的设计方法,并讨论了该组合结构的计算方法。     

波形钢腹板与砼腹板箱形拱圈稳定性对比分析

以某跨径210m特大桥箱形拱圈为例,利用MIDAS/Civil建立稳定性分析模型,对波形钢腹板箱形拱圈与砼腹板箱形拱圈的屈曲稳定性进行对比分析。结果表明,砼腹板箱形拱圈和波形钢腹板箱形拱圈主要发生的失稳特征为拱顶屈曲和1/8L、1/4L、3/8L截面屈曲,波形钢腹板箱形拱圈在第10阶模态下呈现拱脚屈曲的特征,砼腹板箱形拱圈优于波形钢腹板箱形拱圈。     

强震山区大跨悬索桥桥塔横梁方案比选

针对大跨度悬索桥桥塔传统混凝土结构横梁抗剪能力较差的情况,以强震山区主跨1 100 m的悬索桥——泸定大渡河特大桥为背景,计算地震作用下桥塔结构的内力,并对混凝土结构、钢结构、新型波形钢腹板组合结构3种形式桥塔横梁方案进行比选。结果表明:相比于混凝土结构横梁方案,钢结构横梁方案弯矩和剪力减少幅度分别为25.9%～29.3%和33%～34.7%,新型波形钢腹板组合结构横梁方案弯矩和剪力减少幅度分别为17.5%～27.8%和19.1%～30.6%,钢结构横梁与新型波形钢腹板组合结构横梁方案的抗震性能优于混凝土结构横梁方案。但钢结构横梁方案的桥塔横梁钢-混连接构造无法满足结构受力需求,且施工要求高、难度大。新型波形钢腹板方案钢-混连接构造可靠度和施工难易程度优于钢结构横梁方案,因此泸定大渡河特大桥最终采用新型波形钢腹板组合结构横梁方案。     

波形钢腹板PC部分斜拉桥的施工工艺

本文在调研了国内波形钢腹板PC箱梁施工方法的基础上,以朝阳沟水库特大桥单箱多室波形钢腹板PC箱梁实际施工过程中的中跨悬浇法施工与边跨支架法施工,详细介绍了波形钢腹板PC部分斜拉桥的施工工艺,旨在为同类桥型的施工提供借鉴。     

波形钢腹板冷成型缺陷控制

分析了波形钢腹板采用中厚钢板在传统冷成型过程中产生的缺陷及质量通病,结合山东鄄城黄河公路特大桥波形钢腹板的制造经验与体会,在本工程波形钢腹板制作中,成功地采用无牵制模压成型法,既有效地控制了质量通病,又明显地提升了各项产品指标.在参考日本等国波形钢腹板制造标准基础上,提出了更高标准的产品控制标准,以促进波形钢腹板桥在中国的应用与发展.     

波形钢腹板混凝土组合梁中波形钢板的设计方法

波形钢板的设计对波形钢腹板混凝土组合梁的抗剪设计具有重要意义.在总结了波形钢板剪切屈曲强度计算方法的基础上,给出了剪切荷载作用下波形钢板的设计原则和验算方法;导出了波形钢板剪切屈曲设计中板厚与板高的临界关系,并针对波形钢腹板混凝土组合梁设计中普遍应用的1600型波形钢板,提出了波形钢板抗剪设计的方法;结合南京长江第四大桥北接线滁河大桥中波形钢腹板的设计实例,对该设计方法进行了验证.结果表明该方法可以为1600型波形钢腹板几何控制参数的设计提供参考.提出的设计方法可以推广应用于其他型号波形钢板的设计.     

均布荷载作用下波形钢腹板简支箱梁的挠度

基于波形钢腹板组合箱梁的特点,在其承受均布荷载作用下,运用能量变分原理推导了波形钢腹板简支箱梁考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切效应下的挠度计算公式.结合室内模型试验梁的实测值和ANSYS三维有限元的计算值,对该公式的正确性进行了验证,同时分析了这2种影响因素对波形钢腹板简支箱梁挠度的影响程度.结果表明:该公式的计算结果与实测值及有限元计算值吻合良好;在承受均布荷载作用下,与初等梁理论计算的挠度相比较,剪力滞效应和波形钢腹板的剪切效应分别增大波形钢腹板简支箱梁挠度的1.82％和36.36％,因此在实际计算中必须考虑波形钢腹板剪切效应对挠度的影响,而可以忽略剪力滞对挠度的影响,研究结论可为今后波形钢腹板箱梁桥的设计计算提供参考.     

单箱多室波形钢腹板箱梁横隔板位置优化设计

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁具有特殊受力特性,钢腹板主要承受剪应力。对于单箱多室桥面较宽的波形钢腹板箱梁来说,各钢腹板的竖向剪应力分布比较复杂。通过空间有限元分析,发现不同横隔板的位置对钢腹板的竖向剪应力影响较大。应用有限元分析软件ANSYS建立单箱多室波形钢腹板箱梁参数化分析模型,计算得到最佳横隔板设计位置,并给出在单向车道荷载偏载作用下沿桥梁横向各钢腹板剪应力分布情况,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

大跨长联波形钢腹板连续梁桥的隔震设计研究

大跨长联波形钢腹板连续梁桥下部结构在地震作用下,采用常规支座体系通常难以满足抗震要求。襄阳绕城高速公路汉江特大桥为(60+6×110+60)m波形钢腹板连续梁,针对E1和E2不同等级地震,采用速度锁定器+摩擦摆支座复合抗震措施,基于Midas软件对支座相关参数进行优化设计。计算结果显示:桥梁结构受力改善明显,同时达到较好的景观性与经济性。     

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。     

波形钢腹板组合箱梁疲劳性能试验与理论分析

为了给波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计和施工提供参考,制作了试验模型梁,并对其进行疲劳荷载试验,得到了这种结构的典型疲劳破坏特征。结合有限元分析,利用已有的研究资料,比较了波形钢腹板组合箱梁与波形钢腹板钢梁应力状态的相似性。采用断裂力学分析方法,对比有限元分析和模型梁试验结果,研究了波形钢腹板组合箱梁疲劳寿命的计算模式,进而推导出这种结构的S-N曲线。研究结果表明:对于波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计,在有限疲劳寿命设计与计算中建议偏安全地采用美国规范AASHTO 2007提供的设计参考中的C类标准。     

偏载作用下单箱三室波形钢腹板悬臂梁的力学特性

为了解单箱三室波形钢腹板组合梁悬臂施工状态下的扭转效应,设计制作了1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁模型,研究了该类悬臂梁在偏载作用下梁体变形、截面翘曲应力、翘曲应变及波形钢腹板附加剪应力等力学性能,并以国内某单箱三室波形钢组合梁桥为背景,采用有限元模型分析了不同工况下最大悬臂施工阶段单箱三室波形钢腹板截面的力学性能。结果表明:偏载作用下,波形钢腹板上纵向翘曲应变明显小于混凝土顶底板,计算时可忽略波形钢腹板纵向翘曲应力的影响;截面最大翘曲正应力出现在混凝土底板角点处,钢腹板附加剪应力沿梁高方向呈均匀分布,且加载侧边腹板附加应力值明显大于中腹板;实际工程中,考虑恒载作用时,截面底板翘曲应力约占弯曲应力的20%,故在进行该类桥设计计算时,不可忽略混凝土板翘曲正应力和波形钢腹板附加剪应力的影响。     

多跨长联波形钢腹板连续梁桥荷载敏感性分析

波形钢腹板组合梁作为一种新兴的结构形式,相比常规混凝土梁具有质轻、抗震性能好、节能环保等优点。在国家大力推进钢结构桥梁建设的背景下,越发得到广泛地应用。依托昭君黄河特大桥主桥波形钢腹板连续梁,借助有限元分析软件,研究跨数联长变化对多跨长联波形钢腹板连续梁荷载敏感性的影响,分析了桥梁结构内力、应力、变形、支反力随跨数联长的变化规律。所得结论可以为将来类似的桥梁设计与施工提供一定的技术参考。     

大跨径波形钢腹板梁桥试设计及探索

波形钢腹板组合箱梁从根本上回避了一般预应力混凝土箱梁桥腹板开裂病害问题,合理地将钢、混凝土两种材料结合,改善结构力学性能并减轻结构自重,理论上波形钢腹板梁桥可以超过混凝土腹板梁桥达到更大的跨度。由于梁桥中墩墩顶处负弯矩承载力有限,通过负弯矩对比的方式,试设计主跨360 m的波形钢腹板组合梁桥,并建立有限元模型,对结构抗弯、抗剪承载力,以及连接件等进行计算,结果表明试设计方案是成立的。钢腹板整体屈曲稳定性是制约波形钢腹板梁桥跨径增大的主要因素之一。为解决现有的波形钢腹板型号应用在大跨度梁桥中整体屈曲强度折减较严重的问题,研究设置纵向横隔和采用大尺寸波形钢腹板型号的应对措施,从而为波形钢腹板梁桥向更大跨度发展做出积极探索。     

高墩大跨波形钢腹板曲线梁桥计算与分析

波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥[1~4]就是用波形钢板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板的箱梁桥,该类桥充分发挥了混凝土抗压强度大、波形钢腹板抗剪屈曲强的优点,使各种材料得到充分利用。本文以笔者参与设计的四川绵茂公路上的一座高墩大跨波形钢腹板曲线梁桥~东河三号桥为工程背景。通过从有限元软件纵向整体计算、局部屈曲计算、整体屈曲计算、组合屈曲计算、节点计算以及抗震计算等几个方面阐述该类桥梁的结构受力特点及计算方法。