超高性能混凝土应用于铁路组合梁结构的设计研究

为研究将超高性能混凝土(UHPC)应用于铁路组合梁结构的适用性,以温福铁路白马河特大桥为背景,对64 m跨径的双线铁路简支梁结构开展UHPC组合截面设计研究.提出底板及腹板采用UHPC材料、顶板采用普通混凝土材料的组合箱形断面形式,通过有限元软件建立双层空间梁单元模型对UHPC组合梁进行计算分析;提出普通混凝土桥面板先...     

钢-UHPC轻型组合连续梁桥设计与施工

以云南省保山市昌保高速公路一座3 m×30 m跨线天桥为工程背景,针对传统钢板组合梁负弯矩区混凝土顶板易开裂的问题,提出了一种预制“π”型钢-UHPC轻型组合梁结构,设计了适用于该组合梁的负弯矩区横向UHPC-NSC组合接缝和双榀“π”型梁间纵向UHPC接缝结构。介绍了UHPC材料的配制、钢-UHPC组合梁纵横向接缝设计、纵向接缝模型试验、负弯矩区1∶2缩尺模型抗弯加载试验,以及该桥的预制装配施工流程。相关结构设计、模型试验和工程实践经验可供实际工程参考。     

UHPC在连续组合梁负弯矩区的受力性能研究

通过对组合连续梁负弯矩区影响因素的建模分析,建议超高性能混凝土(UHPC)桥面板厚度与组合梁高度之比为1/5～1/9,组合梁高度与跨径的比值为1/18～1/22,钢梁与UHPC桥面板刚度之比为2～10;钢-UHPC组合连续结构梁高远低于钢-C50混凝土组合连续梁结构梁高,结构负弯矩区UHPC桥面板不开裂.     

中小跨整体预制Π形钢板组合梁力学与经济性研究

我国中小跨径桥梁以预制混凝土T梁、小箱梁为主,钢板组合梁具有广阔的推广空间。常规中小跨径钢板组合梁通常先安装钢梁再安装混凝土桥面板,组合效率不高,施工不便。结合湖南省长益扩容高速公路项目工程,提出了一种钢梁-混凝土桥面板整体预制钢板组合梁。预制组合梁为Π形断面,采用架桥机安装,先简支后连续进行体系转换。采用MIDAS和ANSYS有限元软件对组合梁结构的力学性能进行了分析,通过工程实例对组合梁施工性能与技术经济指标进行了对比研究。结果表明:钢梁、混凝土桥面板、连接件承载能力与钢梁的疲劳性能满足现行规范要求;通过优化施工工序与配置普通钢筋,负弯矩区最大裂缝宽度小于规范要求,可按控制裂缝宽度的方式进行设计;组合梁满足梁上运梁强度要求,吊重与混凝土预制结构基本相当,有良好的施工性能,适合山区等复杂地形施工;组合梁建造成本比混凝土预制结构高,但考虑维护与回收价值的全寿命周期成本相对较低;组合梁总用钢量指标相比同类结构居中,混凝土用量最小,经济性较好。预制Π形钢板组合梁具有组合受力效率高、施工方便、造价可靠的优点,适合在我国交通建设中推广。     

预制UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪性能研究

相比现浇混凝土桥面板,全预制混凝土桥面板有诸多优势,能够提高桥梁工程质量、加快桥梁施工速度和降低成本。预制超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)梁和预制UHPC桥面板通过槽口连接形成组合梁是一种新的结构形式,这种槽口式连接的界面抗剪性能会影响全梁整体承载力。通过16个推出试件,研究不同界面抗剪钢筋配筋率、预制梁混凝土类型和预制桥面板混凝土类型、槽口填充混凝土类型对界面抗剪承载力的影响,在试验过程中观测裂缝的发展和破坏模式,记录竖向滑移、水平滑移和试件破坏模式、钢筋应变、极限荷载Vu和残余荷载Vr。试验结果表明:界面抗剪钢筋配筋率对Vu和Vr起主要作用,配筋率为3.7%的界面极限荷载分别是配筋率为2.8%和2.0%的1.06倍、1.20倍;不同的槽内填充混凝土和预制梁混凝土二者共同影响Vu和Vr;预制桥面板混凝土类型对抗剪性能影响不大;钢筋的销栓作用主要受到钢筋直径和混凝土强度等级的影响;通过与AASHTO LRFD 2015和ACI 318规范对比发现,2个规范对UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪承载力估计保守;提出的预制UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪计算公式计算值与试验值吻合较好。     

跨海桥梁非通航孔桥设计方案与造价控制

为了合理确定跨海桥梁非通航孔桥的跨径及其结构形式,以宁波舟山港主通道工程岑港至双合段的跨海桥梁为背景,从工程建设条件、施工方案、施工组织、技术经济性等因素对60 m,70 m预应力混凝土箱梁、85 m组合梁和110 m钢箱梁方案的上下部结构进行比较分析,结果认为在水深满足起重船吊装的条件下,上部结构采用分幅整孔预制、整孔吊装的70 m预应力混凝土箱梁,基础采用钢管桩、现浇混凝土整体承台、预制墩身比较符合工程实际情况,同时也是最经济的工程方案。     

援马尔代夫中马友谊大桥主桥主梁方案比选

中马友谊大桥主桥为V形支腿六跨连续刚构桥,跨径布置为(100+2×180+140+100+60)m。根据桥址处实际工程条件,提出3种主梁方案:混凝土V构+叠合梁(耐候钢)方案、混凝土梁方案、混凝土梁+叠合梁(UHPC桥面板)方案,从结构受力、耐久性、施工难度和工期、经济性对3种方案进行对比分析。结果表明:混凝土梁+叠合梁(UHPC桥面板)主梁方案能有效减轻主梁自重、减小收缩徐变的不利效应、降低对基础受力的影响;结构耐久性较好、维护保养工作量小;施工工法灵活、工期有保障;经济性具有明显优势。因此,中马友谊大桥主桥最终选取混凝土梁+叠合梁(UHPC桥面板)方案作为主梁实施方案。     

市政大跨径简支钢混组合梁桥总体设计

针对城市高架桥梁跨越横向道路常用的简支60 m大跨径槽型钢混组合梁桥,对横断面梁片数布置、不同施工方案、降低桥面板收缩徐变措施进行分析。结果表明：（1）少主梁设计相较于多主梁设计经济性更好,但跨中上翼缘板厚会增加较多。（2）设置2个临时支墩,基本可实现钢筋混凝土共同承担一期恒载的效果。（3）与少支架施工相比,整体吊装虽方便施工,但大大提高了钢材的用钢量。（4）无支架施工时,预制桥面板在90 d的存放龄期下,频遇组合可降低混凝土桥面板30%的轴向拉力。     

超大跨径混合梁斜拉桥上部结构施工关键技术研究

鄂东长江公路大桥主桥全长1476m,为3×67.5+72.5+926+72.5+3×67.5m 9跨连续半飘浮体系混合梁斜拉桥。其主跨径926m,在钢混结合梁斜拉桥中跨径位居世界第二,斜拉桥主跨跨径位居世界第三。钢混结合段钢箱梁采用设置了复合连接件有钢格室的钢箱梁,标准段梁段最大吊装重量达369.0t,最长斜拉索494.2m,单根最大重量(不计锚具)为38.4t。鄂东长江公路大桥主桥上部结构施工技术复杂、难度大,本文依托鄂东长江公路大桥介绍超大跨径混合梁斜拉桥上部结构施工关键技术。     

UHPC-NC组合结构抗弯性能试验及有限元分析

提出了一种超高性能混凝土-普通混凝土(UHPC-NC)组合结构,以解决传统中小跨径桥梁的不足。①为了研究所提出的UHPC-NC组合梁抗弯性能,设计了一根1∶2的缩尺模型,并进行了试验研究和有限元分析,结果表明试验模型的名义初裂应力为23. 4 MPa,承载能力极限状态的名义应力为62. 9 MPa,能够满足工程正常使用极限状态和承载能力极限状态下的抗弯承载力要求。②建立了试验梁的ABAQUS有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,表明所建立的有限元模型具有一定的准确性和适用性。③通过有限元模型分析了纵向主筋配筋率、UHPC抗拉、压强度及现浇桥面板强度等级对组合梁抗弯性能的影响。结果表明提高主梁配筋率、UHPC抗拉强度能够显著提高组合梁的极限承载能力,而UHPC抗压强度和现浇桥面板的强度等级对组合梁的极限承载能力影响不大。     

快速施工桥梁的研究进展

为减少传统桥梁施工存在的弊病,加快桥梁建设速度,降低桥梁后期维护费用,提高桥梁的施工质量和耐久性,首先分析了快速施工桥梁的必要性及其在中国的应用前景,阐述了快速施工桥梁的基本组成及构件划分、预制桥面板的主要型式及发展趋势、钢与混凝土桥面板间的连接方式、快速施工预制装配桥梁主梁的3种主要型式及材料组合、节段拼装式预应力混凝土箱梁的预应力体系及主要施工方法、中小跨径混凝土或钢-混组合梁桥的主要截面型式及连接构造,讨论了预制高性能混凝土桥面板、多梁式钢-混凝土组合梁群钉连接的桥梁用于中小跨径快速施工桥梁的优越性,并对近年来在中国大江及海湾桥梁工程应用的整体预制桥墩的特点进行了论述;同时,重点阐述了快速施工钢-混组合梁桥、预制节段拼装混凝土或钢-混组合箱梁桥、预制拼装预应力束体系、预制节段拼装式桥墩等相关的理论研究与进展,包括群钉抗剪性能、混凝土桥面板间接缝受力特性、组合梁复杂受力行为分析、多梁式荷载横向分布、体外预应力组合梁动力特性、组合梁疲劳耐久性等,指出了当前中国进行快速施工桥梁建造在设计研发、体系机制创新等方面的一些不足,分析制约该领域发展的关键因素,同时对发展中国桥梁工业化、信息化及快速施工技术进行了展望,指出对于梁高受限或桥梁较宽,跨径在25~50 m的数量占比均较多的城市桥梁或公路桥梁,包括北方受季节性影响较大的桥梁,开拓快速施工桥梁与市场潜力巨大,并给出一些值得进一步研究解决的热点问题,以期促进交通行业桥梁基础设施建设技术的进步和创新发展。     

无粗骨料UHPC预制桥面板高温蒸养施工技术

本项目的UHPC桥面板采用的是“不含粗骨料+高温蒸养”的模式,其施工技术应用在国内尚属首次,无论在预制生产线建设、钢筋及模板施工还是混凝土浇筑养护等各方面都具有其自身的特殊性,极具创新性、挑战性和重大研究意义。结合山东沾临黄河特大桥主桥上部结构桥面板预制施工,着重对UHPC预制桥面板施工工艺及施工技术进行分析,并对相应施工工序关键点及注意事项进行阐述总结。     

中小跨径钢-混凝土组合梁桥技术经济性分析

为提升中小跨径桥梁的建设品质,探讨钢-混凝土组合梁桥在中国推广应用的适应性,以美国的冷弯卷边U形钢板组合梁、工字形钢板组合梁通用图以及中国交通运输部的装配式预应力混凝土空心板梁、T梁和小箱梁通用图为依据,采用对比方法,分析了5个相近跨径桥梁上部结构的混凝土和钢材每平方米用量、预制单元吊装质量以及施工便利性、构件可更换性和质量可控性等指标;并在此基础上提出以材料、截面形式、构造和体系为控制指标的中小跨径高性能组合梁桥的内涵。经济性对比表明:5~20m范围内小跨径桥梁,冷弯卷边U形钢板组合梁的混凝土用量为装配式预应力混凝土空心板梁的1/5左右,钢材用量基本持平;20~40m范围内中等跨径桥梁,工字形钢板组合梁的混凝土用量为装配式预应力混凝土T梁和小箱梁的1/3~1/2,钢材用量为装配式预应力混凝土梁的1.5倍左右。技术性对比表明:组合梁桥工业化程度高,质量可控性高;单元质量轻,拼接和连接构造简单,施工速度快;多主梁体系冗余度高,构件更换方便、快捷。采用设计、施工和管养一体化与信息化技术,结构与附属设施一体化技术,可建造充分发挥组合梁桥结构高承载性、承灾性和施工高效性的高性能组合梁桥。     

帕德玛大桥主桥150 m跨连续钢-混组合梁施工技术

孟加拉帕德玛大桥为双层桥面,下层为单线铁路,上层为双向4车道公路,主桥上部结构为6×(6×150) m+1×(5×150) m钢-混组合梁。钢主梁为全焊钢桁结构,在工厂整孔制造,纵、横移至码头,利用"天一号"运架一体船吊运至待架孔位,并利用吊架辅助架设,减少了现场焊接接头数量,确保了钢桁梁安装质量,降低了施工风险。公路桥面为预制预应力混凝土桥面板,在岸上横向整幅、纵向分块匹配预制,桥上利用架板机逐块吊装、胶拼,预应力束张拉后与钢桁梁结合,降低了桥面板预应力损失,确保了钢-混凝土结合质量。铁路桥面为铁路纵梁与预制混凝土桥面板组合结构,铁路纵梁及混凝土桥面板在岸上分别制造,每节间的4根铁路纵梁在车间组拼成整体,平板驳上与相应桥面板临时组拼成整体,进行运输、吊装,施工速度快。     

组合梁斜拉桥多节段连续吊装施工技术研究

我国国内组合梁斜拉桥大部分采用后场预制钢主梁和桥面板,现场吊装的施工方案。各施工方案的主要区别在于斜拉索的张拉次数、梁段间桥面板湿接缝的浇筑和预应力的张拉时机。在对比了多种施工方案后,乐清湾2号桥提出了"组合梁斜拉桥多节段连续吊装"施工工艺,大大提高了斜拉桥钢混叠合梁施工工效,缩短了全桥桥面板接缝养护时间,节省了工期。     

柳州市凤凰岭大桥主桥设计与施工

柳州市凤凰岭大桥主桥采用六跨连续组合钢箱梁,跨径布置为(96+124+3×130+90)m,为目前国内最大跨径组合结构钢箱梁.采用公轨合建的形式,桥梁造型为风雨桥设计形式,主梁为带外加劲的双箱槽形钢梁组合梁,两箱梁之间通过中横梁连接.桥面板采用钢筋混凝土结构,挑臂现浇,其余区域采用预制结构,钢梁与桥面板之间通过剪力钉连...     

钢桁—混凝土连续组合梁桥设计

抚顺市永安桥加宽扩建上部结构采用一联长 35 2m ,预制安装式钢桁—混凝土连续组合梁 ,跨径布置为 2 4m +2× 2 0m +8× 33m +2 4m。本文介绍该桥工程概况、结构型式的选择、组合梁结构的计算成果及设计、施工情况等     

UHPC薄壁盖梁设计、结构试验及施工技术研究

预制桥梁中盖梁重量较大的问题一直困扰着施工,具有轻质高强特点的UHPC可为盖梁轻量化提供解决方案。设计三种采用UHPC的薄壁盖梁,对比断面形式、材料指标及预应力体系;分批次开展结构试验,测试不同缩尺比下的全过程受力状态,分析构件抗裂性、承载力及变形等;比较不同UHPC材料、模板、振捣及养护方法对试件质量的影响。经过研究,UHPC薄壁盖梁设计方案可减轻原结构重量40%以上;UHPC盖梁受力可靠、抗裂性好、变形能力强;UHPC构件生产需严控浇筑过程。     

钢-UHPC轻型组合梁桥面板结构型式研究

提出了钢—UHPC轻型组合桥梁结构,以克服传统钢-混凝土组合结构桥梁混凝土桥面板的不足。(1)从基本力学性能和经济性方面对轻型组合梁和传统组合梁进行对比,表明轻型组合梁具有自重低,力学性能优越,施工方便快捷,全寿命经济效益显著等特征,具有较好的应用前景。(2)对等厚板、带纵肋桥面板、华夫桥面板3种结构型式的UHPC桥面板进行有限元分析,结果表明:华夫桥面板竖向位移最小,整体刚度最大;带纵(横)肋桥面板仅纵肋下缘纵向拉应力最大,只需在纵肋下缘配置纵向受拉钢筋;华夫桥面板方案横向拉应力峰值小于较带纵肋方案。(3)基于华夫桥面板方案开展了足尺条带模型试验,正负弯矩试验的初裂应力分别为19.4 MPa和9.1 MPa,华夫桥面板方案能够满足正常使用极限状态的裂缝限值。     

新型钢板组合梁桥施工全过程结构性能分析

新型钢板组合梁桥因为施工简便、受力明确并能充分利用钢和混凝土两种材料优势,在国外得到广泛应用,但在我国尚处于起步阶段。论文以一座在建钢板组合梁桥为工程背景,细致研究了该结构体系在考虑钢梁安装、桥面板吊装、湿接缝浇筑等全施工过程下,成桥状态以及运营状态下结构的受力行为与安全性能。研究表明,预制桥面板的钢板梁桥施工工序,钢梁的应力水平较低,但是桥面板的会出现较大拉应力;汽车荷载作用下钢梁应力和桥面板受力较为不利,桥面板会带裂缝工作,此外钢梁部分加劲板件和横隔梁存在优化前景,需要细致研究。研究成果可为新型钢板梁桥在我国的工程实践提供参考。