大跨度斜拉桥新型索塔锚固构造力学性能研究

针对斜拉桥传统钢锚箱构造复杂、吊装重量大,钢锚梁结构需设置环向预应力、索导管定位复杂等问题,研究一种新型钢锚箱锚固结构(主要由混凝土桥塔、U形钢锚固件和钢拉板组成,塔壁不设环向预应力)的适用性。以某大型斜拉桥(采用传统钢锚梁+环向预应力锚固形式)为背景,提出这种新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案,建立锚固区节段有限元模型,研究其受力性能。结果表明:新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案中,斜拉索水平力基本由新型钢锚箱承担,取消塔壁环向预应力,按钢筋混凝土受拉构件由最小配筋率下裂缝宽度控制塔壁设计,塔壁设计凹形部位便于钢结构锚固;在正常使用工况和断索工况下,新型钢锚箱索塔锚固区受力合理,塔壁应力、裂缝宽度等指标均满足规范要求。     

装配式混凝土梁钢套筒锚接接头抗弯性能研究

装配式结构凭借其施工质量有保障、生产效率高的优点发展迅速,但由于接头处受力的不连续性和不确定性,使得接头成为结构的薄弱环节。为了确保装配式结构安全推广和应用,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,对混凝土梁钢套筒锚接接头的抗弯性能和破坏模式进行研究。结果表明： 1）接头的受力过程分为线弹性、梁身混凝土开裂、钢筋与锚固胶滑移破坏等几个阶段; 2）接头最终的破坏形式是锚接钢筋与锚固胶之间的滑移破坏,结构破坏时钢筋应力接近其屈服强度,表明接头可以提供足够的锚固力; 3）可以采用黏聚力模型模拟钢套筒锚固接头抗弯受力过程,通过调整接头钢筋根数和直径可以满足不同截面大小的结构受力要求,可为该接头在装配式地下连续墙中的应用提供可能。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥桥塔环向预应力技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,采用平行钢丝拉索,单根斜拉索最大索力达16 000kN。索塔锚固区采用钢锚梁拉索锚固体系与平行钢丝环向预应力锚固体系相结合的方式锚固,单层预应力体系采用"#"形预应力锚固,预应力采用367mm高强度低松弛钢丝束,其抗拉强度为1 670MPa,弹性模量为2.05×105 MPa。在桥塔施工时预埋内径90mm的金属波纹管作为预应力孔道;提前进行钢丝束的编束及张拉端镦头,待塔柱模板拆除后进行钢丝穿束;钢丝穿束后先进行固定端锚板安装及固定端切丝,再进行固定端镦头;待塔柱混凝土强度满足规范要求后,采用250t穿心式油压千斤顶进行预应力张拉;预应力张拉后进行预应力孔道压浆,最后进行预应力锚口封闭,完成预应力施工。     

异型锚杆的拉拔力影响因素及破坏形式研究

通过拉拔试验机对不同水泥砂浆强度、养护龄期和锚刺数量的锚固试块进行拉拔试验,结果表明:锚固试块有3种破坏形式:形式Ⅰ:不带刺的锚杆被拔出,锚杆和试块均完好;形式Ⅱ:试块沿受拉处裂开,带刺锚杆完好;形式Ⅲ:试块完好,带刺锚杆被破坏;同种破坏形式的拉拔力-滑移曲线走势和形状相似,破坏形式Ⅱ的试块到达拉拔力峰值的滑移量最大,延性最好;在锚杆强度足够大的情况下,拉拔力随着水泥砂浆强度、养护龄期和锚刺数量的增加而增大。     

缆索吊装索鞍一体式新型组合式锚碇力学性能研究

缆索吊装索鞍一体组合式锚碇是一种新型锚固结构,其工作阶段受力十分复杂,结合四川某大跨钢管混凝土拱桥建设工程并基于midas GTS NX有限元软件,对不同荷载组合下的新型组合式锚碇进行数值模拟,对其最大应力分布位置及锚索荷载占比进行分析。结果表明,新型组合式锚碇在复杂地形中具有更好的适用性,在不同荷载组合下,其最大拉应力及压应力均出现在荷载施加位置;增加主缆荷载会增大锚索的受力分配比例,增加扣索荷载会增加桩基及承台的受力分配比例;主缆荷载的增大会增加后排锚索的索力占比,扣索荷载的增大会增加前排锚索的索力占比。     

碳纤维板的铰式锚张拉工艺研究及工程应用

预应力碳纤维板加固技术是一项非常有前景的加固技术,也是目前国内外加固技术的热点.该文分析总结国内外对此热点的研究成果,指出该技术仍然存在两个难题:其一是碳纤维板的夹持和锚固同题,其二是张拉工艺的实用性.波形齿夹具锚(以下简称波形锚)的发明解决了碳纤维扳的夹持和锚固的问题,但如何张拉预应力碳纤维板使其强度得到充分发挥是急需解决的问题,基于“铰式锚”的碳纤维板预应力张拉工艺,能较好地解决碳纤维板偏心受拉问题.对比试验研究表明:铰式锚可以通过自身的“铰转动和滑动”自动调整由于初始安装误差造成的偏心受拉,使碳纤维板始终处于较均匀的受力状态,确保其强度得到较高的发挥.通过对该工艺的不断改进,能够实现在不中断交通条件下对桥梁进行快速加固.     

黄墩大桥索塔锚固区传力途径和受力分析

为验证索塔锚固区设计的合理性,了解索力在锚固区的传递途径以及主要板件的受力特点,通过全真的实体有限元模型对黄墩大桥索塔锚固区进行了计算分析。计算结果显示:锚固区的索力传递途径明确,能适应斜拉桥的受力特点;钢横梁两端受压,中间受拉,除锚固板与腹板的连接焊缝附近有应力集中现象外,其余板件的应力值均小于材料屈服强度;混凝土塔壁主拉应力较小,配置普通钢筋即可,不必设置环向预应力筋;位于牛腿焊缝附近的剪力钉受力较大,通过加密调整后满足受力要求。上述结果表明黄墩大桥索塔锚固区设计合理、实用,能满足结构受力需要。     

重庆水土嘉陵江大桥桥塔结构设计

重庆水土嘉陵江大桥为主跨388m高低塔双索面叠合梁斜拉桥,桥塔采用双柱式"方尖碑"造型,截面采用不规则多边形结构形式,仅在桥面处设置一道横梁。通过调整两塔肢间距及截面壁厚,减小恒载以及汽车荷载形成的竖向分力对桥塔产生的偏心弯矩;设置锚拉板,解决索塔锚固区环向预应力束布置困难的问题。对整个桥塔及索塔锚固区结构进行分析,结果表明桥塔截面的应力,强度均满足规范要求。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥2号墩桥塔钢锚梁定位测量技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588 m的双塔双索面高低塔箱桁组合梁斜拉桥,该桥2号墩桥塔采用塔梁同步施工,索塔锚固区采用钢锚梁拉索锚固体系与平行钢丝环向预应力锚固体系相结合的方式锚固。为提高测量精度,精确定位钢锚梁,在分析钢锚梁定位精度影响因素的基础上进行主桥施工控制网优化;在自然环境“零”状态、外部荷载“零”状态下对塔柱变形进行监测,获取施工误差引起的塔柱变形量,用于修正钢锚梁定位坐标;采用全站仪精密三角高程测量法、三角高程差分法、侧边交会法相结合的办法将施工控制网高程、平面坐标传递至塔柱待施工段基准点,获取塔柱待施工段基准点在施工控制网投影面的三维坐标,采用相对设站法完成钢锚梁高精度、快速定位。     

新建高速铁路上跨营业线装配式框架墩设计与施工关键技术

新建潍烟高速铁路龙口特大桥以装配式框架墩跨既有龙烟铁路。每个框架墩由2个混凝土墩柱和1个钢横梁组成,墩柱为矩形截面,采用C40混凝土,基础为矩形承台+钻孔桩基础;钢横梁为单箱单室箱形截面。墩柱与承台结合段设置钢锚板,在承台内预埋螺栓与钢锚板进行锚固;在墩柱顶部预埋连接钢板、螺栓,墩柱的主筋穿过钢横梁底板预留孔一定长度。墩柱预制前先焊接外包钢板、加劲肋、剪力钉并在制墩台座处完成安装,墩柱模板安装及钢筋绑扎验收合格后浇筑混凝土;按设计完成预埋件定位施工;采用650 t履带吊在天窗点内吊装预制墩柱,后浇C50补偿收缩混凝土实现墩柱与承台的连接;钢横梁在工厂整体加工,运至现场采用650 t履带吊在天窗点内吊装,后浇C50混凝土实现墩柱与钢横梁的连接。     

高强CFRP拉索-弯折锚固系统静力性能研究

为了满足索承结构对拉索索力增长的需求,增加单筋直径和数量来提升索力是一种有效方法,但同时会导致索体直径和盘卷直径过大。为此,基于先前开发的变刚度锚固荷载传递介质,提出一种采用多根高强小直径CFRP筋的弯折锚固系统(简称弯折锚)来同时提升索力和弯曲性能。针对多筋拉索建模复杂以及计算效率低的问题,提出了基于等效圆环的应力释放模型,并利用足尺试验对应力释放模型的可靠性以及锚固方法的有效性进行验证。结果表明：改变单筋间距有利于减小平行锚最外层筋内外侧轴向拉应力差,但对轴向应力和径向应力影响较小。应力释放模型可以有效解决封闭圆环模型的“环箍效应”,使拉索内层筋的环向挤压应力更加趋近于真实的多筋模型。高强CFRP拉索失效模式为整体炸裂式破坏,荷载传递介质几乎没有受到可见的挤压和剪切损伤。应力释放模型对荷载-位移曲线、轴向位移和锚固区拉索轴向应变均具有较高的模拟精度。Φ4-91高强CFRP拉索的实测极限抗拉力为3 393 kN,相应的锚固效率为91%,而锚固效率低的原因在于多筋受力不均匀和未对锚具进行重新设计。自由段拉索轴向应变随荷载的增加而增大,应变片粘贴位置、胶层厚度以及筋材长度误差是导致轴向应...     

新型大直径GFRP筋锚具设计及试验研究

针对单根大直径GFRP筋因体表比过大难以锚固的问题，对已有黏结楔式锚固体系作出改进，将直接浇筑于锚筒和筋材之间的黏结介质替代为环氧树脂并在装配前进行预制；在环氧树脂楔块与锚环之间设计锥角差以消除加载端的剪切效应。通过理论分析新型锚具的受力机理，推导出锚具内力的分布规律以及锚具承载能力估算公式，从而为设计尺寸提供依据；利用有限元软件ABAQUS对9组不同内坡角和锥角差的新型锚具进行受力模拟，得到一组最优设计参数使锚固系统承载力达到最大，据此制作实体锚具对Φ32 mm的GFRP筋材进行静力拉伸试验。结果表明：新型锚具的设计参数相互影响，锥角差显著影响内部结构受力，锥角差越大锚具承载力越大，但过大锥角差可能会产生过大径向压力从而对楔形体造成破坏。内坡角越大锚具承载力越大，但过大的内坡角会导致筋材所受夹持力过小从而发生整体滑脱破坏；以锚筒长度235 mm为例，其最优的内坡角可取10%，锥角差取0.5°；预制楔形块的轴向刚度和强度对新型锚固体系的影响巨大，楔形块加入轴向FRP筋可防止黏结介质拉裂，从而有效提高内部结构的整体工作性能；新型锚具能够将复杂应力状态后移至有效锚固区后部分，避免了加载端的剪切效应，在有效锚固段受力始终均匀变化，可充分发挥GFRP大直径筋材抗拉能力；以Φ32 mm的GFRP筋材为例，极限承载力可达629.4 kN，远超GFRP筋材标准承载力，最高锚固效率达到139.9%，破坏方式主要以炸丝为主，静力锚固性能可靠。     

西江特大桥钢箱提篮拱架设施工技术

新建南广铁路西江特大桥主桥为(41.2+486+49.1)m中承式钢箱提篮拱桥,拱肋为变高度钢箱结构。拱肋G0~G3节段利用500t浮吊安装;G4~G21节段采用"缆索吊机+扣挂法"悬臂拼装施工。为确保拱肋顺利吊装、架设及精确就位,缆索吊机采用扣缆塔合建方案;G4~G9节段吊耳布置在拱肋上翼缘板和上横断面处,G10~G21节段吊耳布置在拱肋上翼缘板;拱肋拼装到位后,采用连接件和限位牛腿临时连接;扣索扣点系统采用双向铰座方式,由扣耳、锚箱、销轴组成;锚索锚点布置于两侧的锚碇上;扣、锚索张拉端均设置于扣塔上。为保证成桥后线形和受力与设计状态一致,拱肋采用了"6+1"的半长线法制造工艺,预埋段采取了精确空间立体定位技术,3个节段拼装后进行一次精确线形调整,合龙过程中采用了扣索索力调整和合龙温度控制等措施。该桥合龙后,主拱长、宽、高及对角线误差均在±2mm以内,满足设计要求。     

预制拼装混凝土道面板破坏防治研究

为了探究预制拼装水泥混凝土道面板破坏机理和预防措施,本文通过从基层、面层和面板在拼装吊装工艺过程中的破坏机理分析来进行预制拼装混凝土面板的破坏防治研究,结果显示:注意预制水泥混凝土板自身的配合比,满足高整体性、高抗弯拉强度的指标,且要严格养护,确保作为预制拼装根本的板本身质量满足机场道面需求;传力杆应固定为主喷锚为辅,保证传力杆不受腐蚀,传力性能长期且稳定;在预制板拼接过程中调平时,应反复确认与基层贴合是否良好。尽量确保平整,减少灌浆量与缝隙对路面长期使用影响。     

橡胶沥青砂胶在混凝土桥面铺装中的应用

橡胶沥青砂胶是西部交通科技项目“桥面铺装材料与技术研究”在混凝土桥面铺装方面的一项研究成果。通过不同粘接材料的粘接强度测试比较和橡胶沥青砂胶在混凝土表面上抗剪切强度试验,确定其在混凝土表面的抗剪切强度高,并且由于其施工工艺对桥面板平整度状态的适应性较强,因而适合在水泥混凝土桥梁沥青桥面铺装中应用。     

杭绍台铁路椒江特大桥主桥设计

杭绍台铁路椒江特大桥主桥采用(84+156+480+156+84)m双塔双索面4线高速铁路钢桁梁斜拉桥,纵向为半飘浮体系。钢桁梁采用2片主桁、N形桁式;桥面采用正交异性钢桥面板,与主桁下弦杆结合。桥塔采用H形钢筋混凝土结构,塔高190m,其下设置圆端形承台+钻孔灌注桩群桩基础。全桥共布置120根斜拉索,斜拉索采用标准抗拉强度为1 860MPa的锌铝合金镀层平行钢丝索。斜拉索梁端锚固采用锚拉板形式;塔端锚固在塔壁内侧的齿块上,并在塔壁内布置环向预应力束。在主通航孔两侧的塔墩设置主动防撞设施,同时在2个塔墩及杭州侧辅助墩处设置被动防船撞设施。对该桥抗风、风-车-桥系统空间耦合振动、抗震性能进行研究,结果表明各项性能均满足规范要求。该桥主桁采用大节段预制,浮运吊装,边跨顶推、中跨悬臂拼装的方案施工。     

盾构法隧道穿越活动断裂带方案探讨

为研究隧道穿越活动断裂带的合理抗错设计措施,结合胶州湾第二海底隧道采用案例调研、数值模拟等手段分析了3种不同抗错方案下隧道结构变形、接缝张开、错台形态以及钢筋应力、螺栓轴力等关键控制指标,探讨不同措施的抗错效果。研究表明： 1）3种不同抗错措施在断层错动作用下管片结构沿纵向受力变形规律相同,断层错动对隧道结构影响主要集中在破碎带上盘边界外30 m到下盘边界外30 m的范围; 2）断层错动作用下钢筋受力整体表现为“顶底部钢筋受压、两腰部钢筋受拉”状态,环宽1.5 m钢筋拉应力最大为436 MPa,3种工况下钢筋均未发生屈服; 3）环宽1.5 m管片环缝张开量为3.8 cm,比其他2种工况减小60%~70%; 4）提出了管片环宽1.5 m以及抗震设防区域为上盘左边界2D至下盘右边界2D（D为15.0 m）范围的抗错设计方案。研究成果对盾构法穿越大错动量断层带的抗错方案研究具有一定的参考作用。     

双塔自锚式悬索桥施工监控研究

以绍兴镜湖大桥、北京昌平南环大桥两座自锚式悬索桥为背景,在如何做好双塔自锚式悬索桥施工监控工作方面进行了研究,对自锚式悬索桥施工过程仿真分析、主缆架设线形修正计算、索夹放样计算、主缆直径变化引起索夹紧固螺杆张力损失估算、体系转换过程监控等进行了总结,其中索夹安装“相对坐标法”是针对自锚式悬索桥的特点提出的方法,索夹紧固螺杆张力损失估算为螺杆及时补张拉提供了依据,这些方法或总结已在实桥监控中进行了应用,效果良好.     

宜宾新市金沙江大桥主桥总体设计

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304) m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中、下塔柱和上、中、下横梁及下塔柱横向连接隔板组成。主梁采用钢桁梁与钢-混组合桥面板的板桁结合型式,主桁横向中心距28 m,桁高6.8 m,标准节间长6.8 m,上、下弦杆与腹杆呈“N”形布置,采用焊接整体节点。桥面板采用钢-混组合桥面板。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线体系,疲劳应力幅280 MPa,斜拉索在主桁上采用锚拉板锚固方式,在桥塔上采用钢锚梁锚固方式。采用桥面全回转吊机进行主桁、横桁单元件安装;钢-混组合桥面板滞后主梁2个节段施工。     

成贵铁路鸭池河特大桥主梁现浇弹性吊架设计与安装

成贵铁路鸭池河特大桥主桥为主跨436 m中承式提篮拱桥,拱上主梁为单箱三室预应力混凝土箱梁,分为两端边跨34 m区域、两端中跨无吊杆32 m区域、中跨有吊杆204 m区域。中跨有吊杆区域拱上主梁采用吊索多点弹性支撑满跨吊架技术进行施工,即利用接长主拱吊杆搭设满跨通长现浇吊架来浇筑拱上主梁混凝土。吊索弹性吊架由底模系统、承重系统、预紧锁定结构、限位结构等组成,通过锚筋预张拉,实现拱上主梁与吊架端横梁预紧,完成节段预紧锁定;在端横梁上限位结构与拱上主梁之间抄紧,实现吊架横向限位,与承重系统和预紧锁定结构共同协作横向抗风;吊架和主体结构的设计和变形计算结果均满足要求。施工中,吊架吊装单元现场组拼后,利用缆索吊机起吊安装;通过节段预紧锁定、吊架预抛高及拱上主梁长节段对称浇筑等技术,控制主梁现浇线形;拱上主梁混凝土全部浇筑完成后拆除吊架。