大跨度空腹式连续刚构桥设计理论与方法

为寻求常规连续刚构桥适用跨径和斜拉桥适用跨径之间的合理、经济桥型,在常规连续刚构桥的基础上结合拱桥的力学特点提出空腹式连续刚构桥型。该桥型在常规连续刚构桥的形式上加大箱梁根部高度,并对箱梁根部的腹板进行挖空,减轻自重,形成梁-拱组合力学效应,从而提高结构承载效率,增强桥梁跨越能力。空腹式连续刚构桥可布置为单主跨、多主跨以及单T的形式,也可与常规连续刚构组合,桥墩可采用双肢薄壁墩或箱形柱式墩。采用正交试验法对该桥型关键结构参数进行研究,并根据实际工程对总体结构参数取值提出建议。该桥型采用平衡悬臂方法施工,工程造价指标、运营维护技术要求及费用与常规连续刚构桥相当,适用跨径在200～400m,可望填补常规连续刚构桥适用跨径和斜拉桥适用跨径之间的空白。     

海文跨海大桥设计关键技术

海文跨海大桥是中国首座跨越地震活动断层的跨海桥梁,主桥为独塔半飘浮体系斜拉桥,跨径布置为(230+230)m,跨断裂带引桥为57~60 m不等跨径的简支钢箱梁。针对项目强震、强风、强腐蚀等复杂建设条件,该桥主梁采用自重轻、抗风性能优、疲劳耐久的STC轻型组合扁平钢箱梁结构;桥塔采用承台无系梁的横向“人”字形塔、环向预应力锚固系统;通过与沉井方案比选,提出桥塔基础采用超大直径4.3 m的钢管复合桩,以解决强震作用下基础的受力与微风化花岗岩地质施工的难题;采用提出的钢-STC钢箱梁简支桥面连续构造、三维可调节的钢垫石支撑技术方案,以解决跨断裂带钢箱梁日常行车舒适性与强震下桥梁易修复的难题。开展钢箱梁简支桥面连续构造理论及荷载足尺模型试验、1∶20主桥振动台模型试验、抗风模型风洞试验等相关研究,验证了结构的可靠性及适应性。     

空间异形索面悬索桥主缆成桥线形计算方法

空间异形索面悬索桥的主缆受到吊索三个方向的作用力,由于空间吊索与空间主缆相互耦合作用,主缆成桥线形计算尤为复杂。鉴于此,基于分段悬链线理论,提出一种"空间问题正向平面化,平面问题逆向空间化"的新思路,推导出可同时考虑空间主缆与空间吊索相互耦合作用的空间异形索面悬索桥主缆成桥线形解析表达式。结合MATLAB软件编制空间异形索面悬索桥主缆成桥线形迭代分析主程序,并基于APDL参数化语言开发主缆平衡态分析验证子程序。以空间索面悬索桥——韩国永宗大桥、空间异形索面悬索桥——河南省宜阳县骏马大道跨洛河大桥为例,采用所提出的方法分别开展主缆成桥线形分析。结果表明:所提出的方法计算精度高、收敛速度快,可适用于各种索面悬索桥主缆成桥线形分析。     

大跨连续刚构桥箱梁抗震分析与减震措施研究

高烈度地震区大跨连续刚构桥箱梁在地震作用下会发生弯曲变形,产生较大弯矩和剪力,对箱梁抗裂及承载能力产生不利影响。为减小连续刚构桥箱梁在地震作用下的内力,以(90+190+228+123+60)m刚构+连续梁协作体系桥为例,采用有限元软件Midas Civil建模,对主墩墩型和支座类型的影响进行抗震分析并提出减震措施。研究结果表明:①主墩采用双薄壁墩比独柱式空心薄壁墩对箱梁抗震有利;②在辅助墩、交界墩或桥台处设置高阻尼隔震橡胶支座,可以减小箱梁和主墩受力;③在主桥梁端纵桥向设置粘滞阻尼器可以显著降低箱梁和主墩的弯矩;④组合使用高阻尼隔震橡胶支座+粘滞阻尼器减震措施,可以在不中断交通的情况下显著提升连续刚构桥的抗震性能。     

基于光纤光栅传感的盾尾密封泄漏监测试验研究及分析

针对盾构盾尾密封系统容易发生漏水、漏浆等危险的问题,将光纤光栅压力监测系统布设于盾尾尾刷密封性能试验台,对油脂腔进行多点连续压力测量,并在油脂腔不同压力等级条件下采用人为打开球阀泄放的方式模拟实际工况产生的泄漏。试验表明: 1)当油脂腔某点发生泄漏时,整个油脂腔圆周方向上同时产生缓慢压降,缓慢压降时间最长可达6 min,最大压降可达0. 075MPa; 2)基于光纤光栅传感的盾尾油脂腔多点连续压力监测能够较为准确地监测油脂腔在泄漏试验过程中所发生的压力变化。该监测方法为盾尾密封系统泄漏预警提供可行的解决方案。     

郑万铁路梅溪河特大桥缆索吊装系统荷载试验研究

梅溪河特大桥是郑万铁路全线重点控制工程,为了验证梅溪河特大桥缆索吊装系统的安全性能,该文基于分段悬链线理论、滑移刚度法对缆索系统进行了验算;同时采用有限元软件对缆塔进行了验算;在缆索吊装系统投入使用前进行了荷载试验,试验中结合在线监测与离线监测方法,测量了承重索垂度和索力、塔顶偏位和缆塔应力、锚碇位移等。试验数据与理论计算值对比分析的结果表明:结合分段悬链线理论及滑移刚度法的缆索系统计算方法准确度高,计算结果可靠;锚碇偏置的特殊缆索吊装系统单线吊重时塔顶会有较大横向偏位,缆塔验算时需要考虑锚碇偏置的影响;该桥缆索吊装系统各部件强度、刚度与稳定性符合设计与规范要求。     

混凝土箱梁桥剪应力偏载系数简化计算方法

针对当前简化计算方法在预测箱梁桥剪应力偏载系数时存在的不足以及数值方法计算过程复杂不利于推广使用的问题,该文基于箱梁桥弯曲剪应力计算的一般方法以及薄壁杆件扭转和畸变的基本理论,通过适当的简化和等效处理,提出了适用于箱梁桥截面形式、能手算完成的剪应力偏载系数简化算法。为验证该文方法的合理性及有效性,以3座已建预应力混凝土连续箱梁桥的数值模拟结果为基准,对比了该文方法、有限元法、修正偏压法以及经验系数的适用性。研究结果表明:①该文简化方法计算结果与数值模拟结果较为一致,且计算过程简单,非常适合在桥梁设计过程中对剪应力偏载系数进行快速计算;②经验系数法和修正偏压法并不适用于剪应力偏载系数的取值计算,两种方法对于剪应力偏载系数的计算结果严重偏低,且难以考虑不同截面的差异性,在设计阶段留下了腹板主拉应力超限甚至开裂的隐患。     

惠清高速公路北江特大桥悬浇梁混凝土裂缝预防控制技术应用

社会经济的快速发展,也带动着交通运输业的飞速发展,在我国现代交通运输体系中,公路桥梁建设仍是重中之重,其承担的责任和运输任务也日益加剧。因此,对公路桥梁工程质量的要求也更加严格。以汕湛高速公路惠清项目北江特大桥悬浇梁施工为例,分析不同部位混凝土易出现裂缝的形成原因,并提出相应的应对措施,为类似的工程施工提供借鉴,减少工程质量问题的发生。     

T梁桥绳锯切割拆除方案优化研究与数值模拟分析

为了研究先简支后连续的T梁桥的整体切割拆除关键技术,以三洲沧江拆除工程为研究背景,结合大桥实际情况制订了针对性的大桥上、下部结构整体拆除施工方案。验证了采用2台80t汽车吊分别站位于旧桥左右幅,将左幅旧桥各跨8片独立的T梁分别进行吊运的绳锯切割拆除方法为最优方案。以典型的简支T梁桥结构为例,采用有限元模型分析了拆除工程中T梁桥的力学性能变化。针对三洲沧江大桥的下部结构特点,特别对水上桥墩的拆除方案进行了数值分析,并对钢抱箍平台上拆除盖梁的方案进行了仿真模拟,验证了下部结构拆除方案的可操作性。本桥梁绳锯切割拆除工程的优化方案及关键技术的应用为相似桥梁切割拆除工程提供一定的参考。     

高墩大跨连续刚构桥的长效监测方法研究

以福建海西高速公路桐山溪特大桥为背景工程,对高墩大跨连续刚构桥的长期下挠问题、下挠特性、结构性能展开研究,提出一种高墩大跨连续钢构桥的长效监测方法,保证了桐山溪特大桥运营的安全性、完整性、适用性和耐久性,为大跨径预应力混凝土梁桥的长期使用和进一步应用提供理论和技术支持。