多幅变宽连续箱梁桥逐跨拼装施工方案优化比选

南昌市洪都高架桥PM28~PM31号墩上部结构采用3×35 m多幅变宽连续梁结构,主梁预制后采用2台架桥机在墩顶0号块处同侧同步吊装、“S”形架梁方案(原方案)逐跨拼装施工。针对原方案造成结构局部应力及扭矩过大等问题,提出3种优化方案(优化方案1:“内外交错”架设;优化方案2:“先内后外”架设;优化方案3:“先外后内”架设)。为选择合理的优化方案,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,从结构受力及变形方面进行综合分析比选。结果表明:采用优化方案2施工时,各施工阶段的墩顶位移差均接近0,桥墩受力最优;PM29号墩墩顶0号块底部的压应力储备最大;主梁1-2的应力变化幅值最小,且成桥后梁底压应力储备最大。洪都高架桥后续同类桥梁均选择优化方案2施工。     

节段现浇预应力混凝土宽箱梁后浇湿接缝的早龄期受力分析及开裂控制

针对节段现浇预应力混凝土箱梁后浇湿接缝在早龄期因收缩导致的开裂问题,以嘉鱼长江公路大桥为背景,通过试验测试了该桥施工阶段箱梁混凝土早龄期力学性能,得到了箱梁节段混凝土的收缩预测模型。基于此,采用有限元软件Midas/FEA建立了湿接缝及相邻节段箱梁的有限元模型,分析了湿接缝在混凝土收缩作用下的应力场,并对不同的预应力张拉方案进行了分析。结果表明:湿接缝在混凝土收缩和相邻节段约束作用下,其在混凝土浇筑后第3 d在结合面位置由收缩导致的拉应力达到了1.8 MPa,为该龄期混凝土抗拉强度的87%,因此需在此时进行预应力的张拉以降低混凝土拉应力,防止混凝土在早龄期开裂;若湿接缝按常规方案张拉预应力,湿接缝早龄期最大主拉应力均小于混凝土即时抗拉强度,但其28 d最大主拉应力为2.75 MPa,为该龄期混凝土抗拉强度的93%,存在开裂风险;在该文提出的张拉方案下,湿接缝在早龄期最大主拉应力比常规方案降低了22.2%~32%,有效保证了后浇湿接缝在早龄期的抗裂性要求。     

正交异性钢桥面板典型疲劳细节变形与裂纹尖端应力分析

为了解车轮荷载作用对正交异性钢桥面板典型疲劳细节的影响,以长门特大桥为背景,采用有限元法建立正交异性钢桥面板节段模型及易开裂部位的子模型,分析在不同横向荷载分布下3处典型疲劳细节受力及面内外变形,得到各细节最不利加载位置。对最不利位置进行加载,分析疲劳裂纹尖端应力强度因子变化规律,研究不同疲劳细节裂纹类型及扩展能力。结果表明:单轮荷载作用下,横隔板弧形缺口位置会发生面内外变形,顶板-U肋焊根处以面外变形为主,横隔板间的顶板-U肋焊缝焊根位置面外变形最大。在裂纹较短时,随着长度的增加,弧形缺口裂纹从张开型裂纹逐渐转向张开型、滑开型混合裂纹,且横隔板处的顶板-U肋焊根裂纹为复合型裂纹,横隔板间的顶板-U肋焊根裂纹为张开型裂纹。横隔板弧形缺口裂纹和顶板-U肋焊缝焊根裂纹的尖端应力强度因子的最大值,分别出现在裂纹长度为20 mm和40 mm附近,该处裂纹较容易继续扩展。     

2000 m级超大跨度悬索桥主缆架设影响参数研究

为研究地球曲率、温度、主缆弹性模量以及加劲梁恒载误差对2 000 m级超大跨度悬索桥主缆成桥线形的影响,以主跨2 180 m的广州狮子洋大桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥有限元模型,基于单一变量法对上述参数的影响性进行分析。结果表明：地球曲率对超大跨度悬索桥的主缆成桥线形影响较大,可通过在索股制造时对分跨标记点进行修正以避免该因素的影响;主缆成桥线形对温度变化极其敏感,建议增加温度测试断面数量以得到更为精确的温度场分布,据此对主缆成桥线形进行修正;主缆弹性模量影响索股的无应力长度,进而影响主缆成桥线形,需增加钢丝弹性模量的测试精度及抽样比例,得到符合实际主缆弹性模量的检测值,据此修正主缆成桥线形;加劲梁恒载误差对主缆成桥线形的影响很大,主缆架设前需要对钢梁进行称重并测试铺装材料的容重,根据实际重量重新计算主缆成桥线形,并且在铺装层施工时精确控制铺装层厚度。     

基于欧洲规范的组合梁叠合桥面板横向受力分析

为研究钢筋桁架叠合桥面板的横向受力性能,以格鲁吉亚E60高速公路上某主跨60 m组合梁桥为背景,针对14.4～16.6 m桥宽(5 m宽梁间距和2.2～3.3 m悬臂长度)采用“70 mm厚钢筋桁架预制板+180 mm厚现浇层”叠合桥面板方案,基于欧洲规范,应用弹性分析方法和MIDAS Civil有限元分析软件分别对施工阶段以及使用阶段不同桥宽桥面板横向受力进行分析。结果表明：除16.6 m宽桥面板外支点截面需要在原设计基础上加强配筋外,14.4 m和15.2 m宽桥面板的受力均满足欧洲规范要求;“70 mm厚钢筋桁架预制板+180 mm厚现浇层”叠合桥面板方案适用于5 m宽梁间距和2.2～3.3 m悬臂长度的桥面板,可满足实际桥梁结构受力需求。     

考虑不平衡力矩作用下的转体球铰设计方法研究

针对平转法转体桥梁转体球铰常规设计法忽略不平衡力矩造成球铰设计安全储备不足或后期转体困难等问题,提出考虑不平衡力矩作用下的转体球铰设计方法,以成都某T构转体桥为背景进行研究。采用MIDAS FEA软件建立转体球铰部分有限元模型,分析钢制球铰半径改变对结构受力的影响规律;然后推导不平衡状态下球铰应力计算公式,通过转体结构的受力关系,根据撑脚是否着地的设计目标,按结构对称与非对称,给出球铰半径的确定方法,进而确定启动力矩等其他设计参数;最后结合转体桥梁工程实例验证该方法的适用性及准确性。结果表明：考虑不平衡力矩作用下的球铰设计方法适用于当前不同转体工程实例,其适用范围更广、安全性更好;转体球铰设计时应预先考虑不平衡力矩对球铰设计的影响。     

双工字钢组合梁桥偏载扭转效应分析及计算

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响,并能准确计算其扭转应力,以淮河特大桥引桥为背景,进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型,结合有限元计算结果,理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和弯曲正应力;研究桥梁跨径、钢主梁高度、桥面板厚度、横梁间距、钢主梁间距等参数对钢主梁扭转效应的影响;提出采用修正系数计算偏载系数及考虑弯扭耦合效应的钢主梁扭转应力简化计算方法,并与有限元结果进行对比。结果表明：偏载作用下钢主梁的纵向正应力大于均布荷载作用,最大超过20 MPa,偏载作用下的扭转效应不能忽略;钢主梁间距对钢主梁翘曲效应影响较大,其余参数影响较小;提出的钢主梁扭转应力简化计算方法与有限元法计算结果偏差较小。     

跨运营线高速铁路拱塔斜拉桥上部结构施工控制关键技术

新建常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路桥为(32.7+90+90+32.7) m空间双索面钢拱塔钢-混结合梁斜拉桥,以18°小角度跨越既有高铁运营线路。该桥采用先拱后梁方案施工,其中,桥塔采用先竖转再跨线平转法施工,钢主梁采用拖拉法跨线施工。为确保成桥线形和应力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型,对拱塔竖转与跨线平转、钢主梁跨线拖拉、斜拉索张拉及混凝土桥面板浇筑进行施工模拟,提出拱塔顶推力及无应力线形、钢主梁临时扣塔结构与扣索力、混凝土桥面板分段施工、斜拉索三次张拉等控制技术,并将施工中拱塔与主梁的实测应力、线形与理论值进行对比分析。结果表明：拱塔转体施工过程中,拱塔线形与应力实测值与理论值吻合良好;钢主梁拖拉合龙精度控制良好;混凝土桥面板浇筑、斜拉索张拉后,主梁和拱塔的应力、线形实测值与理论值误差均在合理范围内,桥面标高满足无砟轨道铺设精度要求;铺轨后,拱塔和主梁的线形与应力、斜拉索索力等各项指标均良好,大桥整体施工控制精度良好。     

PC系杆拱桥施工阶段稳定性及临时横撑影响分析

为有效指导PC系杆拱桥的施工,对该类桥梁施工阶段的稳定性及临时横撑对结构稳定性的影响进行研究.以江苏省新建省道336公路桥为背景,采用MIDAS Civil建立桥梁空间有限元模型,对3个施工控制阶段结构的稳定性及临时横撑设置与否、设置位置及形式对暂态拱稳定性的影响进行分析.分析结果表明:该桥施工阶段具有较好的稳定安全系数;施工阶段的吊杆张拉对全桥的稳定性有负影响;对称设置临时横撑时,同类型横撑设置在1/4跨径处效果最为明显;在相同位置设置X形临时横撑对结构稳定性贡献最大;横撑的间距和形式选择还需综合考虑桥梁美学、经济性及施工方便.