临沂市西安路桥空间混合桥塔设计与研究

临沂市西安路(?)河大桥为独塔斜拉桥,桥塔采用三根塔柱组成的空间异形混合桥塔,介绍了桥塔的总体设计方案。着重分析空间异形混合桥塔锚索区、塔柱钢混凝土结合部、塔柱间的连杆等重要节点的构造及受力性能,三根塔柱整体受力性能、拉索锚固区钢结构局部受力、塔柱钢混凝土结合部受力、塔柱间的连杆受力等关键设计技术,可为类似工程的设计提供参考。     

空间异形混合桥塔钢混凝土结合段有限元分析

钢混凝土混合结构在斜拉桥的设计中被广泛应用。临沂市西安路祊河大桥为独塔斜拉桥,桥塔采用三根塔柱组成空间异形混合桥塔,桥塔的三根塔柱均采用钢混凝土混合结构型式。对大桥的空间异形混合桥塔塔柱的钢混凝土结合段建立有限元模型,并对其进行分析。重点研究采用PBL连接件的全截面承压传剪式钢混凝土结合段各构件的受力情况及传力效应,重点强调在此类钢混凝土结合段设计中应注意PBL连接件的传力不均匀性及混凝土受钢结构传力所产生的拉应力。     

太原市机场路祥云桥桥塔设计

太原市机场路祥云桥主桥为独塔混合梁斜拉桥,桥塔由3根塔柱组成,空间呈火炬造型,在桥面以上为钢塔柱,在桥面以下为混凝土结构.钢塔柱内部加劲肋按照半刚性加劲肋的原则设计;塔柱联结系采用刚接方案,3根塔柱之间设置20道空间水平联结系;在钢塔柱与混凝土塔柱间设置钢—混凝土结合段(高7.05 m),主要传力构件为PBL剪力键;塔顶钢塔帽将3根塔柱顶端固结,其下段为连接塔柱的重要受力构件,上段为装饰构造;斜拉索在中塔柱内采用双锚箱的方式锚固,在边塔柱内采用锚梁的方式锚固;斜拉索向塔柱圆弧外侧拉伸锚固;3根塔柱采用整体式基础方案,承台间设置系梁.     

斜拉悬索体系桥混合拱形塔柱受力分析研究

东苕溪大桥的主塔为双向倾斜混合拱形塔柱,上部钢结构与下部混凝土结构间通过结合部实现刚度过渡和内力的传递,构造及受力复杂。选取包括承台在内的半个主塔结构,建立考虑钢与混凝土之间相对滑移和接触的精细化实体-板壳有限元计算模型,分析塔柱线形和连接件布置等调整时对结合部受力性能的影响。通过合理化设计,结合部混凝土应力分布均匀,刚度过渡平稳,塔柱受力性能得到改善。     

翼形混凝土桥塔的设计与施工

邵阳雪峰大桥设计为主跨2×120 m独塔斜拉桥结构，桥塔采用独创的翼形混凝土结构设计，由4根塔柱组成，立面为飞翼造型，侧面为A形，塔柱间由水平索连接形成稳定结构。翼形桥塔为空间受力结构，设计过程中，采用三向预应力、交叉交错锚固、下横梁后浇反顶等技术，解决了混凝土桥塔的复杂受力问题；施工过程中，提出了“无支架多功能平台施工”技术，解决了翼形桥塔的施工难题。     

南京青奥景观桥钢与混凝土混合塔受力分析

南京青奥景观桥为主跨270 m的空间索面钢箱梁斜拉桥,采用向岸侧倾斜35°的椭圆形混合桥塔,在桥面以下两塔柱间设置一道钢横梁。受景观要求和设计洪水位限制,钢-混凝土结合面位置选择存在局限性,截面弯矩较轴力大,构造复杂。为确保桥塔受力合理,分别建立全桥空间杆系、全塔空间实体-板壳有限元计算模型,对比分析混合塔受力机理,研究结合段传力。研究表明,复杂混合结构可以建立考虑钢-混凝土相对滑移和接触的空间实体-板壳有限元模型,结合空间杆系进行计算分析;结果显示,该桥混合塔设计合理,造型优美。     

G3铜陵长江公铁大桥桥塔设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中系数,以指导钢锚梁加劲板设计。桥塔塔柱采用支架法和爬模法施工,上、下横梁均采用支架法与塔柱异步施工。     

常泰长江大桥主航道桥桥塔方案研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176 m的公铁合建双塔斜拉桥,由于跨度和主梁自重均较大,该桥桥塔具有塔高、体量大、索力大、塔端锚固构造及施工较为复杂的特点。根据桥塔结构特点,开展桥塔方案、索塔锚固方案等一系列研究,创造性地提出采用钢-混混合空间钻石型桥塔(简称SCDT)和钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构(简称SCAS)。空间钻石型桥塔将平面钻石形桥塔方案的中、下塔柱沿纵向分解形成框架结构,能大幅提高桥塔纵向刚度及斜拉索利用效率、极大地减小桥塔在施工和使用期可能出现的非受力方向开裂风险。钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构将核芯混凝土布置在截面中性轴位置,主要用于承受上塔柱的轴向压力,外围钢箱结构承受弯矩,该锚固结构能充分发挥钢和混凝土材料的结构力学性能,且景观效果好、传力途径明确、受力合理。     

钢桥塔的构造设计研究

在缆索支承桥中,采用钢桥塔符合可持续工程和绿色工程的结构设计新理念,而钢桥塔在我国的应用十分有限,现行的各种桥梁规范中也没有关于钢桥塔的规定。本文针对钢桥塔的稳定构造设计、塔柱截面构造优化、钢桥塔和混凝土基础的连接构造、塔形构造选择等问题进行了分析研究,开展了钢桥塔的稳定性试验,提出了防止钢桥塔失稳的措施,研究了塔柱截面构造的合理设置,对常用的塔-基连接的构造型式进行了适用性分析,并对几种常见塔形的受力性能进行了对比分析,研究结果可为钢桥塔的构造设计提供参考。     

池州长江公路大桥主桥桥塔上横梁锚固结构设计

池州长江公路大桥主桥为主跨828m的双塔双索面单侧混合梁斜拉桥。桥塔上塔柱设置6道钢结构上横梁,上横梁均采用箱形断面,竖向中心距均为13.5m。单个钢横梁长7m、宽5.5m、高7m,划分为4个块段,各块段间采用M30高强度螺栓进行拼接。斜拉索分组锚固于各道钢横梁横隔板之间的锚固构造内,形成索塔体外锚固体系。钢横梁端部与桥塔上塔柱接触位置设置预埋钢板,通过高强度螺杆及剪力钉将钢横梁与混凝土上塔柱牢固连接。每道钢横梁外部设置封闭钢珠结构。采用有限元软件对桥塔上横梁锚固结构进行受力分析,结果表明结构受力均满足规范要求。     

嘉鱼长江公路大桥桥塔设计

嘉鱼长江公路大桥主桥为主跨920m的双塔单侧混合梁斜拉桥。该桥桥塔采用钻石形混凝土结构,由上、中、下塔柱,中上、中下塔柱结合段,下横梁和塔座构成,北塔高235m、南塔高251.41m,两塔下横梁以上结构保持一致。该桥北塔、南塔各有30对斜拉索,第1和第2对斜拉索在塔壁混凝土齿块上直接锚固;第3~30对斜拉索锚固采用"钢锚梁+钢牛腿"的形式,钢锚梁采用单锚梁结构,1根锚梁锚固4根斜拉索。为减小超高桥塔常见的混凝土开裂病害,在桥塔混凝土中掺入聚丙烯腈单丝纤维、聚丙烯粗纤维进行防裂抗裂处理。针对北塔下塔柱较短、下塔柱和下横梁受力不利的情况,经方案比选,采用先浇部分下横梁的施工方案,有效减小下横梁混凝土收缩开裂的风险。     

斜拉桥曲线形钻石桥塔抗裂设计研究

为了减小斜拉桥曲线形钻石桥塔在施工阶段和运营阶段的拉应力,防止混凝土桥塔出现开裂病害,以主跨480m的宜宾盐坪坝长江大桥为例,开展桥塔抗裂设计技术研究。采用MIDAS Civil程序建立全桥空间有限元模型,计算桥塔在施工阶段和成桥运营状态下的内力,研究桥塔竖向预应力、斜拉索横向偏心布置、塔柱临时横撑及对拉、环向预应力等措施对桥塔应力的改善作用,以及桥塔混凝土掺加钢纤维对材料强度的提升效果。结果表明:曲线形钻石桥塔受力复杂,在塔柱受拉区设竖向预应力是有效的抗裂措施;斜拉索适当向曲线外侧横向偏心布置可减小塔柱横向弯矩;临时横撑及对拉既可减小施工期塔柱拉应力,又可改善塔柱成桥状态的应力;环向预应力为塔柱水平方向提供一定压应力储备;桥塔混凝土中掺加少量钢纤维对强度提升作用不大,可减小桥塔表面非受力裂缝。     

厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计

厦漳跨海大桥南汊主桥为主跨300 m的双塔结合梁斜拉桥.对H形、钻石形、菱形和宝瓶形等塔形进行比选,最终确定该桥桥塔采用改进的H形钢筋混凝土桥塔(上塔柱竖直,中塔柱倾斜,下塔柱外侧面竖直、内侧面倾斜).桥塔塔柱采用矩形空心截面,在塔底设置高4.0m的实体段;钢锚梁采用开口箱形截面;塔柱横梁为全预应力混凝土结构,箱形截面;承台采用哑铃形截面;桥塔基础采用钻孔灌注桩群桩基础.为检验桥塔受力,对裸塔和全桥进行整体计算,并采用ANSYS和MIDAS分析桥塔关键部位局部受力.分析结果表明,桥塔各部位受力均满足规范要求,并有一定的安全储备.     

长门特大桥塔梁墩固结区局部构造设计参数分析

长门特大桥主桥为主跨550m的双塔双索面混合梁斜拉桥,H0梁段与桥塔塔柱及下横梁整体浇筑形成塔梁墩固结体系,其局部构造和受力模式均较复杂。为研究该桥塔梁墩固结区应力分布情况及设计参数的影响性,指导设计优化,采用ANSYS有限元软件建立该桥塔梁墩固结区局部结构实体模型,分析固结区的应力,以及固结区几何构造参数和横向预应力钢束、U形预应力钢束等配筋参数对固结区受力性能的影响。结果表明:塔梁墩固结区局部应力均在规范容许范围内;塔梁墩固结区主梁顶板、下横梁底板厚度等参数变化对其局部应力分布影响较小;等倍数整体调整预应力钢束中的钢丝数目将增大较大拉应力分布范围,原设计预应力配筋参数合理;为便于施工、减小较大拉应力分布范围,可去除人洞处的U形预应力钢束,在间距较大处增加钢束,作为优化设计方案。     

川藏公路迫龙沟特大桥设计

川藏公路迫龙沟特大桥采用半飘浮体系双塔双索面混合梁斜拉桥,跨径组成为(156+430+156)m。从结构受力、施工、养护、经济性等方面综合考虑,该桥主梁采用混合梁方案。中跨为结合梁,由工字形钢主梁和混凝土桥面板组成;边跨为预应力混凝土梁,采用双边肋断面;钢-混结合段采用整体式结构。从桥塔自身高宽比协调的角度出发,并考虑结构受力,桥塔采用改进的菱形混凝土塔,塔柱在桥面以上呈A形,在桥面以下合并成整体。桥塔基础采用群桩基础。全桥共设置68对钢绞线斜拉索。采用MIDAS Civil进行结构整体计算,并采用ANSYS和Abaqus分别对结合梁锚拉板和索塔锚固区进行局部计算,结果表明该桥整体及局部受力均满足规范要求。     

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥，跨径布置为(60+200+200+60) m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔，高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构，利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求，利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土，充分发挥两种材料优势；上塔柱采用纯钢塔，局部构件传力清晰且有效减轻结构自重；钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁，全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续，主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索，标准抗拉强度1 770 MPa。结构分析表明，该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景，可为类似桥梁建设提供参考。     

青山长江公路大桥无下横梁桥塔设计关键技术

青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁斜拉桥,采用七跨连续全飘浮体系。结合主桥大跨、超宽、重载以及下塔柱短的技术特点,主桥桥塔采用无下横梁的A形桥塔,通过设置于桥塔中心处的0号斜拉索为主梁提供桥塔处竖向支撑。根据桥塔的结构形式及受力特点,将桥塔上横梁设置于桥面以上塔柱中点位置处,塔顶结合段总高设置为20m。根据主桥斜拉索索力及角度变化范围大等特点,设置3种不同的斜拉索锚固方式,采用变高的钢锚梁设计(取消了滑动侧四氟滑板的设置)。为精确分析桥塔受力特点,建立全桥三维模型,对桥塔施工及运营阶段进行有限元分析,并对塔顶结合段、斜拉索锚固区及钢锚梁进行实体有限元局部分析,结果表明桥塔的强度及刚度均满足规范要求。     

张家界大峡谷玻璃桥桥塔设计

张家界大峡谷玻璃桥为主跨430 m的空间索面人行悬索桥,集旅游、景观、娱乐、休闲于一体。考虑张家界“峰林”地貌,桥塔采用圆环形钢筋混凝土独柱结构,塔柱间不设横梁。西北侧、西南侧、东北侧、东南侧塔柱高度分别为40.65,40.65,37.15,40.15 m。东、西侧两塔柱间的横向中心距分别为50 m和45 m,每根塔柱均采用4根?1.2 m的人工挖孔灌注桩基础。桥塔总体静力、稳定性和细部结构分析结果表明:结构受力合理,安全可靠。     

自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段局部受力分析

为研究双索面自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段局部应力分布和连接件的受力特点、验证该部位受力是否满足设计要求,以武汉江汉六桥为背景,利用有限元软件ANSYS建立桥塔钢-混结合段三维模型,对施工过程、成桥恒载和最大轴力等工况进行分析,得到结合段钢结构、混凝土及预应力锚杆等主要受力构件在施工过程中的应力分布和变化情况。分析结果表明,除少数应力集中点应力较大外,整体上结合段的应力水平符合设计的要求,针对计算结果对施工阶段的划分提出了优化建议,建议适当提前第1次鞍座顶推的时机以避免下塔柱局部压应力过大,对钢桥塔格构柱间主拉应力较大区域采用增设间接钢筋的加强措施。     

包银铁路乌海黄河特大桥主桥桥塔方案比选及设计

包银铁路乌海黄河特大桥主桥为(80+80+260+80+80) m钢-混混合梁斜拉桥,桥位处于Ⅷ度震区。为确定受力合理、造价经济的桥塔造型,结合抗震需求,对H形塔、门形塔、井形塔及上塔柱内收的井形塔4种桥塔造型方案进行结构内力与经济性对比分析,最终选择兼顾受力、经济和美观的H形塔方案。H形桥塔采用混凝土结构,塔高101 m,其上、中塔柱及上横梁采用单箱单室截面,下塔柱及下横梁采用单箱双室截面,桥塔横桥向宽24.5 m,桥面以上有效塔高73.5 m,高跨比为0.283;索塔采用环向预应力锚固,环向预应力采用缓粘结预应力钢绞线、井字形布置。对H形桥塔进行施工、运营阶段及地震工况下的计算分析,结果表明:桥塔结构强度、抗裂性、稳定性及抗震性能均满足规范要求。