大跨宽幅波形钢腹板PC箱梁桥施工关键技术研究

随着我国波形钢腹板PC组合箱梁桥跨度不断增大,大跨宽幅波形钢腹板pc箱梁桥施工中波形钢腹板吊装定位、内衬及底板质量控制、横隔板临时支撑等关键技术问题亟需进一步完善。本文结合港珠澳大桥珠海连接线工程前山河特大桥施工,介绍了首块波形钢腹板吊装及支撑固定技术;提出了适用于跨河长悬臂波形钢腹板施工的新型拖吊结合式挂篮结构;讨论了内衬混凝土及底板施工质量控制措施,并提出内衬混凝土"内撑外拉"式模板结构及底板降温、挂篮底板后吊点布置方案;指出了横隔板部位临时替代支撑的必要性,为大跨宽幅波形钢腹板PC箱梁桥施工技术推广应用提供参考和借鉴。     

错位法施工在波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥中的应用

错位法施工是应用于波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的一种新型施工工艺。为分析错位法施工工艺的可行性及优越性,结合国内实际工程,对错位法施工与传统施工方案从施工特点、施工工效等方面进行了对比;从挂篮的结构形式、安装移动施工流程等方面介绍了错位法施工,并通过有限元分析进一步验证了错位法施工方案结构的安全性。这种新型施工技术可以减轻挂篮自重、大幅度缩短工期,进而可降低工程造价。     

波形钢腹板PC连续箱梁桥支座偏移成因分析及更换技术

波形钢腹板PC连续箱梁桥能够将钢、混凝土两种材料有效结合，是一种经济、合理、高效的新型结构形式。但波形钢腹板PC连续箱梁桥不同于普通预应力混凝土连续箱梁桥，其病害原因需进行专门分析并采取针对性措施。以某高速公路一联(70+11×120+70)m波形钢腹板PC连续箱梁桥为例，结合支座纵向预偏量设置、桥梁结构类型、环境温度及桥面线形进行支座偏位原因分析，改进支座设计。基于现场情况并考虑施工条件制定更换方案，通过方案比选确定最优方案并组织实施，同时加强过程监测，保证施工安全和桥梁结构安全。盆式橡胶支座更换完成后的验收结果满足规范要求，其分析思路及更换技术可为类似桥梁结构的支座更换提供借鉴。     

波形钢腹板体外预应力箱梁在新密溱水路大桥中的应用

将波形钢腹板应用在无背索斜拉桥中,是波形钢腹板体外预应力箱梁应用领域的又一次新的突破。结合亚洲最大的无背索斜拉桥——新密溱水路大桥,阐述了波形钢腹板体外预应力混凝土组合箱梁的优点,具体介绍了该桥波形钢腹板的构造以及体外预应力体系的设计,以期推动该组合箱梁结构在我国桥梁建设中推广应用。     

大跨度波形钢腹板PC组合箱梁施工技术

以武西高速桃花峪黄河大桥波形钢腹板PC组合箱梁施工为例,介绍了波形钢腹板连续梁的结构特点、波形钢腹板与顶底板的连接形式、标准节段的施工工艺和方法,与普通预应力连续梁的不同之处等.这些技术可为今后波形钢腹板PC组合箱梁结构在我国桥梁工程中应用提供经验.     

不考虑滑移时波形钢腹板箱梁受力性能研究

研究目的:相较于混凝土腹板箱梁和直钢腹板-混凝土组合箱梁,波形钢腹板-混凝土组合箱有许多优点,是桥梁结构发展的重要方向之一。本文意在提出波形钢腹板抗弯等效厚度的概念,从理论上对波形钢腹板的受力特性进行研究,并得到相应计算公式。研究结论:(1)推导出波形钢腹板对箱梁抗弯承载能力贡献比例的理论计算公式,得出波形钢腹板所承担剪力占截面总剪力比例的计算公式;(2)计算出波形钢腹板所提供的抗弯承载能力与全截面总承载能力的比值,该比值接近于0,从理论上证明:在计算波形钢腹板箱梁的抗弯承载能力时,可以忽略波形钢腹板的贡献;(3)波形钢腹板中的最小剪应力与最大剪应力之比接近于1,从理论上证明波形钢腹板上剪应力沿钢腹板竖向基本相等;(4)在小跨度试验梁及大跨度实桥算例中,波形钢腹板所承担的剪力占总剪力的比例均不到85%,证明混凝土顶、底板所承担的剪力不容忽视,且梁高越低,钢腹板所承担的剪力比例越小;(5)本文可以为波形钢腹板箱梁桥的建设提供一定的理论依据,对波形钢腹板桥梁的研究有一定的参考意义。     

基于缺口应力的波形钢腹板结构疲劳分析研究

基于现行规范对波形钢腹板结构的疲劳问题没有明确的规定,为了研究这种结构的疲劳设计及评估方法,对试验模型梁进行等幅疲劳荷载试验,得到波形钢腹板梁典型疲劳细节和基础疲劳数据。应用有限元软件建模,采用子模型法计算细节处缺口应力,并采用缺口应力法对试验梁的疲劳性能进行评估。研究结果表明:缺口应力法评估波形钢腹板疲劳性能是可行的。波形钢腹板典型疲劳细节的缺口应力集中系数受腹板转角半径和波折角度影响较大,随腹板转角半径的增大而减小,随腹板波折角度的增大而增大。     

波形钢腹板曲线箱梁桥静力特性

建立了考虑不同力学因素的有限元模型,对不同曲率半径的波形钢腹板曲线箱梁桥的静力特性进行计算,分析了结构主要部位在活载作用下的内力、变形和应力分布随其曲率半径的变化规律。研究结果表明:波形钢腹板使得曲线箱梁桥抵抗翘曲的能力减弱;波形钢腹板箱梁截面正应力横向分布不均匀,钢腹板和混凝土板相交处正应力发生突变;钢腹板剪应力沿腹板高度分布不均匀。     

波形钢腹板PC组合箱梁剪切屈曲性能研究

研究目的:波形钢腹板预应力箱梁中波形板处于纯剪受力状态,波形钢腹板的抗剪承载力由截面的剪切屈曲强度控制。本文采用一致缺陷模态法进行波形钢腹板缺陷模拟,并计入材料非线性和几何非线性,在此基础上研究波纹形状、腹板整体外形尺寸对波形钢腹板剪切屈曲极限承载力和屈曲模态的影响,为相关桥梁的计算提供一定的参考。研究结论:通过对比理论公式及模型分析结果,得出了波形钢腹板随板厚、波高、斜板倾角、直板段宽度及梁高等的变化趋势。     

斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

研究了斜拉桥中波形钢腹板箱梁在成桥状态下的力学特性。以新密市溱水路波形钢腹板箱梁斜拉桥为工程实例,通过有限元计算与分析得到主梁的竖向位移、波形钢腹板的剪应力、混凝土板的正应力和竖向挠度、主梁的纵向正应变、混凝土板的应力传递等各项力学规律。结果表明,波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高方向近似均匀分布;波形钢腹板的竖向变形在整个主梁的竖向变形中起主要作用;波形钢腹板的纵向正应变小于混凝土板;按波形钢腹板承担全部剪力的传统理论进行结构设计偏于保守。     

波形钢腹板曲线结合梁弯扭效应的解析解推导及参数分析

为了研究波形钢腹板曲线结合梁的弯扭效应,基于波形钢腹板的特点,综合考虑曲率影响、截面剪力滞效应、波形腹板剪切效应、扭转和畸变效应,采用能量变分法推导了波形钢腹板简支曲线结合梁在弯扭作用下的控制微分方程,采用伽辽金法求解得到了其弯扭效应的解析解,并对曲线半径和圆心角进行了参数分析。随曲线半径的增大,波形钢腹板简支曲线结合梁的跨中挠度、扭转角、畸变角和剪力滞附加弯矩均增大,但扭弯应力比减小;随圆心角的增大,跨中挠度、扭转角和畸变角均增大,剪力滞附加弯矩基本不变,扭弯应力比则线性增加。说明曲线半径的减小和圆心角的增大,可使波形钢腹板简支曲线结合梁的扭转效应增强,弯曲特性减弱,圆心角和曲线半径是表征其弯扭效应的两个重要指标。     

变截面波形钢腹板组合箱梁腹板剪应力实用计算方法研究

为了计算变截面波形钢腹板组合箱梁腹板中的剪应力及其承剪比,考虑变截面效应,通过弹性微元段的受力平衡方程,计入弯矩和轴力引起的附加剪应力,导出变截面波形钢腹板组合箱梁的腹板剪应力计算公式;依据节段施工的波形钢腹板组合箱梁桥结构的建造特点,考虑节段内梁底线形为线性变化,将公式中各参数的微分运算转化为简单的代数运算,给出实用求解方法;最后通过算例对所推导公式的计算结果与等截面计算公式和有限元数值结果进行对比。研究结果表明:变截面梁的梁高和底板厚度的变化对剪应力有较大影响,波形钢腹板剪应力计算应当考虑变截面效应影响,波形钢腹板剪应力实用计算方法能方便工程应用。     

斜拉桥双边混凝土主梁+钢横梁组合结构下行式牵索挂篮施工技术

广西壮族自治区贵港市青云大桥主桥为(46+88+280+88+46) m的"鱼"状双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,上部结构设计为双边混凝土主梁+钢横梁+预制桥面板的新型组合结构,边主梁外侧增加了4. 5 m宽的薄壁翼缘板,带翼缘板的该种组合结构梁体为世界首例,常规的上行式牵索挂篮不能适应本桥悬臂浇筑施工。本文结合青云大桥主桥施工实践,介绍了双边混凝土主梁+钢横梁组合结构悬臂施工的下行式牵索挂篮设计及施工工艺,成功解决了斜拉桥带宽薄翼缘板混凝土边主梁悬臂浇筑施工难题,对今后类似主梁结构桥梁施工提供借鉴。     

弹性阶段波形钢腹板简支曲线组合梁弯扭变形的解析解

为了研究波形钢腹板简支曲线组合梁在弯扭复合作用下的挠度及扭转角效应,根据波形钢腹板自身的结构特点,考虑曲梁曲率、箱梁剪力滞效应、剪切变形和扭转变形,利用最小势能原理和变分法推导了弯扭效应微分方程,并采用伽辽金法进行求解,得到了竖向均布荷载下波形钢腹板简支曲线组合梁的挠度、扭转角的解析解,将计算结果与有限元模型计算结果进行了对比,结果吻合良好。     

波形钢腹板PC组合箱梁剪滞剪切效应的动力特性分析

利用能量变分原理,在考虑剪滞剪切变形双重效应影响的基础上,导出波形钢腹板PC组合箱梁的单元刚度矩阵和一致质量矩阵,并利用子空间迭代法编制求解广义特征值的程序BXBOX,使波形钢腹板PC组合箱梁矩阵位移法更加完整,为考虑剪滞剪切效应波形钢腹板组合箱梁的动力特性提供一种新的计算方法。通过建立波形钢腹板简支梁和连续梁的试验和数值模型,验证了本文理论的正确性,且本文理论值更接近试验值。结果表明:剪滞剪切效应使该结构的自振频率明显减小,四阶时减小达到45%,随着自振频率阶数的增加,剪滞剪切效应影响程度逐渐增大,且剪力滞效应对自振频率的影响起主导作用。本文理论对解决波形钢腹板静定结构的动力分析问题具有重要意义。     

变截面波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的比拟杆法求解

为研究变截面波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应,充分考虑该组合箱梁的结构和受力特点,推导加劲杆等效面积和波形钢腹板剪力流的计算公式,建立剪力滞控制微分方程,并基于给定的边界条件对微分方程进行求解,由此建立用于分析变截面波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的修正比拟杆法.选取两根变截面梁作为数值算例,包括单箱单室悬臂梁和单箱三室悬臂...     

波形钢腹板钢-混凝土简支组合箱梁抗弯承载力分析

为研究波形钢腹板钢-混凝土简支组合箱梁的抗弯受力性能,以剪力连接度为参数,设计3榀波形钢腹板组合箱梁的抗弯试验,并根据试件模型建立波形钢腹板组合箱梁精细有限元数值分析模型.将试验结果与有限元数值计算结果进行比较,证明了数值分析模型的有效性.在此基础上,利用幂函数插值方法,建立任意剪力连接度下波形钢腹板钢-混凝土简支组合箱梁的抗弯承载力计算公式.以剪力连接度和腹板高度为变量,将理论公式计算结果分别与有限元数值计算结果和试验结果进行比对,验证了本文所提出公式的有效性.     

波形钢腹板组合梁桥振动特性测试与分析

以波形钢腹板组合梁桥为研究对象,采用跳车激励法对其进行了振动特性试验,根据桥梁结构的时域波形,频谱图和功率谱图,得出了其自振频率、阻尼比、振型等振动参数。利用有限元理论对结构整体进行动力特性计算,分析了结构的前20阶的自振频率和振型。对比实测和理论计算结果表明,波形钢腹板组合箱梁桥的实测自振频率、振型和计算值吻合较好。     

大跨度连续刚构桥波形钢腹板内衬混凝土承剪比研究

大跨度桥梁结构设计时墩顶附近钢腹板承受的剪力一般较大。在梁高较大的情况下,波形钢腹板易受几何形状不规则的影响,导致剪力屈曲强度下降。为了防止波形钢腹板发生屈曲破坏,通常采用在墩顶附近增设内衬混凝土来提高波形钢腹板的抗屈曲承载能力。本文以徐水沟特大桥为工程背景,采用规范简化计算公式并建立不同厚度内衬混凝土的有限元数值仿真模型,对波形钢腹板内衬混凝土厚度、承剪比及竖向荷载作用下的钢腹板和内衬混凝土应力状态进行研究。结果表明:当内衬混凝土的厚度在20～60 cm时,其承剪效果较好;竖向荷载对波形钢腹板和内衬混凝土的承剪比无影响。     

内衬混凝土对波形钢腹板刚构桥扭转和畸变性能的影响

设计制作了2座3跨单箱单室变截面波形钢腹板连续刚构桥模型(有和无内衬混凝土条件下各1座),通过模型的静载试验和有限元分析,研究内衬混凝土对波形钢腹板连续刚构桥扭转和畸变性能的影响。结果表明:内衬混凝土能够提高波形钢腹板箱梁的抗弯刚度和抗扭刚度,并且抑制偏心荷载作用下的扭转效应以及纵向翘曲效应;波形钢腹板刚构桥的挠度、偏载系数、纵向应力及纵向翘曲应力均随内衬混凝土长度、厚度的增加而减小;相同混凝土体积条件下,增加内衬混凝土的长度比增加厚度对波形钢腹板刚构桥扭转和畸变的改善效果更为明显。