桥梁建设杂志

桥梁建设杂志2021年第5期

• 深中通道桥梁工程方案及主要创新技术

  深中通道路线全长约24 km，其中桥梁工程全长17.034 km，包括伶仃洋大桥、中山大桥2座主通航孔桥，以及泄洪区和浅滩区非通航孔桥。伶仃洋大桥采用主跨1 666 m全飘浮体系双塔悬索桥方案，中山大桥采用主跨580 m半飘浮体系双塔斜拉桥方案。针对桥址区复杂的建设条件，研发了“整体钢箱梁＋水平导流板＋上、下稳定板＋高透风率栏杆”的新型动力结构，提出了静力限位-动力阻尼的新型约束体系、各向异性减隔震体系、锁扣钢管桩围堰筑岛及地下连续墙结构，解决了全离岸海中超大跨径悬索桥建设难题；建立了基于水化-温度-湿度-应力多场耦合评估方法的海工大体积混凝土控裂方法，研发了新型U肋板单元的双面埋弧焊全熔透焊接接头，开发并应用了主缆钢丝锌铝多元合金镀层技术，解决了跨海集群工程耐久性保障难题；构建了钢箱梁智能制造生产线、钢筋网柔性制造生产线，研制了超高混凝土桥塔施工专用一体化智能筑塔机，建立了基于BIM＋移动互联网的智慧工地，解决了跨海集群工程智能建造难题。

• 帕德玛大桥主桥150m跨连续钢-混组合梁施工技术

  孟加拉帕德玛大桥为双层桥面，下层为单线铁路，上层为双向4车道公路，主桥上部结构为6×（6×150） m＋1×（5×150） m钢-混组合梁。钢主梁为全焊钢桁结构，在工厂整孔制造，纵、横移至码头，利用“天一号”运架一体船吊运至待架孔位，并利用吊架辅助架设，减少了现场焊接接头数量，确保了钢桁梁安装质量，降低了施工风险。公路桥面为预制预应力混凝土桥面板，在岸上横向整幅、纵向分块匹配预制，桥上利用架板机逐块吊装、胶拼，预应力束张拉后与钢桁梁结合，降低了桥面板预应力损失，确保了钢-混凝土结合质量。铁路桥面为铁路纵梁与预制混凝土桥面板组合结构，铁路纵梁及混凝土桥面板在岸上分别制造，每节间的4根铁路纵梁在车间组拼成整体，平板驳上与相应桥面板临时组拼成整体，进行运输、吊装，施工速度快。

• 690MPa级高性能桥梁钢工程应用

  武汉汉江湾桥作为十三五国家重点研发计划中的示范工程，在主桁结构设计中结合受力特性及构造特点，采用了Q690qE高性能桥梁钢。Q690qE高性能桥梁钢在母材研制过程中采用了低碳多元微合金化思路，其组织形态为低碳贝氏体，通过调整C、Mn、微合金元素含量及降低碳当量保证其低温冲击韧性与焊接性能，采取TMCP加回火的生产工艺保证低屈强比和综合性能。在焊接性能及工艺试验研究中，对不同焊接方法所匹配的焊接材料进行了研究，并总结了严格控制热矫温度在650 ℃以下、严格执行焊前预热、焊后缓冷的工艺要求及减小焊缝氢脆问题等关键质量措施。通过引入脆性断裂极限状态理论，采用CTOD试验并辅以宽板拉伸试验作为验证手段，确定不同工作温度下，Q690qE高性能桥梁钢容许使用的最大厚度，对其防断服役性能进行评价。Q690qE高性能桥梁钢除具有较高强度外亦兼具良好的焊接性能和防断性能，其应用进一步完善了我国高性能桥梁钢的技术体系。

• 带吊机钢桥塔施工状态抖振响应及风振舒适性研究

  为评估施工过程中带吊机状态时桥塔的风振舒适性，对某桥一高164.4 m的独柱式钢桥塔与吊机结构开展了气动弹性模型风洞试验，研究桥塔封顶（T1状态）以及最后一道扶墙安装前（T2状态）2种施工状态下的桥塔和吊机的抖振位移响应；采用加速度均方根作为结构风振舒适性评价指标，通过比较多种舒适性标准得出高、中、低3种评价等级，对带吊机桥塔结构风振舒适性进行评价，并结合工程规定进行验证。结果表明：风偏角对带吊机钢桥塔结构抖振响应有显著影响，其中15°风偏角下抖振响应最大；风速与带吊机钢桥塔结构顶部加速度均方根间存在较显著的线性正相关特性，可以作为风振舒适性的简易评价指标；2种施工状态下桥塔塔顶风振舒适性基本一致，T2状态下吊机顶部风振舒适性低于T1状态；3种评价标准中基于非常烦扰的中评价等级与工程规定较相符。

• 大跨度三主桁钢桁拱桥施工状态抖振风洞试验研究

  为研究大跨度拱桥施工状态的风致抖振性能，以三主桁钢桁拱桥——明珠湾大桥为背景，采用风洞试验对紊流风作用下的桥梁抖振响应进行测试。根据施工步骤选取典型施工状态，建立桥梁结构有限元模型并进行动力特性分析，通过比较自振模态频率，确定最不利施工状态。制作最不利施工状态下桥梁1∶100缩尺气弹模型，采用U形弹簧等效模拟梁、拱刚度，在模拟B类风场的边界层风洞中进行桥梁气弹模型抖振响应测试。结果表明：梁、拱已拼装至最大单悬臂且第3层扣索尚未张拉时为最不利施工状态；抖振随机响应以一阶竖弯和一阶横弯为主，抖振响应峰值因子与规范取值范围基本吻合；完全横桥向来风条件下拱桥抖振响应最大，完全顺桥向来风时抖振响应最小。

• 超高桥塔结构偏心距增大系数计算方法

  针对采用既有规范经验公式计算超高桥塔偏心距增大系数过于保守的问题，对超高桥塔偏心距增大系数的合理计算方法进行研究。基于稳定屈曲理论，推导基于铰接杆、悬臂杆偏心距增大系数的解析表达式；结合桥塔力学行为和偏心距影响系数α，提出更适用于超高桥塔结构的公式算法。依据桥塔的弹性屈曲模态和施工控制精度，构建了桥塔各节点初始缺陷坐标函数，提出了考虑初始缺陷的偏心距增大系数有限元计算方法。以常泰长江大桥为例，对比有限元算法、所提出的公式算法和规范算法下的偏心距增大系数，结果表明：几何非线性效应是偏心距增大系数的主要影响因素；规范算法数值偏大，过于保守；所提出的公式算法与有限元算法吻合度较高，可用于超高桥塔的设计。

• 高速铁路简支梁桥变形变位设计参数研究

  为研究高速铁路简支梁桥徐变、沉降等变形变位参数的合理设计限值，以车-桥耦合动力分析理论为基础，分析不同残余徐变变形、墩台工后沉降以及两者同时存在对高速铁路32 m、40 m简支梁桥行车安全性和旅客舒适性的影响。结果表明：残余徐变变形与墩台工后沉降对车体的竖向加速度影响更显著，对轮重减载率影响很小，简支梁桥工后变形变位限值主要受车体加速度等舒适性指标控制；同时考虑残余徐变变形与墩台工后沉降的影响时，车辆动力响应明显增大，40 m简支梁的车体加速度小于32 m简支梁的车体加速度；不同速度等级的高速铁路桥梁可采用不同的变形变位限值，在残余徐变变形固定为10 mm，且设计时速为250，300，350 km时，32 m（40 m）简支梁墩台工后沉降限值分别为6（8），8（10），6（12）mm。

• 大跨悬索桥主缆长期性能评估与分级

  为研究大跨悬索桥主缆的长期性能，以西堠门大桥为背景进行分析。采用时间序列分析理论对该桥主缆索股力监测数据进行平稳化处理；在此基础上，对整合移动平均自回归（ARIMA）模型进行定阶与参数识别，建立主缆索股力预测模型，对长期运营的悬索桥主缆索股力进行预测；构建载荷度指标，并根据该指标的95%保证率范围、主导荷载以及桥梁正常使用状态等确定该桥主缆性能分级阈值，对该桥主缆长期性能进行评估与分级。结果表明：通过2次差分可实现主缆索股力监测数据平稳化，建立的ARIMA (1,2,2) 365模型能可靠预测远期索股力；经计算，西堠门大桥运营的前50年内主缆性能始终处于Ⅰ级状态，而运营100年左右后主缆性能处于Ⅲ级状态；根据所构建的评价指标以及评价等级，西堠门大桥主缆的长期性能随运营时间增加呈下降趋势，因此大跨悬索桥在运维管理中应注重对主缆的监测与养护。

• 海洋环境钢管桩纤维增强环氧粉末复合涂层技术

  朴泷，徐旭锋，陆卫中，任立纯，方明山

  针对海洋环境下传统钢管桩飞溅区、潮差区的防腐涂层材料耐久性差、服役寿命短、易受机械损伤失效等技术难题，以宁波舟山港主通道项目为背景，结合环氧粉末涂层的优势，提出一种应用于海上钢管桩飞溅区、潮差区的新型纤维增强环氧粉末复合涂层技术。新型纤维增强环氧粉末复合涂层由性能优异的耐磨耐蚀多元有机/无机纤维和环氧粉末制成。采用复合涂层一体化缠绕施工技术，保证了多层复合涂层体系的相容性、粘结性、致密性。与以往加强级双层环氧粉末涂层相比，纤维增强环氧粉末复合涂层抗冲击强度提升100%，耐磨性提升70%，耐划伤性提升60%，该技术首次应用于宁波舟山港主通道项目，应用效果良好。

• 基于静动载试验的钢-UHPC组合桥面应用研究

  为评估钢-超高性能混凝土（UHPC）组合桥面体系（通过剪力钉将配筋UHPC薄层与正交异性钢桥面板组合而成的新型桥面结构）的实桥应用效果，以太原摄乐大桥为背景，分别建立80 mm厚SMA铺装层、60 mm厚UHPC+80 mm厚SMA铺装层2种铺装方案有限元模型进行静力性能分析，并对桥面行车道开展静、动载试验研究。结果表明：设置UHPC铺装层能显著提高结构刚度，大幅降低正交异性钢桥面板各构造细节应力；实桥静载测试数据与计算值吻合度较高；当车辆以60 km/h设计速度行驶时，钢-UHPC组合桥面无明显动力冲击效应；钢-UHPC组合桥面体系在实桥上应用效果良好。

• 考虑非线性时变相关特性的支座纵向位移精细模拟方法

  梅大鹏，周鑫，王高新

  为准确模拟支座纵向位移、实现支座纵向伸缩性能的精准评估，以铜陵长江大桥为背景进行研究。基于该桥主梁温度和支座纵向位移的健康监测数据，分析主梁温度对支座纵向位移的非线性时变影响规律，提出基于非线性时变系数回归模型的支座纵向位移精细模拟方法；利用该方法计算支座纵向位移，并与实测数据及多元线性回归模型的模拟值进行对比。结果表明：在1 d内支座纵向位移与主梁温度之间具有较明显的非线性时变相关特性，相关特性曲线呈现出扁圆形的时滞特征；非线性时变系数回归模型的模拟结果与实测结果的变化趋势更为接近，其模拟结果与实测结果之间的绝对误差为10.5%，多元线性回归模型的模拟结果与实测结果之间的绝对误差为30.79%，非线性时变系数回归模型比多元线性回归模型具有更高的拟合精度。

• 现代有轨电车小半径曲线桥上梁轨相互作用分析

  为了解现代有轨电车小半径曲线高架桥上无缝线路梁轨相互作用规律，以某(35+40+40+35) m曲线连续梁桥为背景进行研究。采用ANSYS软件建立曲线桥上梁轨相互作用空间计算模型，基于曲线桥上梁轨相互作用原理，分析伸缩、制动、挠曲及断轨工况下曲线半径对梁轨相互作用的影响。研究结果表明：对于曲线桥上无缝线路，纵、横向梁轨相互作用是相互耦合的，伸缩工况计算中须考虑引起钢轨温度力的轨温；相比于制动、挠曲工况，伸缩与断轨工况受曲线半径影响更为显著，线路纵、横向梁轨相互作用与曲线半径分别正、负相关，但当曲线半径增加至600 m，表征梁轨相互作用的钢轨轴向力及桥墩受力趋于稳定；曲线桥梁的受力设计须考虑曲线影响，但钢轨强度检算中可采用“以直代曲”的简化计算方法。

• 铺装层温度效应对U肋与顶板构造疲劳损伤的影响

  为研究50 mm厚EA10环氧沥青混凝土铺装层温度对正交异性钢桥面板U肋与顶板构造疲劳致损效应的影响，开展带沥青混凝土铺装层的正交异性钢桥面板足尺节段模型拟静力循环加载试验。分析不同铺装层温度下正交异性钢桥面板顶板的横向应变、挠度以及U肋与顶板构造的局部热点应力响应，在此基础上，对不同铺装层温度下U肋与顶板外侧焊趾疲劳损伤进行研究。结果表明：常温（25 ℃）条件下，采用沥青混凝土铺装层可降低钢桥面板顶板35.2%的横向应力和10.3%的局部挠度，以及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值和疲劳损伤；随着沥青混凝土铺装层温度升高，顶板横向应力、挠度及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值、疲劳损伤显著增大，高温（60 ℃）条件下该区域疲劳损伤度增幅可达41.5%。

• 宜昌伍家岗长江大桥江南侧锚碇基础与地基设计

  宜昌伍家岗长江大桥主桥为主跨1 160 m的双铰钢箱梁悬索桥。该桥江南侧锚碇处基岩埋深较深，地下水位较高，采用直径为85 m的浅埋式扩大基础，持力层为中粗砂卵砾石，高15 m。基坑采用放坡开挖+咬合桩相结合的支护方案，咬合桩嵌入中风化岩层不小于3 m。基底以下设50 cm厚混凝土垫层，为降低基础不均匀沉降对桥梁结构的影响，基底采用钢管法注浆与原土体形成复合地基。结合项目建设条件对江南侧锚碇基坑开挖支护结构、地基承载力、地基沉降进行验算，结果均满足规范要求。所采用的锚碇基础及地基设计方案，较大程度降低了施工难度、缩短了施工工期、节省了工程造价，具有较好的经济效益和社会效益。

• 济南凤凰黄河大桥主桥设计

  济南凤凰黄河大桥主桥为三塔六跨组合梁自锚式悬索桥，跨径布置为（70+168+428+428+168+70） m。主桥采用半飘浮体系，塔、梁之间设纵、横向阻尼器和竖向支座。辅助墩、桥塔处加劲梁内设置混凝土压重，以平衡主缆竖向力及结构总体偏载效应。加劲梁采用钢-混组合梁，全宽61.7 m，梁高4.0 m。钢梁采用闭口钢箱梁，外设挑臂；在机动车道及缆吊区采用正交异性钢桥面上铺设厚120 mm C60纤维钢筋混凝土层的组合桥面。2根主缆采用镀锌铝合金平行钢丝，中跨垂跨比1/6.15，索股在锚固区按长方形排布。吊索根据需要采用柔性吊索、刚性吊索及中央扣3种形式。桥塔采用A形塔，中塔高126 m，边塔高116.1 m，塔柱采用五边形断面，均为上部钢结构、下部钢-混组合结构混合塔。桥塔采用整体式基础，矩形承台，下设35根Φ2.0 m钻孔灌注桩。边墩、辅助墩采用六边形分离式墩，钻孔灌注桩基础。

• 强震山区大跨悬索桥桥塔横梁方案比选

  针对大跨度悬索桥桥塔传统混凝土结构横梁抗剪能力较差的情况，以强震山区主跨1 100 m的悬索桥——泸定大渡河特大桥为背景，计算地震作用下桥塔结构的内力，并对混凝土结构、钢结构、新型波形钢腹板组合结构3种形式桥塔横梁方案进行比选。结果表明：相比于混凝土结构横梁方案，钢结构横梁方案弯矩和剪力减少幅度分别为25.9%～29.3%和33%～34.7%，新型波形钢腹板组合结构横梁方案弯矩和剪力减少幅度分别为17.5%～27.8%和19.1%～30.6%，钢结构横梁与新型波形钢腹板组合结构横梁方案的抗震性能优于混凝土结构横梁方案。但钢结构横梁方案的桥塔横梁钢-混连接构造无法满足结构受力需求，且施工要求高、难度大。新型波形钢腹板方案钢-混连接构造可靠度和施工难易程度优于钢结构横梁方案，因此泸定大渡河特大桥最终采用新型波形钢腹板组合结构横梁方案。

• 千米级不对称斜拉桥主跨合龙施工关键技术

  王昌喜，章斌，左翼

  嘉鱼长江公路大桥主桥为主跨920 m的非对称高低塔单侧混合梁斜拉桥，北边跨混凝土主梁采用支架法施工，主跨及南边跨钢箱梁采用悬臂拼装法施工。该桥主跨2019年5月30日合龙，设定合龙温度（22 ℃）与设计基准温度（15 ℃）偏差较大，采用几何控制法进行合龙施工。在主跨合龙前，考虑温度影响修正合龙段制作长度，得到合龙温度条件下的梁长为4.342 8 m；考虑高温的影响设计并安装4台顶推阻尼器；利用顶推阻尼器完成顶推，调整合龙姿态并合龙。合龙姿态调整时，基于激光传感控制并调整合龙口宽度；采用临时荷载为主、斜拉索索力为辅的措施调整合龙口相对高差；通过对角交叉倒链调整轴线相对偏差。主跨合龙后，合龙口宽度及标高误差均小于5 mm，且合龙焊缝宽度均匀、无明显错台，满足设计要求。

• 玉磨铁路元江特大桥钢桁梁悬臂架设关键技术

  陈平，方伏浪，丁仕洪

  玉磨铁路元江特大桥主桥为（108＋151.5＋249＋151.5＋108） m上承式连续钢桁梁桥，主桁由2片钢桁架组成。根据该桥钢桁梁的结构特点及施工条件，选择采用主跨对称单悬臂架设方案施工。施工中，全桥共设置3组临时支架和2组超高临时墩（设置在两端次边跨，最高达133.1 m），有效解决了次边跨钢桁梁悬臂架设时结构承载能力和抗倾覆不足的问题；在超高临时墩顶部设置柔性抄垫装置（由顶部结构、板式橡胶垫、楔形钢板、刚性抄垫等组成），有效减弱了钢桁梁悬臂架设过程中该处的转角和偏心效应；根据不同边坡等级要求采用不同防护形式的综合山体防护方案，合理解决了山区桥梁建设过程中边坡防护问题；采用以动态线形控制为基础的应力分析方法，提高了应力分析的准确性。

• 自锚式悬索桥“先缆后梁”施工临时锚碇方案研究

  东莞东江南支流港湾大桥为主跨320 m的自锚式钢梁悬索桥，采用“先缆后梁”的方法施工。在上部结构安装过程中，主缆拉力通过临时拉索传递至临时锚碇，对临时锚碇的力学性能要求较高。为确保施工过程中桥梁结构受力安全、选取合适的临时锚碇方案，采用TDV RM2006软件建立施工阶段全桥模型进行力学性能分析，并采用MIDAS Civil 2017软件对独立锚碇、不增加桩径及桩数的结合锚碇、增加桩径及桩数的结合锚碇3种临时锚碇结构进行比选。结果表明：采用“先缆后梁”的总体施工方案可以满足上部结构安装要求，施工期间塔、梁、缆的强度、刚度均满足设计要求，临时拉索最大拉力24 720 kN。增加桩径及桩数的结合锚碇桩基最大弯矩3 394.6 kN·m，为3种方案中最小值，结构安全性较好；最大水平位移14.1 mm，比不增加桩径和桩数的结合锚碇刚度有较大提升，与独立锚碇相差不大。综合比较可知增加桩径及桩数的结合锚碇方案具有较好的安全性、经济性及施工便利性，且工期较短，因此最终选定该方案。

• 文泰高速葛溪大桥主梁悬臂施工分析

  文泰高速葛溪大桥左、右线分幅设置，主桥包含4个跨径均为（55＋100＋55） m的波形钢腹板PC连续刚构桥。该桥左线2号桥及右线桥均采用传统菱形挂篮悬臂施工，左线1号桥采用异步挂篮悬臂施工。为对比传统菱形挂篮与异步挂篮悬臂施工的效果，采用MIDAS Civil软件建立施工阶段有限元模型，结合现场实测数据，对2种工法施工过程中主梁的线形、应力及施工效益进行对比分析。结果表明：采用异步挂篮施工时，波形钢腹板的制造线形需要设置较大的预拱度；2种工法施工过程中箱梁顶、底板正应力水平基本一致，采用异步挂篮施工时波形钢腹板的剪应力略大；异步挂篮施工有3个独立的工作面，可以节省波形钢腹板的安装时间，经济效益明显，具有较高的操作安全性，建议在施工工法比选时优先考虑。