桥梁建设杂志

桥梁建设杂志2022年第1期

• 珠机城际铁路金海特大桥钢塔整体安装关键技术

  珠机城际铁路金海特大桥主桥为主跨3×340 m公铁同层四塔斜拉桥，主梁以上部分桥塔纵、横向均为倒Y形的空间四柱式钢塔，采用“工厂整体制造，船运至墩位，现场浮吊整体吊装就位”的总体方案施工。钢塔施工中，利用“大桥海鸥号”3 600 t浮吊与1 200 t浮吊配合，在浮吊扒杆下的有限空间内，实现了钢塔（平卧状态下长103.4 m、重约2 700 t）整体空中竖转，并将钢塔顶面提升至水面以上约150 m高处；在钢塔及浮吊上布设多功能采集元器件，运用数据自动采集、无线传输、云计算分析，形成了一套可视化、数值化的钢塔竖转智能监测及远程指挥系统，为钢塔有限空间内空中竖转作业的安全性和高效、快速化施工提供了技术保障；在整体钢塔与0号节段钢箱梁无法进行立体预拼的情况下，通过合理测量工艺、误差消除方法和精密的导向定位牛腿，既确保了钢塔工厂制造精度，又满足了钢塔吊装快速、精确对位的要求。

• 武汉汉江湾桥连续钢桁拱架设关键技术

  蒋本俊，刘生奇，胡帆

  武汉汉江湾桥主桥为（132＋408＋132） m三跨连续钢桁系杆拱桥，边跨为变高度钢桁梁，中跨为钢桁系杆拱，横向设2片主桁，主桁采用变高度N形桁式，采用Q370qD、Q500qE、Q690qE钢。该桥钢桁拱采用先边跨后中跨，中跨“先拱后梁”、“拱上爬坡吊机＋吊索塔架”方案架设。在该桥施工中，汉口侧边跨架设时，采用扩大基础＋千斤顶补偿支架和横跨龙门吊机方案，克服了地面施工条件的限制；中跨钢桁拱架设时，采用边跨锚索避开平面曲线段、分3次边跨压重并设扣锚索、增设尾部平衡梁、边支点与边墩承台锚拉等措施，解决了悬臂架设抗倾覆的难题；采取边支点预降低、整体纵移一侧钢桁拱和设置合龙口顶拉装置实现中跨钢桁拱快速、精确合龙；采用了一系列加热、保温、防风和焊接工艺措施，解决了Q500qE、Q690qE高性能桥梁钢焊接控制难题；研制了吊重100 t、爬坡角30°、覆盖2个节间作业的拱上爬坡吊机，实现了钢桁拱安全、快速架设。

• 桥梁钢-混凝土结合技术工程实践与展望

  桥梁组合结构和混合结构是为充分发挥钢和混凝土2种材料的性能优势应运而生的新型结构，而钢-混凝土结合是这2种结构共同的关键技术。钢-混凝土结合技术已广泛应用于组合梁、组合桥面板、钢壳混凝土、钢管混凝土等组合结构，以及混合梁、混合塔柱、混合拱肋、斜拉索塔端混合锚固等混合结构，取得了丰富的工程实践经验，其设计方法也日趋完善。由于组合结构和混合结构具有适应建设条件能力强、结构性能好、品质易保障、施工便利、经济合理、耐久性优等特点，各类桥梁组合结构和混合结构将得到更加广泛的推广应用，进而带动钢-混凝土结合技术的发展和进步，包括：连接件将持续革新并多样化；剪力钉仍会得到普遍应用，同时开孔钢板连接件、新型连接件以及各类连接件组合应用将日趋广泛；超高性能混凝土的应用，将使连接件及结构具有更好的性能，轻型组合梁桥的跨径将得到快速发展；混合结构结合部传力模式由单一模式向复合模式发展，结合部构造也将持续优化改进；钢-混凝土结合部的混凝土材料由普通混凝土向高性能混凝土、超高性能混凝土提升；通过构造、材料、工艺的综合优化，不断提升钢-混凝土结合的结构耐久性；应用领域由桥梁上部结构向基础工程及地下结构拓展等。

• 自适应空间缆鞍座性能分析

  沈锐利，薛松领，陈龙，谢俊，黄安明

  针对传统鞍座在悬索桥施工过程中无法保证主缆从施工前的竖直状态转换到施工后的空间缆状态而发生自适应运动的情况，设计了一种自适应空间缆鞍座。该鞍座由主索鞍、限位板和转向机构3部分组成，转向机构能够在承受主缆载荷作用下顺利实现索鞍的自适应转动，并在成桥后利用螺栓固定从而保证悬索桥的安全性。以阳宝山特大桥为背景，采用有限元与试验结合的方式研究所提出的自适应空间缆鞍座的运动情况。结果表明：悬索桥缆索施工时，自适应空间缆鞍座能随着加载过程发生自适应运动；鞍座的最大应力为165.8 MPa，中心最大竖向转角为0.7°，端部横桥向最大位移为6.657 mm；有限元计算结果与试验结果较为接近，但鞍座运动过程有明显区别，试验中运动过程变化很不规则，没有明显的规律，鞍座中心竖向转角和端部横桥向位移均发生突变，有限元分析运动过程变化平缓；卸载后，自适应空间缆鞍座能自复位且没有残余变形。

• 基于PBL-栓钉组合剪力键的钢-UHPC组合桁式拱桥节点拉拔性能研究

  为研究概念设计的1 000 m钢-UHPC组合桁式拱桥新结构中拱肋-腹杆节点构造形式、UHPC强度对节点拉拔性能的影响，及新型PBL-栓钉组合剪力键应用于拱肋-腹杆节点的有效性，设计制作缩尺比为1∶5的4种采用不同剪力键形式（1对PBL剪力键+2排栓钉、2对PBL剪力键+3排栓钉、2对PBL剪力键、3排栓钉）的拱肋-腹杆节点模型进行拉拔试验，并进行缩尺、足尺模型有限元分析。试验和缩尺有限元分析结果表明：采用PBL-栓钉组合剪力键、仅采用PBL剪力键、仅采用栓钉的拉拔试件的破坏模式分别为UHPC拱肋剪切破坏、锚固区UHPC拔出、栓钉拉断；采用PBL-栓钉组合剪力键的试件最大安全系数为2.43，满足设计要求。根据足尺有限元模型结果，采用PBL-栓钉组合剪力键的拱肋-腹杆节点总用钢量少，拉拔性能好，设计合理；UHPC的抗压强度对节点的拉拔性能影响不大；适当提高UHPC的抗拉强度可提高节点的拉拔极限承载力。

• 大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点局部应力分析

  苏庆田，卢志威，邵长宇，周伟翔，沈翀

  为明确大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点处的板件传力特点，以主跨420 m网状吊杆钢箱梁拱桥——济南齐鲁黄河大桥为背景，建立全桥板壳-杆系混合有限元模型，分析不同荷载工况下拱-梁节点板件的受力特性，以及拱肋轴力在拱-梁节点的传力机理。结果表明：该桥拱-梁节点各板件受力主要由恒载控制，活载响应约占总荷载响应的10%；系梁横桥向分区中，拱区是拱-梁节点传递拱肋轴力的最主要位置，传递的总轴力占比为50%，拱区中腹板是最主要的传力板件，其传递该区域的轴力占比达到60%以上，该区域应作为设计主要关注对象。

• 高速铁路大跨度桥梁涡激振动振幅限值研究

  为研究适用于大跨度铁路桥梁的涡振振幅限值，基于我国现行铁路规范和养护维修规则中的相关规定，提出了基于车体加速度峰值及其变化率的铁路桥梁竖弯涡振振幅限值和基于车体加速度及最大倾角的扭转涡振振幅限值建议取值。经研究建议：① 加速度峰值不超过0.4 m/s2；加速度变化率限值对于列车速度低于和高于300 km/h时分别取0.25 m/s3、0.2 m/s3，取此两项指标计算的最小幅值作为竖弯振幅限值。② 列车速度分别为250，300，350 km/h时，单位长度车体倾角限值分别取0.60‰，0.50‰，0.42‰ rad；一线两股钢轨间的变形差限值在列车速度低于和高于250 km/h时分别取5 mm和4 mm；车体最大倾角不超过0.04 rad；取上述各项指标计算的最小幅值作为扭转振幅限值。对五峰山长江大桥的案例分析结果表明，本文建议的幅值限值考虑了大跨度铁路桥梁的行车特点和性能要求，相较《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T 3360-01—2018）的涡振幅值限值更为严格。

• 基于宽板拉伸试验的Q690qE高性能桥梁钢断裂韧性研究

  为研究应用于桥梁钢结构的Q690qE钢防脆断性能，以主跨408 m的汉江湾桥为背景，设计、制作Q690qE钢32 mm板厚母材、32 mm板厚焊缝、50 mm板厚母材、50 mm板厚焊缝4组试件，进行不同温度下的宽板拉伸试验，分析其断裂韧性。将宽板拉伸试验值作为断裂抗力，采用有限元法计算汉江湾桥典型受拉杆件在较不利工作应力下的断裂驱动力，评价桥梁钢结构采用Q690qE钢时的低温防脆断性能。结果表明：Q690qE钢32 mm板厚母材具有良好的低温防脆断性能，50 mm板厚母材的断裂韧性随温度降低具有明显下降趋势；在温度低于-20 ℃时，Q690qE钢32 mm、50 mm板厚焊缝的断裂韧性随温度降低具有下降趋势；与Q500qE钢相比，Q690qE钢母材和焊缝均具有较好的断裂韧性；汉江湾桥典型受拉杆件采用Q690qE钢时能够满足低温防脆断的要求。

• 基于实测应变监测的斜拉桥钢桥面板加固性能评估

  为分析超高性能混凝土（UHPC）加固后的钢桥面板长期性能，为桥梁后期运营维护提供理论支撑，以某长江公路大桥为背景进行研究。该桥采用UHPC和ERE铺装2种桥面加固方案，在顶板与U肋焊接细节、U肋对接焊接细节处布置应变测点，结合实桥应变监测数据，并基于S～N曲线与Miner线性疲劳累积损伤理论，对加固后的钢桥面板剩余疲劳寿命进行评估。结果表明：与ERE加固的钢桥面板相比，UHPC加固更能有效降低各易损细节处的应力幅值和疲劳损伤；UHPC加固后的顶板与U肋焊接细节处日均损伤度降低70％～80%，疲劳寿命显著高于ERE加固的钢桥面板疲劳寿命；UHPC加固后的U肋对接焊接细节处日均损伤度降低20％～30％，但2种加固方案的疲劳寿命差异较小（ERE加固后为17.6年，UHPC加固为22.1年），简单提高钢桥面板刚度对U肋对接焊缝疲劳性能强化效果相对有限；建议结合长期监测数据，基于可靠度方法进一步进行实桥寿命评估。

• 河床预开挖下超大型沉井基础局部冲刷试验研究

  常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176 m公铁合建双塔双索面斜拉桥，桥塔墩采用超大圆端形截面台阶型沉井结构（下端平面尺寸95 m×57.8 m，高72 m，台阶宽9 m），沉井基础采用河床预开挖下沉施工方案。为确定河床预开挖宽度、深度及该方案实施后需采取的防护措施，采用水槽局部冲刷及防护模型试验，分析河床不同预开挖深度、宽度下的超大沉井基础局部冲刷特性以及抛石防护效果，并从减少沉井周边局部冲刷的角度提出了最优河床预开挖方案和抛石防护方案。结果表明：随河床开挖深度增加，沉井周边局部冲刷呈递减趋势；随河床开挖宽度增加，沉井周边局部冲刷呈递增趋势，增幅随流速增大呈先增加后减小趋势，流速越大开挖宽度的影响越小；开挖深度为0.6h（h为开挖前水深）、开挖宽度为（1.1～1.2）D（D为沉井迎水侧阻水宽度）最为合理；在河床预开挖的基础上对沉井周边进行抛石防护，防护方案实施便利、效果明显。现场监测结果表明：在2020年度大洪水作用下，沉井基础周边河床冲刷幅度较小，且与模型试验结果相符。

• 钢板-板式橡胶复合式隔震支座性能分析及工程应用

  为实现桥梁的抗震韧性，满足防震减灾的高质量、高性能要求，基于减隔震原理将钢板的屈曲特性与板式橡胶支座的力学性能相结合，提出了一种新型钢板-板式橡胶复合式减隔震支座。该新型支座由板式橡胶支座与外围钢板组成，钢板可提供抗剪刚度，且具有耗能能力。通过有限元软件建模，研究了新型支座的滞回曲线、抗剪刚度、骨架曲线等力学特性，并基于某三跨预应力混凝土连续梁桥，对比分析采用新型支座、普通球型支座和铅芯橡胶支座时的桥梁自振周期、墩顶支座剪力以及墩底弯矩。结果表明：新型支座的外围钢板与橡胶为并联关系，外围钢板提高了支座整体耗能能力，在往复荷载作用下新型支座呈现出三阶段特性；新型支座相较普通球型支座具有更好的减隔震效果，相较铅芯橡胶支座减隔震效果略低，但具有更好的适用性和经济性。

• 表面涂层拉索风雨激振及风荷载风洞试验研究

  张超，曹振生，张少强，赵林

  为避免拉索缠绕螺旋线对斜拉桥横桥向受力造成不利影响，提出一种在拉索表面涂聚脲涂层的风雨激振抑制措施。采用风洞节段模型测振、测力试验，研究聚脲涂层表面处理措施对拉索风雨激振和风荷载的影响，并与不采用措施拉索以及采用传统的缠绕螺旋线措施拉索进行比较。结果表明：聚脲涂层表面处理措施能有效抑制拉索风雨激振；在无措施拉索临界区域，采用聚脲涂层处理措施可降低拉索阻力系数，但会增加升力系数；在无措施拉索亚临界区域和超临界区域，采用聚脲涂层处理措施与无措施拉索的升、阻力系数差别不大；在高雷诺数范围（Re≥3.7×105）内，相较缠绕螺旋线，聚脲涂层能明显降低拉索阻力系数，在常遇设计风速条件下（Re≈3.58×105），降低幅度达31%，显著减小结构横桥向受力。

• 长联连续梁桥双曲面球型减隔震支座参数影响研究

  为研究双曲面球型减隔震支座的球面滑动摩擦系数μ2、温变间隙Δ对长联大跨连续梁桥地震响应的影响，以某一联（50+8×100+50） m连续梁桥为对象，采用MIDAS Civil软件建立有限元模型进行分析。提出采用钩单元、间隙单元与摩擦摆单元并联后再与摩擦摆单元串联的方式模拟双曲面球型减隔震活动支座的力学行为。基于有限元模型和时程分析法研究μ2、Δ对支座最大抬升量、墩梁相对残余位移、墩梁最大相对位移、墩底最大弯矩的影响规律。结果表明：支座最大抬升量曲线呈“W”形；μ2、Δ对支座最大抬升量、墩梁相对残余位移的影响最为显著，对墩底最大弯矩的影响较小；μ2增大，桥梁各项地震响应均减小；Δ增大，支座最大抬升量、墩梁最大相对位移、墩底最大弯矩增大；Δ对墩梁相对残余位移的影响较复杂，总体随Δ增大而减小。

• 大跨双铰高低拱座钢桁架拱桥设计关键技术

  湖北宜来高速溇水河大桥跨越宽300 m以上的U形沟谷，两岸地势陡峭，两岸山体高差近36 m，为减少施工开挖对环境的破坏、保证结构安全性和经济性，经方案比选，该桥最终采用附加内力小、适应基础变位能力强、因地制宜的主跨310 m双铰高低拱座中-下承式钢桁架拱桥。为满足高低拱座拱桥的结构受力、提高工业化制造效率，该桥拱轴线采用虚拟计算跨径340 m、矢高86.2 m、拱轴系数1.7的整体悬链线方案。主拱肋采用2片N形桁架结构，单片拱肋采用等截面扁平钢箱结构，主桁节点采用整体栓焊节点，2片拱肋桁架横向中心距27 m，通过米撑及K撑连接。桥面系采用传力明确、经济性好的纵梁结构体系钢-混组合梁，且在端横梁外侧增加小边跨解决边跨梁端出现负反力的问题，梁端设置速度锁定器约束装置。为解决拱脚在多重荷载作用下的受力及耐久性难题，提出拱脚铰轴采用摇摆式铰轴构造。整体及局部分析表明，该桥具有较好的静、动力性能。

• 不等主跨三塔空间缆索悬索桥主缆线形解析计算方法

  为精确求解地锚式不等主跨三塔空间缆索悬索桥的主缆线形，提出了基于分段悬链线理论和非线性GRG法、结合静力平衡条件和几何相容条件的悬索桥主缆线形解析计算方法。计算成桥线形时，建立与基本未知量数量相等的控制方程并规划求解基本未知量的合适取值，依次求解主跨、次主跨、边跨、锚跨线形。其中，求解主跨线形时需给定首末端及跨中点坐标；求解次主跨线形时控制次主跨主缆最低点高程与主跨主缆最低点高程一致，以主跨与次主跨主缆水平力相等为原则计算矮塔塔高。计算空缆线形时，规划求解主索鞍的预偏量和散索鞍面内预偏角，实现空缆线形及鞍座预偏值的求解。以某桥的三塔悬索桥方案为背景对本文方法可行性和有效性进行验证，结果表明所提出的方法具有较高的精度和计算效率，便于应用。

• 秭归长江公路大桥重型缆索吊机设计

  方乃平，许鑫，王帅

  秭归长江公路大桥主桥为主跨531.2 m中承式钢桁架拱桥，根据该桥桥位实际情况，上部结构采用斜拉扣挂、缆索吊机吊装的方法安装。针对桥址处地势崎岖、风力大，两岸地质存在断层，桥位高等难题，在缆索吊机设计时，将缆索吊机跨径优化为190 m（南）＋601.2 m＋220 m（北），满足了主跨吊装性能的同时，给边跨布置留出了更多的空间；利用南、北岸地质及场地条件，锚碇采用了桩基承台锚和预应力岩锚形式；扣、缆塔基础采用“15 m宽承台＋18根桩＋锚索”方案进行加强，实现了扣塔、缆塔、桥墩基础与坡面维护等一体化设计；扣塔为双塔柱结构，南、北岸高度分别为133.86 m、144.06 m，缆塔为门式结构，高32.85 m，对扣、缆塔进行标准化、单元化设计，优化了生产资源；缆索吊机的2组承载索上分别布置2台起重天车，提高了缆索吊机功能的灵活性；风缆系统为成对分组组合体系，风缆对数的减少，能扩大缆索吊的工作覆盖范围。

• 基于欧标要求下的大直径超长钢管桩打入技术研究

  克罗地亚佩列沙茨跨海大桥为主跨5×285 m的六塔中央单索面钢箱梁矮塔斜拉桥，共设置148根钢管桩，桩径1.8 m、2.0 m，桩长36～128.4 m。为研究超长钢管桩能否一次打入基岩，在距离该桥S7墩中心30 m处设置了桩长130.6 m的TP7试验桩，对其打桩过程进行动态监控，分析桩基极限承载力的增长规律、停锤标准以及139根永久钢管桩的总承载力。结果表明：800 kJ液压锤能够完成超长钢管桩一次打入施工；传统对数经验公式不适用于100 m以上桩的极限承载力增长规律，今后需通过更多的实际数据推导出新的经验指导公式；钢管桩的终锤停锤标准应兼顾贯入度和标高2个方面；钢管桩的长期承载力均满足设计要求。基于欧标环保要求，钢管桩施工时，采取了插打噪音防范、钻孔防钻渣溢漏、海上船机设备油污泄漏防范等环保措施。

• 水下无现浇封底混凝土钢-混组合吊箱围堰施工技术

  广东佛山龙翔大桥主航道桥为（118＋2×202＋93） m连续梁桥，主墩均采用圆端形承台（尺寸为39.25 m×17.5 m×5.0 m）。3号、4号主墩位于水中，均采用无现浇封底混凝土的钢-混组合吊箱围堰施工，围堰主体结构为混凝土底板-钢板桩壁体组合。在围堰施工过程中，混凝土底板及钢壁体在加工场内分块加工并运输至墩位，逐块吊装拼接，减小了施工吊重；钢壁体与混凝土底板采用无嵌固方式进行耦合连接，通过止推块及拉杆的双向限位实现了壁体与底板的耦合及密封；采用智能连续同步千斤顶系统进行围堰下放，解决了下放过程中混凝土底板的开裂问题；通过自闭式软管浇筑少量混凝土封堵护筒环缝，实现了围堰底部密封；利用壁体-底板耦合系统的快速拆除技术，实现了无需水下作业的壁体快速化拆除。

• 常泰长江大桥专用航道桥钢梁安装方案设计

  李少骏，徐伟，李镇，王恒

  常泰长江大桥天星洲和录安洲两座专用航道桥为刚性梁钢桁拱桥，跨度布置均为（168＋388＋168） m，主梁采用2片主桁双层板桁组合结构，N形桁式，焊接整体节点构造，主拱采用与主梁反向的N形桁。针对该桥施工难点，进行钢梁安装方案设计。主桁杆件采用整体节点散拼，联结系采用单根杆件拼装，每节间的桥面板分为3块安装；边跨钢梁在临时支架上采用单悬臂拼装，中跨钢梁采用扣索塔架悬臂架设、跨中分步合龙钢桁拱和系梁的总体方案施工。中跨钢梁悬臂拼装时，对拱梁同步和先拱后梁2种施工方案进行综合比选可知：2种方案均满足受力要求；先拱后梁方案压重量比拱梁同步方案少60%，但工期长3个月，并增加2台吊机，拱梁同步方案的经济性更优。因此，选择拱梁同步方案。