桥梁建设杂志

桥梁建设杂志2022年第2期

• 鳊鱼洲长江大桥南汊航道桥施工方案

  新建京港高铁安九段鳊鱼洲长江大桥南汊航道桥为主跨672 m双塔双索面钢-混混合梁交叉索斜拉桥，主墩采用整体式承台、群桩基础；桥塔采用H形混凝土结构；主跨及辅助跨主梁采用钢箱梁、锚跨主梁采用预应力混凝土箱梁；斜拉索采用平行钢丝斜拉索，主跨跨中72 m范围设置7对交叉索。根据该桥结构特点及水文、地质条件，1号及6～9号墩采用旋挖钻机成孔、钢板桩围堰方案施工；2～5号墩均采用栈桥配合、先平台后矩形双壁钢套箱围堰方案施工；4号主墩钻孔桩采用“旋挖钻＋回转钻”接力成孔方案施工，5号主墩钻孔桩在进行大堤防护加固处理后采用大功率旋挖钻机成孔方案施工。上部结构采用塔梁同步、钢梁与桥面附属结构同步方案施工，桥塔塔柱采用液压爬模方案施工，内倾的中塔柱施工时设3道临时对撑。锚跨主梁采用高位支架现浇方案施工；5号到6号墩辅助跨钢箱梁采取多点同步顶推方案施工，5号主墩主跨侧钢箱梁采用单悬臂方案架设；4号主墩中跨和辅助跨钢箱梁采用对称双悬臂方案架设；主梁设3个合龙口，按先辅助跨后中跨顺序合龙，九江侧辅助跨采用浇筑钢-混结合段混凝土合龙；黄梅侧辅助跨和中跨以钢箱梁节段为合龙段，并采取主动合龙。

• 赤壁长江公路大桥钢-混结合梁施工关键技术

  赤壁长江公路大桥主桥为主跨720 m双塔双索面斜拉桥，主梁采用双边箱钢-混结合梁，全长1 377.8 m，共分121个梁段。该桥主梁采用双悬臂对称架设方案施工，边跨、中跨同步架设，钢梁杆件及桥面板采用全回转架梁吊机散拼架设。该桥主梁施工中，在墩顶设置三向临时约束，在满足整个架设阶段受力要求的基础上简化了约束设置；起始节段采用墩顶三节段架设，利用160 t浮吊在江侧起吊拼装，向岸侧纵向拖拉，优化了墩旁托架结构及工序；标准节段采用两节段架设循环工序，在2个节段钢梁架设后进行桥面板湿接缝施工，节约了湿接时间，提高了工效；在辅助跨临时墩设置竖向反力调节装置，通过主动施加竖向力抵抗不平衡荷载；主梁合龙时，通过合龙前敏感性分析及三向调整措施，确保主梁安全、快速实现合龙。

• 基于BIM技术的桥梁工程参数化智能建模技术

  为了使BIM技术更好地服务于桥梁工程，基于CATIA软件，参照“骨架+模板”的建模思路，提出一种桥梁参数化智能建模方法与相应的技术路线。使用EKL语言提高构件模板的参数化能力与CATIA二次开发技术实现构件批量实例化功能，借助WPF框架研发参数化设计系统，打通了构件模板创建、构件设计、构件实例化的全流程。依托遵余高速公路湘江特大桥主桥，采用该参数化智能建模技术实现全桥BIM模型的参数化智能建模、三维可视化展示和数字化交付，验证了该技术的可行性以及工程适用性，为BIM在桥梁工程中运用及发展提供参考。

• 伶仃洋大桥锌-铝-稀土合金镀层钢丝腐蚀-疲劳耦合试验研究

  深中通道伶仃洋大桥主缆采用Φ6 mm 2 060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝，为了解腐蚀-疲劳耦合作用对该类型钢丝疲劳寿命的影响，对其进行试验研究。在钢丝试样常规疲劳试验的基础上，结合伶仃洋大桥主缆的承载特征和海洋环境下的服役特点，对腐蚀疲劳试验的方法进行比选，最终采用了干湿交替腐蚀-疲劳循环耦合试验的新方法，研究不同应力变幅下主缆钢丝的腐蚀疲劳寿命、腐蚀状态及断口形态。结果表明：由于腐蚀和疲劳循环耦合作用，Φ6 mm2 060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝抗疲劳性能有所降低，其疲劳应力变幅越大，疲劳循环次数降低幅度越大。当应力变幅为360 MPa时，在相当于4倍以上常规热镀锌钢丝盐雾腐蚀试验时间的腐蚀下，钢丝表面锈蚀超过30%，其应力循环次数为197万次，接近200万次。

• 剪扭复合作用下节段预制拼装桥干接缝剪力键抗剪性能试验研究

  为研究剪扭复合作用对干接缝单键齿剪力键抗剪性能的影响，考虑偏载距、正应力水平以及键齿宽高比3种影响因素，设计、制作10组干接缝单键齿剪力键试件进行纯剪试验及剪扭复合试验，分析试件的开裂荷载、极限荷载及破坏形态等。结果表明：干接缝单键齿剪力键抗剪强度随扭矩增大而减小，与受纯剪作用试件相比，当偏载距分别为100 mm和200 mm（剪力键键齿厚度的1/4和1/2）时，开裂荷载分别减少25.13%和37.01%，极限荷载分别减少18.12%和26.45%；正应力增大时，试件开裂荷载与极限荷载均有所增加；不同键齿宽高比对极限承载力无明显影响。纯剪作用下键齿破坏时整体从根部被剪断，剪扭复合作用下键齿只有偏载侧部分破坏脱落。通过对比试验值与现有文献和规范中公式计算值发现，偏载距为键齿厚度的1/2时，试验值与计算值之比的平均值为0.61～0.76，建议现有计算公式中应考虑偏载距影响。

• 新型承插式矩形墩柱的抗震性能研究

  针对城市高架桥矩形装配式墩柱，提出了墩柱与承台仅在承插孔附近进行局部加高的新型承插式连接构造。为研究该新型承插式墩柱的抗震性能以及新型构造的可行性，采用高强韧性混凝土作为接缝填充材料，制作2个采用新型连接构造（承插深度分别为1.0D和0.8D， D为截面受力方向的边长）的承插式试件和1个整体现浇试件，开展拟静力试验，分析对比各试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、残余位移和墩柱钢筋应变等关键指标。结果表明：对于新型承插式墩柱，0.8D承插深度与1.0D承插深度提供的约束作用相近；采用该新型承插式连接构造的矩形墩柱，能够在不显著增加承台混凝土用量的条件下增大承插深度，并且提供有效的嵌固作用；新型承插式连接墩柱的破坏区域均集中在墩柱底部区域，嵌缝和承台未发生破坏，与常规整体现浇墩柱的抗震性能等同；新型承插式连接方式还能够减小承台底部钢筋的受力，减小承台开裂的可能。

• 基于CTOD特征值的桥梁钢防脆断评价方法研究

  为保证铁路钢桥中高强度桥梁钢在低温环境下的服役安全，提出基于裂纹尖端张开位移（CTOD）特征值的桥梁钢防脆断评价方法。首先建立基于CTOD的桥梁钢脆性断裂判据，再基于断裂力学理论推导典型桥梁钢构件断裂驱动力理论公式，依据断裂韧性CTOD特征值随温度和厚度的变化规律提出断裂抗力经验公式。以Q690qE桥梁钢为例，基于以上方法，分析钢构件工作应力水平以及裂纹尺寸得到断裂驱动力，通过回归Q690qE桥梁钢的CTOD试验数据得到断裂抗力，将断裂驱动力和断裂抗力代入脆性断裂判据，得到了Q690qE桥梁钢在不同温度下的容许厚度。

• 复杂竖曲线桥梁主梁顶推转动自适应控制法

  针对复杂竖曲线桥梁主梁顶推施工难度大、风险高、施工进度慢等问题，为控制主梁线形和内力，提高顶推效率、降低施工风险，提出顶推转动自适应控制法。该方法取消了主梁刚性转动，将主梁的转动分散到每一步顶推过程中，通过线形拟合、支墩固定垫块与活动垫块垫高、梁体转动、主动落梁控制等实现顶推过程自适应控制。以柳州凤凰岭大桥为背景，基于顶推转动自适应控制法进行该桥主梁顶推施工。结果表明：该方法顶推效率高，平均2.2 m/h；顶推过程结构受力安全可控，各支墩处8个支点落梁时受力分布均匀，落梁后主梁线形平顺，高程最大偏差为26 mm，表明转动自适应控制法应用效果良好；建议进一步研究更加高效的主动落梁装置。

• 钢-混叠合窄梁驰振稳定性及抑振措施研究

  为提高钢-混叠合窄梁的抗风性能，以山区大跨窄梁悬索桥——紫坪铺特大桥为背景，采用节段模型风洞试验对其加劲梁气动稳定性及其抑振措施进行研究。风洞试验观察到加劲梁原始断面在负攻角下会发生驰振发散，基于此，采用节段模型动力试验对比了调整检修道位置、调整防撞护栏透风率、设置下稳定板、设置水平导流板等气动措施的驰振抑振效果，并进一步通过节段模型静力试验进行检验。结果表明：检修道置于梁底的驰振抑振效果略好于置于桥面边缘；不同程度封闭防撞护栏或采用下稳定板反而会使结构的气动性能劣化；采用增设水平导流板及下移检修道的组合气动优化措施可大幅提高驰振临界风速，明显改善气动性能。

• 基于表贴板材的正交异性钢桥面顶板-U肋焊缝疲劳加固方法研究

  针对正交异性钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳开裂问题，提出一种在钢桥面顶面粘贴小尺寸矩形板的疲劳加固方法。以某主跨1 490 m的悬索桥为背景，建立正交异性钢桥面局部有限元模型，计算加固前、后钢桥面板顶板-U肋焊缝在车轮横向荷载与纵向移动荷载下的应力情况；分析加固板厚度、横桥向尺寸、顺桥向尺寸和材料属性等参数对加固效果的影响规律；在此基础上，基于线性累积损伤理论，结合实际监测交通量，分析对比不同加固方案下的焊缝疲劳寿命。结果表明：采用不同方式加固后顶板-U肋焊缝应力有不同程度的减小，加固板厚度对加固效果的影响十分显著，横桥向尺寸在一定范围内有显著影响，顺桥向尺寸的影响可忽略；钢板的加固效果优于CFRP板。分别采用横桥向长度400 mm、板厚8 mm的钢板与CFRP板加固时，加固后顶板-U肋焊缝的疲劳寿命可提高90.85%和66.15%。

• 高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头疲劳性能试验研究

  为了解高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头的疲劳特性，设计、制作Q370qNH高性能桥梁耐候钢对接焊缝、T形焊缝和十字形焊缝接头试件进行疲劳试验。分析3类焊缝接头试件疲劳破坏模式、疲劳寿命与疲劳强度，并将试验拟合的S～N对数曲线与现行规范结果进行对比；基于收集的141个疲劳试验结果，分析高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头和传统结构钢同类焊缝接头疲劳特性的差异。结果表明：3类耐候钢焊缝接头均发生了焊趾处的疲劳失效破坏，设计、施工时应重点关注；随着加载应力幅的增加，3类接头的疲劳寿命按幂指数形式逐渐降低；在与规范相同保证率条件下，计算的桥梁耐候钢对接焊缝疲劳强度分别是《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）的1.30倍、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10091—2017）的1.14倍；T形焊缝接头表现出最好的抗疲劳性能，现行规范中对其疲劳强度的评估偏于保守；十字形焊缝接头95%保证率S～N对数曲线和《钢结构设计标准》设计曲线吻合较好。

• 预制NC拼装梁粗骨料UHPC湿接缝抗弯性能研究

  为了解预制普通混凝土（NC）拼装梁粗骨料UHPC湿接缝的抗弯性能及界面处理形式对其影响程度，进行抗弯试验及有限元分析。设计、制作3组不同界面处理形式（人工凿毛、预贴5 mm厚凿毛带、不作凿毛处理）的粗骨料UHPC湿接缝梁、1组人工凿毛普通混凝土湿接缝梁及1组整体梁进行抗弯试验，结合有限元分析结果，对比其破坏模式、抗裂性能、抗弯刚度及承载力。结果表明：预贴5 mm厚凿毛带的粗骨料UHPC湿接缝试件抗裂性能接近于整体梁试件；采用3组不同界面处理形式的粗骨料UHPC湿接缝试件破坏模式、抗弯刚度及延性均接近整体梁试件，抗裂性能远高于普通混凝土湿接缝试件；提出的湿接缝梁承载力简易公式计算值与有限元计算值和试验值吻合良好。

• 极端温度对高寒高烈度区连续梁桥地震响应的影响

  为研究极端温度作用对高寒高烈度区组合连续梁桥抗震性能的影响，以某（5×50） m波形钢腹板连续箱梁桥为背景进行分析。采用CSi Bridge有限元软件建立该桥非线性模型，考虑极端温度对隔震橡胶支座和桥墩等构件关键力学参数的影响，分析桥墩墩底弯矩、墩顶位移、支座滞回特性等地震响应，并与常温工况进行对比。结果表明：地震作用下，根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小，极端高温时桥墩墩底弯矩偏大，设计中应予重视；极端温度对隔震橡胶支座力学参数的影响会引起桥墩和上部结构连接刚度发生改变，导致桥墩和支座地震响应变化显著，桥墩墩顶位移响应与温度呈负相关，支座耗能情况与温度呈正相关；极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变，使结构内力、位移响应较常温工况最大改变分别超过30%和20%。

• 温州瓯江北口大桥北锚碇设计

  温州瓯江北口大桥采用主跨2×800 m三塔双层桥面钢桁梁悬索桥，结合北锚碇区域地形、地质条件，经研究比选确定北锚碇采用重力式锚碇基础。北锚碇由整体锚块和两侧设置的前锚室、散索鞍支墩及对应基础、系梁组成。通过缩短主缆边跨长度、采用锚体与支墩分离式锚碇结构型式减少了山体开挖量及对环境的影响，并节省投资。采用便于维护、耐久性好的成品索预应力锚固系统，提高了结构自身耐久性。散索鞍为摆轴式结构，采用铸焊结合的型式。通过锚碇基岩承载力及摩阻系数试验，验证了基底摩擦系数采用0.65的合理性，保证了结构抗滑稳定并提高结构经济性。前锚室顶板采用预制安装构件，避免了因现浇易开裂渗水的问题，并强化锚室防排水及其他附加措施，保证锚室内部干燥，增强了结构耐久性。

• 全体外预应力节段拼装梁极限应力计算方法

  为研究全体外预应力节段拼装梁的极限应力和抗弯承载力，提出了基于全体外预应力节段拼装梁变形和预应力增量相协调原理的计算方法。该方法将体外预应力增量分为梁体线弹性未开裂阶段和开裂后阶段两部分，分别推导出两阶段预应力增量，考虑预应力二次效应，建立以梁体转角θ为参数的全体外预应力节段拼装梁极限应力和桥梁抗弯承载力计算公式。为验证公式的准确性，以芜湖长江公路二桥引桥40 m全体外预应力节段拼装梁为背景，开展足尺模型试验，并与国外学者的试验数据进行对比。结果表明：所提出的公式计算值与试验实测值误差较小，该公式可准确计算全体外预应力节段拼装梁的极限应力；为简化计算，在工程设计时转角θ可取0.017 6°，转角θ取值与国外学者的试验数据具有较好的一致性；根据极限应力增量推导的抗弯承载力计算公式可预估桥梁抗弯承载力，指导工程设计。

• 基于SPMT快速建造工法的钢槽组合梁设计

  为降低对既有运营线交通流的影响，开阳高速公路改扩建工程的跨线桥改造项目采用SPMT快速建造工法。基于该工法，新建跨线桥主梁在常规钢槽组合梁的基础上采用“箱形开口截面钢槽梁+钢筋混凝土桥面板”的结构型式，梁高2.00 m，2片槽型钢梁中心间距5.65 m，桥面板厚0.25～0.38 m。根据SPMT驮运支架支撑点的设计位置，采用11道箱内横向联结系和5道箱间横向联结系，提高钢槽组合梁的局部稳定性、整体稳定性及抵抗多支点不均匀受力的能力。提出钢槽梁与桥面板“后结合”的设计方案，使混凝土桥面板处于无应力状态参与钢槽组合梁的受力，并针对驮运支架体系进行了优化设计。采用有限元法对钢槽组合梁建造全过程进行计算，结果表明基于采用SPMT快速建造工法设计的钢槽组合梁结构安全，并提出驮运支架支撑点的相对高差安全阈值为2.5 cm。经施工监控和成桥荷载试验，设计的钢槽组合梁实测试验数据均在安全控制范围之内，满足设计与规范要求。

• 装配式波形钢腹板梁桥设计研究及应用

  为给装配式波形钢腹板梁桥的设计提供依据，对国内外已建和在建的典型装配式波形钢腹板梁桥形式进行对比分析，结合波形钢腹板的受力特点，给出了装配式波形钢腹板梁桥的关键设计指标：该类桥梁适用跨径为30～70 m，适合装配的3种梁型为T形、先工后箱及箱形梁，高跨比宜为1/18～1/15，预制单梁梁宽为4～6 m。基于顶、底板受力的差异性，提出装配式波形钢腹板梁桥顶板最小厚度为18 cm，预制底板最小厚度为25 cm，梁顶板推荐采用带翼缘板埋入式连接件，梁底板推荐采用嵌入式连接件，横隔板间距应为5～10 m，跨间混凝土横隔板最小厚度不宜小于20 cm，锚固横梁厚度不宜小于1.2 m。根据建设条件不同，提出了先工后箱装配式波形钢腹板梁和整孔预制装配式波形钢腹板箱梁的施工方案，并结合工程实例给出了实桥设计的各项参数。

• 杭台铁路椒江特大桥主桥施工监控

  杭台铁路椒江特大桥主桥为主跨480 m的双索面、双主桁钢桁梁斜拉桥，主梁采用边跨顶推、中跨悬臂吊装的总体方案施工。为使成桥线形、结构内力满足设计要求，保证主桥施工过程安全，根据总体施工方案，采用MIDAS Civil软件建立主桥施工过程计算模型进行结构正装计算分析；根据无应力状态法，中跨悬臂吊装阶段按照“线形控制为主、索力控制为辅”的原则进行施工控制，中跨合龙后按照“线形、索力双控”的原则进行施工控制。结果表明：中跨合龙最大误差6 mm，采取纠偏措施后实现了精准快速合龙；与设计成桥状态相比，成桥线形误差控制在4 cm以内，成桥斜拉索索力误差控制在±5%以内，结构线形、索力均满足设计要求。

• 深中通道大节段钢箱梁侧向滚装上船关键技术

  陶建山，（.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北武汉00；.中铁大桥局深中通道S0合同段项目部，广东中山8）摘要：深中通道泄洪区非通航孔桥为0m跨的连续钢箱梁桥，主梁采用分幅式单箱三室钢箱梁，梁高m、底宽9.m，首孔、中孔和末孔大节段钢箱梁制造长度分别为.，0，8.m，吊装重量分别为80，t。钢箱梁在船厂制造成大节段，采用驳船运输到工地，需要装船和卸船。为了解决大节段钢箱梁装船难题，提出采用侧向滚装上船方案。通过对码头港池岸线、陆地运输工具、海上运输驳船及其滚装调载能力的综合分析，选择了S

  深中通道泄洪区非通航孔桥为110 m跨的连续钢箱梁桥，主梁采用分幅式单箱三室钢箱梁，梁高4 m、底宽9.5 m，首孔、中孔和末孔大节段钢箱梁制造长度分别为133.1，110，86.1 m，吊装重量分别为1 780，1 627，1 357 t。钢箱梁在船厂制造成大节段，采用驳船运输到工地，需要装船和卸船。为了解决大节段钢箱梁装船难题，提出采用侧向滚装上船方案。通过对码头港池岸线、陆地运输工具、海上运输驳船及其滚装调载能力的综合分析，选择了SPMT模块车（4台并车）和自航驳船（宽33 m、满载排水量22 777 t）进行侧向滚装上船试验，验证了侧向滚装上船方案的可行性。在大节段钢箱梁侧向滚装上船过程中，通过研究钢箱梁装船布置、码头岸线布置、SPMT模块车布置、侧向滚装上船调载控制、侧向滚装上船、装载系固的关键技术，解决了侧向滚装上船的安全、稳定难题，达到了大节段钢箱梁侧向滚装平稳上船和下船的目的。

• 独塔单跨地锚式悬索桥上部结构施工监控技术

  香丽高速虎跳峡金沙江大桥为主跨766 m的独塔单跨地锚式悬索桥，该桥仅设1个桥塔，中跨加劲梁跨度小于主缆跨度。为保证上部结构施工安全，提高主缆和加劲梁线形控制精度，在主缆架设过程中，基准索股架设时，通过测点切线角度、温度和跨度的变化换算实际跨中测点标高；一般索股架设时，每层设置相对基准索股，通过温差计算该层其余索股的标高，并在架设24根索股后解除复合索鞍的临时约束；通过温度和跨度的变化计算索夹放样点距桥塔中心的距离和切线角度；以锚跨索股无应力长度不变为原则计算复合索鞍锚跨索股理论索力，并编制理论索力的计算程序；梁段吊装采用“先端部吊装，而后从跨中向两端对称吊装，最后单边吊装”的方案，端部吊装6个梁段、跨中吊装2个梁段后对地锚索进行无应力安装，并通过梁段下弦开口间距确定铰固转换时机；通过复合索鞍的滑移修正计算顶推量，对塔顶主索鞍进行5次顶推，每次顶推“分小步逐步顶推”到位。在成缆状态下，中跨、边跨跨中标高实测值与理论值的偏差分别为4～36 mm、11～57 mm，钢梁吊装过程中，桥塔偏位为-6.9～7.0 cm，钢梁杆件应力为-122.0～122.5 MPa，结果均满足规范要求。