桥梁建设杂志

桥梁建设杂志2022年第5期

• 常泰长江大桥主航道桥桥塔设计

  常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176 m的钢桁梁斜拉桥，采用钢-混混合空间钻石型桥塔。桥塔设计总高352 m，分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱采用钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构，八边形截面。核芯混凝土布置在截面中性轴位置，自上而下厚度均为3.4 m，符合拉-压杆受力模式，压杆由核芯混凝土和受压钢筋构成，拉杆由受拉钢筋和核芯混凝土外壁钢板构成。中、上塔柱交界位置设置榫卯形钢-混结合段，荷载通过核芯混凝土和钢塔外壁板传递至混凝土塔柱。中、下塔柱采用钢筋混凝土结构，正八边形截面。中、下塔柱交界位置设置2道横梁和2道纵梁，横梁和纵梁均为预应力混凝土结构，横梁主要承受横向力、支反力以及碳纤维增强复合材料（CFRP）锚固齿块的作用，纵梁承受纵向力作用。对桥塔进行静、动力及稳定性分析，结果表明其设计指标均满足要求，结构安全可靠。

• 郑济高铁黄河公铁两用大桥连续钢桁梁架设技术

  郑济高铁黄河公铁两用大桥主桥为（112＋6×168＋112） m连续钢桁梁桥，大桥布置双层桥面，上层通行6线公路、下层通行4线铁路，主梁采用三主桁N形桁架结构，铁路桥面板为带U肋的正交异性钢桥面板，公路桥面板为预制混凝土板。连续钢桁梁中跨采用对称双悬臂架设，两侧边跨采用支架散拼法架设。中跨钢桁梁施工时，在382号中墩设置双侧墩旁托架，采用80 t跨线式龙门吊机架设墩顶2个节间钢桁梁后，利用2台80 t跨线式龙门吊机对称悬臂向南北两端架设钢桁梁；两侧边跨钢桁梁施工时，分别在378号和386号边墩设置拼装支架，各采用1台跨线式龙门吊机向跨中方向散拼架设；在合龙口处设置临时墩，根据敏感性分析和现场监控测量数据分析，采用温差法调整合龙口节点纵向位移，通过长圆孔合龙铰技术、顶拉装置等微调措施，实现了主桥钢桁梁高精度、快速合龙。

• 30m先张预应力双T梁抗弯性能足尺模型试验研究

  刘钊，雷海鹏，罗杰，张春雷，马骉（.东南大学，江苏南京89；.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海0009）摘要：为研究新型跨径0m先张预应力混凝土双T梁的力学性能，设计制作了孔计算跨径8.m、梁高.m、顶板宽.m的先张预应力双T梁试件（采用C0高性能自密实混凝土、混合配置了直线与折线预应力筋），同时开展了从预制到加载的全过程抗弯性能足尺模型试验。试验采用先“梁上堆载”、后“跨中千斤顶集中加载”的两阶段加载方案，设置多种内埋、外置传感器，并采用非接触式数字图像相关技术，对梁体内力、梁

  为研究新型跨径30 m先张预应力混凝土双T梁的力学性能，设计制作了1孔计算跨径28.64 m、梁高1.6 m、顶板宽3.2 m的先张预应力双T梁试件（采用C60高性能自密实混凝土、混合配置了直线与折线预应力筋），同时开展了从预制到加载的全过程抗弯性能足尺模型试验。试验采用先“梁上堆载”、后“跨中千斤顶集中加载”的两阶段加载方案，设置多种内埋、外置传感器，并采用非接触式数字图像相关技术，对梁体内力、梁体竖向位移及腹板全场变形进行测量。试验结果表明：30 m先张预应力双T梁具有良好的抗弯力学性能，以及较好的刚度、抗裂性和承载力，满足规范要求；梁体开裂后抗弯刚度下降不明显，且在卸载后预应力可恢复梁体大部分竖向位移；建议在结构设计中通过加强梁端局部配筋提高抗裂性，还可进一步优化截面形式、配筋形式和高跨比，发挥高性能先张预应力双T梁的经济技术优势。

• 伶仃洋大桥2060MPa锌铝镁多元合金镀层钢丝索股制作关键技术

  陈焕勇，宋神友，张海良，黄冬芳

  为提升海洋腐蚀环境下大跨度悬索桥主缆索股的受力性能及防腐耐久性能，依托深中通道伶仃洋大桥（主跨1 666 m悬索桥），开展了新型主缆索股材料——Φ6 mm 2 060 MPa锌铝镁多元合金镀层钢丝索股的技术开发。经试验验证，研发、制造的锌铝镁多元合金镀层钢丝主缆索股具有优异的锚固性能、抗滑移性能和耐腐蚀性能。对大规格主缆单元索股编制生产线进行改造，满足高强度、大规格主缆单元索股的生产需求，编索精度大幅提升。研制的Φ6 mm 2 060 MPa锌铝镁多元合金镀层钢丝索股在深中通道伶仃洋大桥中取得较好的应用效果，在满足结构受力安全性能的同时，降低了大桥建设成本。

• 考虑二次受力的UHPC加固RC桥墩轴压承载力研究

  林上顺，陶志蕾，夏樟华，林龙镁，赵锦冰

  为解决素超高性能混凝土（UHPC）在钢筋混凝土（RC）桥墩加固中出现的脆性破坏问题，以初始应力水平为参数，设计3根矩形RC桥墩试件（1根未加固，2根采用内置钢筋网的UHPC加固）进行桥墩轴压承载力研究。考虑实际桥墩加固存在的二次受力情况，通过轴压极限承载力试验分析其破坏过程和承载性能；采用Abaqus软件建立试件有限元模型，分析UHPC加固厚度和抗压强度对试件轴压极限承载力的影响；根据试验和有限元分析结果，提出当UHPC加固厚度大于界限厚度时的UHPC加固桥墩的轴压极限承载力简化计算公式。将公式的计算值与试件的试验实测值、有限元计算值进行比较，结果表明：与未加固桥墩相比，2根UHPC加固桥墩的轴压极限承载力分别提升了173%、159%，UHPC加固桥墩的轴压极限承载力随初始应力水平的提高而降低；UHPC加固桥墩的轴压极限承载力随UHPC加固厚度和抗压强度的增大而增大；所提出公式的计算结果具有较高的计算精度，可为二次受力状态下UHPC加固RC桥墩的轴压极限承载力计算提供理论依据。

• 转体桥梁空间位置高精度实时预测方法研究

  王宁波，贺政，张绳忠，刘锋

  为快速、准确地实现转体桥梁位置的实时监测，提出基于局部坐标变换的桥梁空间位置高精度实时预测方法，该方法由局部坐标变化导出整体结构变化特征，通过监测转体桥梁上转盘控制点坐标预测整体结构的空间位置，从而实现转体桥梁空间位置的快速监测。分析仪器测量误差、控制点测量网面积等因素对该方法空间位置预测精度的影响，以312国道苏州东段改扩建工程大型V构（转体结构为2×66 m的变截面箱梁，转体70°）为背景，比较不同姿态下空间点位预测结果实测值，验证该预测方法的可行性与精确性。结果表明：基于局部坐标变换的转体桥梁空间位置预测方法可行，在预测精度、经济实用性等方面优势明显，可为桥梁转体施工监测及姿态调整提供理论指导。

• 压弯剪扭耦合作用下RC圆柱桥墩等效塑性铰长度研究

  焦驰宇，刘洋，时晓鹏，龙佩恒，吴宜峰

  为保证小半径曲线桥圆柱桥墩在压弯剪扭耦合作用下等效塑性铰长度计算的准确性，基于22根钢筋混凝土（RC）圆柱桥墩拟静力试验数据，以扭弯比为主要影响参数提出压弯剪扭耦合作用下RC圆柱桥墩的等效塑性铰长度线性回归拟合公式。根据试验结果对拟合公式和不同规范中的计算公式进行评估，并对拟合公式进行修正。结果表明：扭转作用会影响桥墩等效塑性铰长度，所提出的拟合公式由于考虑了扭转效应的影响，在计算耦合作用下圆柱桥墩等效塑性铰长度时结果具有较高的准确性和保证率；规范中的公式均没有考虑扭转作用的影响，等效塑性铰长度计算结果离散性较大，会导致设计偏不安全。因此所提出的公式更适合压弯剪扭耦合作用下圆柱桥墩的等效塑性铰长度计算。关键词：曲线桥；桥墩；压弯剪扭耦合作用；等效塑性铰长度；线性回归拟合公式；保证率；拟静力试验

• 两桁悬索加劲钢桁梁桥特殊节点缩尺模型静载试验研究

  魏思斯，耿波，尚军年，安永日，郑植，

  重庆曾家岩嘉陵江大桥为主跨270 m的两桁悬索加劲连续钢桁梁桥，该桥刚性悬索与上弦杆连接节点（特殊节点）涉及的杆件众多、规模大、结构构造和受力复杂。为验证该桥特殊节点的合理性，研究了该节点的静力性能，基于有限元分析，设计制作相似比为1∶2.5的特殊节点局部模型进行静载试验（最大加载至1.4倍设计荷载），分析模型各杆件端部位移以及关键部位的应力分布。结果表明：试验模型各剖面测点实测应力分布规律与有限元计算结果基本吻合；在1.4倍设计荷载下，实测应力低于钢材的容许应力；试验过程中，缩尺模型各杆端位移及各测点应力均随荷载增大基本呈线性趋势增长，结构整体处于弹性阶段。该桥特殊节点具有足够的安全储备，设计合理。

• UHPC桥面连接板受弯性能及裂缝宽度计算方法研究

  林健辉，BrunoBriseghella，薛俊青，潘祥峰（.福州大学土木工程学院，福建福州008；.福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室，福建福州008）摘要：为解决桥面连续简支梁桥的钢筋混凝土（RC）连接板易开裂的问题，提出采用抗拉强度高且抗裂性能较强的超高性能混凝土（UHPC）连接板并对其受弯性能进行研究。通过连接板构件受弯试验，对比了UHPC与RC连接板的荷载～跨中挠度曲线、裂缝发展规律、顺桥向挠度分布、混凝土应变和钢筋应变情况，并采用有限元模拟开展UHPC连接板关键设计参数分析，

  为解决桥面连续简支梁桥的钢筋混凝土（RC）连接板易开裂的问题，提出采用抗拉强度高且抗裂性能较强的超高性能混凝土（UHPC）连接板并对其受弯性能进行研究。通过连接板构件受弯试验，对比了UHPC与RC连接板的荷载～跨中挠度曲线、裂缝发展规律、顺桥向挠度分布、混凝土应变和钢筋应变情况，并采用有限元模拟开展UHPC连接板关键设计参数分析，基于实测值研究UHPC连接板的最大裂缝宽度计算方法。结果表明：UHPC连接板的抗裂性能和抗弯刚度均优于RC连接板；采用UHPC连接板可减小连接板的局部弯曲应变；UHPC中的钢纤维可限制裂缝发展并使混凝土与钢筋共同受力；UHPC连接板厚度和无粘结层厚度对其极限弯矩存在影响，增大连接板厚度或减小无粘结层厚度可提高其极限弯矩；对比试验结果与不同规范、文献计算结果可知，受弯作用下UHPC连接板的最大裂缝宽度计算可参考钢-UHPC轻型组合桥面结构中UHPC板最大裂缝宽度的计算方法。

• 水平稳定板对大宽高比扁平钢箱梁涡振性能影响研究

  为改善大宽高比扁平钢箱梁的涡振性能，研究在风嘴处设置水平稳定板对该类钢箱梁断面涡激振动的影响。进行3座主梁宽高比分别为10、10.3与11.5的闭口扁平钢箱梁大跨度桥梁节段模型风洞试验，对比水平稳定板对各断面涡振性能的改善作用，并采用CFD技术模拟断面流场的方法分析了水平稳定板的抑振机理。结果表明：各扁平钢箱梁均存在明显涡振现象，在风嘴处设置水平稳定板能够显著降低甚至消除各扁平钢箱梁在不同风攻角下的涡激振动；对于宽高比为10与11.5的扁平钢箱梁断面，设置长度为1/40主梁宽度的水平稳定板对梁体的涡振性能提升效果明显；水平稳定板能够显著降低扁平钢箱梁上游上表面处旋涡尺寸，从而达到抑制主梁涡振的效果。

• 基于土压力监测值的超大沉井下沉端阻力计算与分析

  董学超，郭明伟，蒋振雄，王水林，陈哲文

  为准确计算超大沉井取土下沉时沉井底部不同区域的端阻力，提出一种考虑沉井刃脚形态的端阻力计算方法。该方法将端阻力计算区域根据刃脚形态进行分类，分别采用不同的斜面投影面积折减系数计算不同类别计算区域的沉井端阻力。以常泰长江大桥为背景，研究其北塔沉井基础在首次取土下沉过程中的刃脚土压力分布规律，并根据实测数据，验证该方法的可行性。研究结果表明：沉井下沉过程中的刃脚土压力和端阻力均由中心区域向外侧区域转移，仅在外井孔开始取土后，存在小幅度的反向转移；由于刃脚形式存在差异，沉井不同区域刃脚所对应的斜面投影面积折减系数不同；单斜面和双斜面构造刃脚的折减系数推荐取值分别为0.45和0.61，采用折减系数推荐值计算的沉井端阻力和根据土压力监测值推得的折减系数计算的沉井端阻力最大相对误差小于9.5%，偏差较小。

• 大型钢塔竖转智能控制系统研发及应用

  王梓宇，王翔，蔡雄庭，

  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，桥塔为空间四柱式钢塔，钢塔在工厂整体制造，船运至墩位，现场浮吊整体吊装、竖转施工。为解决超大型钢塔快速化、精准化竖转的施工难题，研发了大型钢塔竖转智能控制系统，该系统将施工要素及工艺数字化，结合科学的“测”“算”“控”环节，将传统的人工指挥模式转化为自动施工参数采集、自动化纠偏、自动化指令输出系统。将该大型钢塔竖转智能控制系统应用于金海特大桥施工中，应用结果表明：该系统可行，能够实现钢塔提升精度厘米级、浮吊定位精度米级；钢塔竖转全程控制扁担梁摇摆角度始终在0.2°以下，销轴位移2 mm以内，竖转过程平顺连续；施工效率大幅提高，实现了最快仅约1.5 h完成1座3 000吨级钢塔的竖转。

• 地震和波浪联合作用下大跨度斜拉桥的动力响应研究

  罗浩，甘贤备，晏亮，杨彤麟，郭辉

  为揭示地震和波浪荷载联合作用对大跨度跨海桥梁的影响，以某大跨度跨海斜拉桥为背景，对其动力响应进行研究。采用ANSYS软件建立桥梁空间有限元模型，选取斯托克斯（Stokes）二阶波理论，利用CFD模块模拟波浪荷载作用，基于特克斯特拉（Turkstra）组合规则考虑地震和波浪荷载的联合作用，分析在地震和波浪分别作用和联合作用下桥梁结构的横向位移。结果表明：通过比较不同波高下的桥塔塔顶与主梁主跨跨中横向位移相对差值，发现随波浪荷载的增加，主梁主跨跨中横向位移增幅比较显著；地震和波浪联合作用时桥梁结构的动力响应并不是两者单独作用时桥梁动力响应的简单代数叠加，波浪荷载的存在改变了桥梁动力响应的峰值大小以及出现峰值的时刻；地震和波浪联合作用比波浪单独作用时桥梁结构动力响应明显增大，在跨海桥梁设计时，建议考虑地震和波浪荷载联合作用对结构的影响。

• 重庆白帝城长江大桥主桥总体设计

  重庆白帝城长江大桥主桥为主跨916 m的单跨双铰简支悬索桥。该桥主桥采用静力限位和动力阻尼组合约束体系。受两岸地形及索鞍位置限制，中跨主缆垂跨比为1∶11，采用预制平行钢丝索股（PPWS）法施工。主缆采用标准抗拉强度1 860 MPa的热镀锌铝高强钢丝，选用“S型缠丝+防护带弹性包裹+主缆干燥空气除湿”综合防护体系。为适应加劲梁的横向摆动，短吊索采用关节轴承构造与加劲梁吊耳、索夹相接。加劲梁采用流线型扁平钢箱梁，总宽33 m、高3.2 m，标准横隔板采用空腹桁架式结构。为减轻结构疲劳效应，桥面系采用钢-超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板体系。桥塔采用钢筋混凝土门形塔，桥塔基础采用分离式承台+群桩。奉节岸锚碇区围岩较破碎，且受公路隧道及坡上建筑物限制，采用折线型隧道式锚碇，利用适用于大倾角隧洞的铣挖机机械开挖工艺施工；巫山岸锚碇位于瞿塘峡互通匝道桥内，采用埋置式重力式锚碇，利用原槽现浇工艺增加锚碇的侧向摩阻力。

• 高速铁路大跨钢桁加劲PC箱梁斜拉桥设计关键技术研究

  为研究梁-桁组合结构在高速铁路大跨斜拉桥中的适应性，以西十高铁汉江特大桥（主跨420 m钢桁加劲PC箱梁斜拉桥）为背景，对该类桥梁的设计关键技术进行研究。分析加劲钢桁合理设置范围和高度、徐变变形控制措施、合理结构体系与支承体系以及合理成桥状态。结果表明：全桥设加劲钢桁可以有效减少主梁徐变变形；桥塔徐变对主梁工后变形影响较大，约占38%，而主梁徐变对桥塔塔顶纵向位移的贡献约占89%；适当增加梁高、塔高，可降低主梁徐变变形，但降低幅度不到10%；加劲钢桁内灌注混凝土可减小主梁跨中徐变变形27%，推迟铺轨时间90 d可减小主梁工后变形14%；边跨采用双辅助墩方案有利于提高结构整体刚度并改善塔、梁受力；主梁梁端位移及塔底弯矩均随墩梁间黏滞阻尼器阻尼系数C增加而减小，对于给定C值,速度指数α越小，梁端位移及塔底弯矩的控制效果越好；双辅助墩方案及塔偏梁拱的成桥状态较为合理。

• 缆索辅助组合体系桥梁结构设计关键技术

  马振栋，邓文中，（.林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆0；.林同炎国际公司，美国旧金山CA90）摘要：为给主跨00～00m的中、大跨度桥梁设计提供参考，研究缆索辅助组合体系桥梁（索辅梁桥）的受力及结构特征；结合0余座索辅梁桥的设计实践，对索辅梁桥设计关键技术进行总结。该类桥梁适用于梁体高度不受限的峡谷、沟壑等桥位，或不具备设置高耸塔、拱结构时的桥梁设计情况，其基本设计原则为：可根据索辅梁桥的主跨跨度公式估算其主跨跨度适用范围；索辅梁桥结构体系优先采用整体固结体系；梁体需具有较强的竖向抗弯

  为给主跨100～300 m的中、大跨度桥梁设计提供参考，研究缆索辅助组合体系桥梁（索辅梁桥）的受力及结构特征；结合20余座索辅梁桥的设计实践，对索辅梁桥设计关键技术进行总结。该类桥梁适用于梁体高度不受限的峡谷、沟壑等桥位，或不具备设置高耸塔、拱结构时的桥梁设计情况，其基本设计原则为：可根据索辅梁桥的主跨跨度公式估算其主跨跨度适用范围；索辅梁桥结构体系优先采用整体固结体系；梁体需具有较强的竖向抗弯及抗剪承载能力；桥塔及拱结构采用轻型化的造型；缆索布置须使全桥受力均匀；锚固构造应具有传力直接、减小局部受力的特点。

• 大吨位曲线斜拉桥大偏心转体结构优化技术

  信阳新十八大街跨编组场大桥采用（150＋150） m曲线宽幅钢箱梁独塔斜拉桥跨越既有铁路，采用平面转体法施工，转体最大双悬臂长（144.5＋144.5） m，顺时针转体73.5°，转体重量约1.8万吨、主梁横向偏心达3.228 m。为减小结构的不平衡弯矩，实现转体平衡，采取了桥塔横梁以上塔柱倾斜3°、桥塔及转体系统设置横向偏心等转体结构预偏心优化技术，使转体结构重心与转体球铰中心重合，从理论上消除转体结构的横向偏心。经过转体预偏心优化，最大双悬臂状态下转体结构平衡性和转体支撑系统安全性明显改善，但裸塔状态下结构的横向偏心较大、转体支撑系统承载力不足。经分析进一步采取主梁临时配重技术，解决裸塔状态下结构的横向不平衡问题，完成了大桥平衡转体施工。

• 旋转受限且不能自降到底的桥塔施工塔吊拆除技术

  安庆长江铁路大桥主桥为主跨580 m的双塔连续钢桁梁斜拉桥，3号、4号桥塔为钢筋混凝土结构，横梁以上为倒Y形、横梁以下为内收钻石形，承台面以上塔高210 m，均采用2台TC7035B-16型塔吊施工，塔吊呈对角线布置在桥塔两侧。在桥塔封顶和钢梁合龙后，先拆除3-2号和4-1号塔吊；在完成后续相关施工后，再拆除3-1号和4-2号塔吊。受倒Y形塔柱影响，塔吊分2个阶段拆除：在桥塔顶往下至＋83.0 m高程区段塔吊可自降拆除，塔吊长附墙撑采用辅助吊点与塔吊吊钩抬吊或由2个辅助吊点抬吊的方法完成拆除；在＋83.0 m高程至铁路桥面以下区段塔吊不可自降拆除，采用站位于铁路桥面的2台大吨位汽车吊拆除塔吊及其剩余附墙撑，起重臂先高空整体抬吊下放，后分段解体拆除。针对类似桥塔施工塔吊拆除难题和今后斜拉索更换需要，建议桥塔顶面布设小型永久起吊运输装置，做到永临结合，可人工拆装，停用时拆下，存于塔顶。

• 下穿高铁桥梁施工安全风险评估及变形动态控制技术

  京沪高铁桥梁下方拟修建一条斜交高速公路，为确保施工期京沪高铁桥梁的运营安全，对下穿高铁桥梁施工安全风险进行评估，并对桥墩沉降变形进行控制。首先采用风险交流法及专家调查法对下穿桥梁施工风险源进行定性的辨识，再采用数值仿真分析法对施工期京沪高铁桥梁变形与桩基承载力进行安全评估，并基于自主研发的高铁桥梁变形自动化实时监测系统，利用实测数据对模型进行反演校正，进一步预测后续施工影响，采用配重调控法实现变形动态控制。工程应用表明，所采用的安全风险评估方法和变形动态控制技术应用效果较好，适用于既有高铁桥梁下方修建大断面超深挖路堑工程安全控制。

• 宜昌伍家岗长江大桥钢箱梁架设技术

  宜昌伍家岗长江大桥主桥为主跨1 160 m的双塔钢箱梁悬索桥，主梁为整体式流线型扁平钢箱梁，梁宽34.7 m。钢箱梁共77个节段，南、北两岸节段对称布置，采用双悬臂架设方案施工。根据地形及水位情况，塔柱附近7个钢箱梁节段无法直接水运至指定位置进行架设，采用存梁法架设；其余钢箱梁节段直接由水面运输船垂直起吊架设。塔柱附近7个钢箱梁施工时，先通过荡移系统将钢箱梁节段由低位（水面）荡移至高位（存梁栈桥），再通过滑移系统将钢箱梁节段牵引至指定位置存梁。7个钢箱梁节段存梁后，利用2台缆载吊机由跨中向桥塔方向进行双悬臂架设，直至全桥合龙。主桥上部结构钢箱梁架设历时2.5个月，架设精度满足规范要求。