桥梁建设

过刊浏览

• 湖北燕矶长江大桥上游侧猫道施工关键技术

  李陆平，赵鹍鹏，冯广胜，胡腾飞

  湖北燕矶长江大桥为主跨1 860 m不同垂度四主缆单跨双层钢桁梁悬索桥，猫道创新性采用双层承重索体系+等宽非对称断面+下层承重索穿塔的方案。为兼顾后续主缆索股牵引，上游侧单幅猫道采用往复对拉牵引循环系统施工。先导索为Ø20 mm钢丝绳，利用下游侧已形成的牵引系统采用吊绳法空中牵引并横移就位。猫道下层承重索采用托架法进行架设，其中托架承重索为2根Ø44 mm大直径钢丝绳，创新采用前端牵引+后端反拉架设工艺。猫道下层承重索前端绳头设置转换接头以便快速穿塔，牵引到位后现场灌铸锚头。中跨猫道面层前端带横向天桥下滑，并设置滚轮以减少对钢丝绳的磨损。根据等宽非对称猫道的特点，猫道改吊至主缆时，需在2幅猫道内侧配重以防猫道倾斜。

• 新港高速双柳长江大桥主桥设计

  彭晓彬，杨灿，詹建辉，常英，徐恭义

  新港高速双柳长江大桥主桥为跨径1 430 m的单跨吊钢箱梁悬索桥，采用动力阻尼振震联控+静力弹性限位组合约束体系。加劲梁采用流线型整体式钢箱梁，气动外形好；顶板采用节段间通过环槽铆钉连接的热轧加厚U形加劲肋，抗疲劳性能强。主缆垂跨比1/9，采用预制平行钢丝索股（PPWS）法施工，钢丝标准抗拉强度1 960 MPa。单根主缆由168股127Ø6.0 mm锌-10%铝-稀土合金镀层高强钢丝和位于中心的内部送气管道组成，采用基于全长多测点、实时监测的 “S型钢丝+缠包带+双通道送气除湿”的新型智能化防护体系。吊索采用标准抗拉强度1 960 MPa镀锌钢丝绳，吊索与索夹采用骑跨式连接，塔区长吊索设置新型吊索阻尼器，并对跨中距离桥面15 m范围内主缆、索夹进行耐火防护。主索鞍、散索鞍采用铸焊结合结构。北锚碇采用桩基+圆形地下连续墙复合型深埋基础，南锚碇采用嵌岩扩大基础重力锚。桥塔采用门形框架混凝土结构，基础为分离式承台+桩基础。桥面设置主动式预警及喷淋系统改善行车安全。理论分析和试验研究表明：大桥静、动力性能良好，满足规范要求，安全可靠。

• 大跨桥梁智能建造关键共性技术研究

  周功建，赵训刚，刘杰，陈涛

  为提升大跨桥梁建造的质量、安全、效率与绿色化水平，推动传统桥梁产业向智能建造转型升级，通过深度融合BIM、物联网、人工智能等新一代信息技术与先进建造技术，提出涵盖参数化设计、虚拟建造、智能施工与装备、智能监测与控制4个关键核心技术模块的大跨桥梁智能建造关键共性技术总体架构。在参数化设计方面，采用数据驱动的BIM正向设计方法、参数化施工结构数字化建模与轻量化技术，提升了设计效率；在虚拟建造中，依托智能施工组织设计、工序模拟与推演、构件智能化尺寸检测与虚拟预拼装、数字孪生平台与大数据分析等关键技术，有效优化了施工方案；在智能施工与装备方面，采用桩基智能控制、沉井机器人取土、超级爬模一体化施工、智能架梁吊机与机器视觉引导安装、缆索体系智能张拉与监测等核心技术，提升了施工精度与工效；在智能监测与控制方面，构建了空天地一体化边坡监测、海洋风浪流预报、桥梁线形智能控制及智能检测机器人系统，保障了工程安全与质量。研究成果可为大跨桥梁智能建造技术发展提供技术指引和实践借鉴，推动我国桥梁产业的绿色化、智能化转型与高质量、可持续发展。

• 桥梁基础刚度有限元模拟的剪切单梁模型研究

  李永乐，李金蓉，黄林，赵凯，李乔，

  针对当前桥梁基础刚度有限元模拟常用方法的局限性，提出一种适用于桥梁基础刚度有限元模拟的剪切单梁模型。该模型利用剪切变形系数调整群桩基础桩顶水平位移和绕水平轴转角之间的关系，采用1根考虑剪切效应的空间梁单元模拟桥梁桩基础承台底部中心6×6刚度矩阵，推导梁单元几何特征参数的表达式。以某桥弹性群桩基础为研究对象，基于ANSYS软件，采用剪切单梁模型建立群桩基础等效刚度简化模型，进行简化模型刚度矩阵计算，对该模型的准确性进行验证。结果表明：剪切单梁模型通过引入剪切变形系数能有效模拟承台约束对桩顶水平位移与绕水平轴转角相对关系的影响；所提模型可准确模拟群桩基础的6×6刚度矩阵，与基础刚度初始值误差均小于0.3%，吻合良好；该模型具有良好的工程适应性，可用于结构静力分析、风致振动和车-桥耦合振动等地基变形较小的分析中。

• 大跨度铁路斜拉桥成桥线形偏差分析及控制措施研究

  苑仁安，邢龙飞，韩若愚，

  为保障大跨度铁路斜拉桥成桥线形满足设计要求、轨道线形满足规范要求、提高列车行车性能，进行大跨度铁路斜拉桥成桥线形偏差分析及控制措施研究。首先依据多座斜拉桥设计及施工控制实践，结合无应力状态法理论，明确刚度类（主梁、桥塔、斜拉索刚度）、荷载类（主梁重量）、制造构形类（钢桁梁制造构形、桥塔高程、斜拉索索长）误差的取值范围；然后分析系统性、随机性误差对成桥线形偏差的影响，提出成桥线形偏差组合方法；最后以常泰长江大桥为背景，定量分析各类参数误差对成桥线形偏差的影响，并提出针对性的线形控制措施与合理的斜拉索锚杯长度设计方法。结果表明：斜拉索刚度误差和主梁重量误差是大跨度铁路斜拉桥成桥线形偏差的主要因素，应在设计与施工中予以重点关注；钢桁梁制造构形受工艺影响易出现连续正向或负向误差，所引起的该桥成桥线形偏差达97 mm，需加强制造构形制造精度控制；在不考虑斜拉索调整能力的情况下，该桥成桥线形偏差可达到769 mm，超出规范所给定张拉端锚杯长度的调控能力，而文中所提出的锚杯长度设计方法合理、可靠，可有效控制成桥线形偏差。

• 主余震和氯离子侵蚀耦合作用下近海钢筋混凝土桥梁地震韧性研究

  李悦，曹竞，张常勇，李冲，董超

  为提高近海钢筋混凝土桥梁的地震安全性，进行主余震和氯离子侵蚀耦合作用对近海钢筋混凝土桥梁抗震性能和地震韧性的影响研究。以我国东南沿海地区某典型三跨钢筋混凝土简支梁桥为背景，基于OpenSees地震分析平台建立桥梁动力分析模型进行非线性时程分析。采用真实地震动记录合成主余震荷载，分析主余震、氯离子侵蚀和两者耦合作用下，不同服役时间钢筋混凝土简支梁桥地震易损性、经济损失和韧性的演化规律。结果表明：不同服役时间的桥梁在主余震序列作用下的超越概率较仅受主震作用均有所增大；考虑间接损失可以避免低估震后桥梁的经济损失，能更准确地反映桥梁韧性；相较仅考虑主震作用的新建桥梁，在主余震和氯离子侵蚀耦合作用下，服役100年的桥梁震后维护策略从维修变为更换所对应的地震动峰值加速度由6.5 m/s2下降至2.4 m/s2，对桥梁韧性影响显著。桥梁抗震设计时应当合理考虑主余震和氯离子侵蚀耦合作用的影响。

• 韧性无钢筋预应力混凝土构件抗弯性能试验研究

  牟廷敏，王世法，柏颢原，黄河，康玲

  为克服传统预应力梁因配置钢筋复杂导致的施工效率低、成本较高等不足，提出采用高韧性混凝土的无钢筋预应力混凝土梁结构。以成绵扩容项目四川金堂清江桥为背景，采用普通砂石制备高韧性混凝土，并设计制作不同配筋率的高韧性混凝土、高性能混凝土及普通C50混凝土试件，开展四点弯曲试验，分析其破坏模式、荷载~挠度曲线、延性、韧性及应变分布等，并与对比试件进行比较；同时建立非线性有限元模型验证试验结果。结果表明：相较于普通C50混凝土试件，韧性无钢筋预应力混凝土试件的开裂荷载提升40%，极限承载力提升50%，延性提升15%，韧性提升64.7%，正截面应变符合平截面假定，预应力筋与混凝土协同工作，有限元模拟与试验结果吻合良好。韧性无钢筋预应力混凝土构件抗弯性能优越，安全冗余高，且施工便捷、经济性好，已成功应用于四川金堂清江桥，具有显著的推广应用价值。

• UHPC/ECC加固普通混凝土结构界面抗剪承载力试验研究

  唐亮，甘迈，乔浩玥，段树坤，张勇波

  为研究超高性能混凝土（UHPC）/高延性纤维增强水泥基复合材料（ECC）与普通混凝土（NC）的界面抗剪性能及抗剪承载力，设计、制作9组共18个推出试件进行双面剪切试验，研究混凝土类型（UHPC、ECC、NC）与界面处理方式（无处理、凿毛、植筋和切槽）对新-旧混凝土界面抗剪性能的影响规律；基于试验结果和欧洲规范公式模型，提出适用于UHPC/ECC-NC界面极限抗剪承载力计算公式，并采用相关文献结果对公式进行验证。结果表明：UHPC/ECC与NC之间粘结性能优异，在界面无处理下NC-NC试件破坏为界面失效破坏，UHPC/ECC-NC试件破坏为部分界面粘结破坏和旧混凝土基体破坏；经过凿毛、植筋和切槽处理的UHPC/ECC-NC试件较界面无处理试件抗剪承载力提升明显，界面无处理和凿毛试件破坏表现为脆性破坏，植筋和切槽试件表现出一定的延性；所提出的极限抗剪承载力计算公式可适用于不同界面处理下的高性能混凝土加固界面极限抗剪承载力计算。

• 受拉区UHPC加固普通混凝土梁抗弯性能试验研究

  李修坤，黄俊人，孙威，王康宁，高立强

  为了解普通混凝土（NC）梁受拉区采用超高性能混凝土（UHPC）加固后的抗弯性能，设计、制作12根UHPC加固NC梁及5根未加固NC梁开展四点弯曲试验。对比分析试件抗弯性能以及配筋率、界面处理方式、加固层厚度等因素对加固梁抗弯性能的影响，并提出UHPC加固梁抗弯承载力与裂缝宽度简化计算方法。结果表明：NC梁受拉区采用UHPC加固后可显著提升抗弯性能并抑制裂缝扩展，但由于总配筋率增加导致延性降低；提高受拉区加固层配筋率可提升UHPC加固梁抗弯性能，加固层配筋率0~5.82%较未加固NC梁对应极限抗弯承载力增幅为20%~122%，UHPC对截面抗弯贡献显著；受拉区加固界面处理方式以及加固层厚度对抗弯性能影响较小；加固层UHPC等效应力折减系数建议取0.76，所提抗弯承载力与裂缝宽度公式计算值与试验值比值的均值分别为0.962和1.048，所提公式具有良好的精度。

• 索夹螺杆紧固力超声法检测精度影响因素试验研究

  周勇军，侯培源，王佳宁，文德安，穆丰睿

  为了解悬索桥索夹螺杆紧固力超声法检测精度的影响因素及影响程度，开展索夹螺杆紧固力超声检测足尺模型试验研究。基于超声纵波法测量螺杆紧固力的原理，研究螺杆紧固力与环境温度及超声声时之间的关系；采用钢管混凝土模拟索夹，制作索夹螺杆足尺模型，利用超声法对螺杆紧固力进行检测，系统分析在螺杆紧固与不紧固2种标定状态下，温度、耦合剂种类、螺杆类型和超声波换能器位置对超声波检测精度及螺杆紧固力与声时差的拟合直线斜率的影响规律。结果表明：螺杆紧固与不紧固2种标定状态对直线斜率的影响较小，两者偏差程度为2.1%；温度变化对直线斜率影响亦不显著，两者的平均直线斜率偏差为3.9%；耦合剂种类、螺杆类型对螺杆紧固力识别精度影响较小；MJ45和MJ56型螺杆的直线斜率分别为0.248 9和0.393 1；超声波换能器位置对检测精度有一定影响，螺杆紧固力测试值与设计值的相对误差最大值为6.2%。