Design of steel box girder for Taizhou Yangtze River Highway Bridge

Taizhou Yangtze River Highway Bridge is the first three-pylon two-span suspension bridge in China. The main girder adopts flat steamline steel closed box girder which has well wind-resistant capability and is technically mature besides beautiful appearance. Straight web plates of the steel box girder in longitudinal direction is proposed in order to ensure the integrity of the steel box girder, and to keep the stress of the steel box girder continuous in the middle pylon, as well as to reduce the gradient of the middle pylon columns . The cross section of the box girder has one box with three cells. Solid-web diaphragm plate with good integrity and high torsional stiffness is adopted. The lifting lugs are utilized in the anchors of suspender cable. In this paper, selection of the cross section of the steel box girder, the general structure design, local structure design and main structure calculation results of Taizhou Yangtze River Bridge are introduced emphatically.     

西堠门大桥北边跨锚侧钢箱梁安装技术

西堠门大桥为国内最长的两跨连续跨海钢箱梁悬索桥,桥址处恶劣的自然环境,使得大桥北边跨锚侧钢箱梁安装面临诸多难题,文中介绍了该位置钢箱梁安装与线形调整关键技术与施工工艺。     

苏通大桥钢箱梁吊装专用设备研究与应用

苏通大桥为主跨1 088 m的钢箱梁斜拉桥,钢箱梁分为5部分:辅助跨、边跨及索塔区大块梁段,悬拼标准梁段,边、中跨合龙梁段.大块梁段在工厂组拼,用大型浮吊安装.由于通航净空高,传统桁架结构吊具难以满足国内现有浮吊吊高与吊重要求,所以提出苏通大桥超大、超重钢箱梁节段轻型吊索具结构,并介绍了吊索具设计与使用要点.标准梁段采用桥面吊机悬臂安装.由于主粱节段宽且重,加上桥区恶劣的气象和水文条件,以及斜拉索长索梁端牵引需要,对桥面吊机结构和性能提出了较高要求.介绍了苏通大桥集梁段吊装和拉索安装功能为一体的桥面吊机设计与使用要点.     

泰州大桥悬索主桥钢箱梁吊装施工顺序的确定

泰州大桥是世界上首座超千米的三塔两跨悬索桥,主跨为2×1 080 m,中塔采用纵向"人"字形、横向门式框架型钢塔,边塔采用门式框架型混凝土塔,加劲梁为扁平流线型钢箱梁结构,全桥共136片钢箱梁,总重约33 426 t。通过分析钢箱梁吊装顺序对结构体系和施工难度的影响,确定了三塔悬索桥合适的钢箱梁吊装顺序。     

钢箱梁制作过程质量控制浅谈

箱型结构梁（以下简称箱型梁）作为钢梁的一种结构型式,以其结构新颖、承载能力强、刚性大、稳定性好等优点,在铁路桥梁、公路桥梁、水利电力、工民建等行业的钢结构工程中应用非常广泛。本文主要从下料、拼配、焊接、矫正等工序的过程控制要点,阐述箱梁制作的主要工序和各工序的质量控制。     

随机车辆荷载下三塔悬索桥钢箱梁疲劳关键断面分析

泰州大桥为世界首座千米级三塔悬索桥,建立泰州大桥的三维全桥模型,通过简化的车辆荷载模型,将随机车流加载于大桥有限元模型上,计算泰州大桥主梁不同位置竖向位移和弯矩的振动响应值,分析车流作用下大桥主梁应力变化最大位置,从而确定主梁的疲劳分析的关键位置。     

聚氨酯-钢板夹层正交异性桥面板试验研究

通过2个不同纵向加劲肋间距的聚氨酯-钢板夹层结构正交异性三跨连续桥面板的钢箱梁模型试验,结合有限元计算分析方法建立多种加劲肋间距桥面板的钢箱梁计算模型进行计算对比,研究该种桥面板的受力性能,试验模型按实桥同种材料的箱梁缩小1/4制作,按汽车荷载在跨中及支点截面产生最大弯矩时测试截面各关键点的纵向、横向应变和挠度。结果表明:桥面板各点应变试验值与计算值基本吻合;采用聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板可大幅削减局部应力集中峰值,从而可大幅减少加劲肋数量,减少程度主要取决于夹层板厚度;板面有些部位要同时承受两个正交方向的反号应力;相应截面中间加劲肋底部纵向应力最大;夹层桥面板的应力和挠度随着芯层厚度减小,增幅加大。     

运营状态斜拉桥考虑拉索涡激振动的钢锚箱疲劳实测研究

为研究桥面随机车流通行和拉索涡激振动共同加载下斜拉桥钢锚箱应力响应特征,评价钢锚箱构造细节的疲劳性能,在某大跨度斜拉桥上开展了拉索涡激振动的现场观测和钢锚箱构造细节的应力实测.采用雨流计数法获得了构造细节应力幅,并基于名义应力法评估了钢锚箱的疲劳性能.研究表明,斜拉索在无雨和较低风速下发生了高阶多模态涡激振动,来流风向...     

泰州大桥钢箱梁除湿研究

泰州大桥主桥钢箱梁长2 160 m,体积约24万m3,采用转轮式除湿系统。阐述了泰州大桥钢箱梁除湿的原理、选型及布置、工作流程、施工等,并拟定了泰州大桥钢箱梁除湿的检验评定标准,为同类工程提供了借鉴。     

钢-超高性能混凝土组合箱梁弹性弯曲性能试验研究及解析解

钢-超高性能混凝土(Ultrahigh performance concrete,以下简称UHPC)组合箱型桥面系在大跨径桥梁建设中具有良好的应用前景。以实际桥梁工程为背景,设计两个大比例钢-UHPC组合箱梁模型试验,主要研究弹性状态下的组合箱梁的弯曲受力行为,重点测试试件加载过程中挠度、应变分布等;建立同时考虑剪力滞后、滑移效应以及钢腹板剪切变形的组合箱梁分析模型,并推导得出解析解。研究结果表明:集中荷载作用下钢-UHPC组合箱梁的剪力滞效应显著,UHPC板跨中截面纵向压应变的最大值与最小值之比约为5~7;UHPC板厚越大,钢-UHPC组合箱梁的刚度越大,相同荷载下,UHPC板和钢梁应变越小;该文同时考虑剪力滞后、滑移效应以及钢腹板剪切变形的解析解与试验结果基本吻合,相比于不考虑钢腹板剪切变形的模型结果具有明显改善。     

预应力简支钢箱梁自振频率研究

建立了预应力钢箱梁振动性能的非线性分析模型,并推导了曲线型布索的预应力简支钢箱梁自振频率计算公式;以曲线型布索的预应力简支钢箱梁试验模型为基础,应用有限元分析软件ANSYS建立了预应力简支钢箱梁模型并对其进行模态分析,通过模型试验的自振频率测试结果和有限元分析结果验证了理论公式推导的正确性;采用理论计算和有限元数值计算相结合的方法研究了预应力钢索索力、锚固位置对预应力简支钢箱梁自振频率的影响。     

设防爆层钢箱梁缩尺结构抗近场爆炸作用试验研究

为研究设防爆层钢箱梁抗近场爆炸作用效果,以53 g炸药当量、70 mm爆距为典型爆炸条件,开展了混凝土-单层/双层钢丝网板、5层/10层凯夫拉板及其组合为防爆层的钢箱梁缩尺结构近场爆炸试验研究。以塑性变形能为抗爆效果考查指标,8种试验工况结果表明:近场爆炸作用下无防护钢箱梁顶板会发生沿U型加劲肋的撕裂破坏及球冠状凹坑,且横隔板间距250 mm比间距150 mm的钢箱梁顶板破坏严重,变形能约高出60%;混凝土-双层钢丝网板较单层钢丝网板能降低钢箱梁顶板的变形能约2.2%;混凝土-双层钢丝网板与5层凯夫拉组合作为防爆层,顶板塑性变形能降低至无防护结构钢箱梁顶板的34.5%,混凝土-双层钢丝网板与10层凯夫拉组合作为防爆层,该数值约为32.7%。     

矩形钢箱梁铁路斜拉桥涡振性能及气动控制措施研究

某大跨度矩形钢箱梁铁路斜拉桥存在常遇风速下的涡激振动(VIV)。为了抑制涡激振动,采用1∶50节段模型风洞试验,研究了不同气动措施对主梁涡振制振的作用,包括减小栏杆透风率、增设裙板、导流板以及三角形风嘴。试验结果表明,除三角形风嘴能够适当降低主梁的竖弯涡振外,其他气动措施抑制涡振的作用不明显。在此基础上,提出了带平台的三角形下行风嘴的制振措施。试验结果表明,该措施能够有效抑制涡振,继而通过1∶25大比例尺节段模型风洞试验对该措施的有效性进行了验证。采用计算流体动力学(CFD)的方法,对该气动措施的制振机理进行了研究。试验结果表明,带平台的三角形下行风嘴能够同时降低主梁上、下表面的旋涡尺寸,并有效减小主梁受到的非定常气动力,从而达到抑制主梁涡振的效果。该研究成果可为大跨度铁路斜拉桥钢箱梁的涡振制振设计提供参考。     

Stress and noises box girders in sutong bridge

苏通大桥斜拉桥主跨跨径为1088m,370个高精度应力监测点的全过程实测数据表明,在钢箱梁吊装施工过程中,主梁应力处于复杂的波动状态,日照辐射、温度变化和风等气象因素对钢箱梁应力变化具有重要影响。利用小波去噪方法对有代表性测点的应力数据进行信噪分离,结合实时气象观测资料,针对不同的气象条件,采用分层剥离法确定日照辐射等气象因素产生的应力响应,从而基本剥离气象因素对主梁应力的影响,建立钢箱梁吊装、焊接、一次张拉、桥面吊机前移和二次张拉过程中的主梁应力时程曲线,为钢箱梁调位和斜拉索张拉施工控制提供了准确、可靠的应力数据。     

Application of beam on elastic foundation to the interaction between a corrugated box and pallet deckboard

Corrugated boxes are ubiquitous in shipping and warehousing logistics. In physical distribution, corrugated boxes are often shipped in a unit load form where the interaction between the components determines the effectiveness and safety of the overall system. When lower stiffness pallets are used to support the corrugated boxes, the compression strength of boxes is reduced due to the uneven support conditions caused by the deforming top deckboards of the pallet. In this study, a modification of the principle of beam on elastic foundation was used to predict the effect of pallet deck stiffness on the performance of a corrugated box. In the model, the corrugated box acts as the elastic foundation, and the deckboard is represented as the beam. Pallet deck stiffness, pallet connection stiffness, and package stiffness are required model inputs. The resulting model was capable of predicting the normalized distribution of forces along the boxes' length sidewall but was not capable of predicting the compression strength of the box at failure.     

高架轻轨箱梁噪声辐射现场实测分析

对武汉轻轨一号线某高架段25 m跨单箱单室预应力钢筋混凝土简支箱梁的噪声辐射进行了现场测试。将采集的噪声信号利用快速傅里叶变换技术通过相干函数进行一定程度的净化,从而获得真实的结构辐射噪声。绘制了箱梁结构表面辐射声压级等值线图。比较分析了综合噪声和结构辐射噪声的A声级。分析结果表明:近轨时箱梁结构各部位的辐射噪声明显大于远轨时箱梁结构各部位的辐射噪声。在近轨和远轨两种工况下,底板和翼缘的辐射噪声都大于腹板。箱梁各部位的辐射声压级在跨长方向和桥宽度方向上都表现出非单一的变化规律,需结合列车运行工况具体分析。轻轨箱梁结构辐射噪声级在61~66 d B(A)之间,实际工程中为了获得真实的结构辐射噪声级需将测得的综合噪声级减去约2 d B(A)(背景噪声影响)。实测分析结果可让工程技术人员了解箱梁噪声辐射情况,为后期箱梁的降噪设计提供参考依据。     

Effect of section geometry on development of shrinkage-induced deformations in box girder bridges

Non-uniform shrinkage strains can lead to significant additional deflections in large box girder bridges, leading to serviceability problems. This article examines experimentally and analytically the effect of different cross-section geometries on the shrinkage camber of bridge box girders. Small-scale beams were tested to determine the development of shrinkage strains across the beams of depth. Parameters investigated include cross section thickness, drying conditions, and type of concrete mix. Based on the experimental results, inverse analysis is utilised to obtain a surface factor and a hydro-shrinkage coefficient. In this study, such vales are used to determine, for the first time, shrinkage-induced bending deformations of long-span bridges using a hydro-mechanical approach. The results are then used to examine numerically the effect of different section geometries on the development of shrinkage camber. It is shown that the analytical predictions match the experimental results with an accuracy of 85%. A further parametric study is carried out to investigate the effects of specimen geometry and ambient relative humidity. The hydro-mechanical approach is further validated using shrinkage field data from the 230 m two-span box girder Yiju River Bridge (China). The approach proposed in this study is expected to contribute towards improving the predictions of the long term behaviour of box girder bridges and towards better bridge management.     

基于悬吊系统的钢-混凝土组合桥面系试验

新型抗拔不抗剪T型连接件（T型连接件）能有效改善组合梁负弯矩区混凝土的抗裂性能。为研究悬索桥桥面系受力状态,同时探究T型连接件对组合桥面系力学性能的影响,该文开展了钢-混凝土组合桥面系的悬吊试验研究,并建立了ANSYS有限元模型对试验结果展开分析。构件采用工字型截面,在构件北侧南侧分别设置T型连接件和栓钉。试验中采用悬吊装置将构件吊起,加载方案包括弹性工况、扭转工况及极限工况加载。研究结果表明T型连接件能有效降低混凝土拉应力。在正常使用阶段T型连接件对桥面系刚度影响较小,在屈服荷载后才会因显著的界面滑移导致刚度下降;此外T型连接件也会一定程度降低桥面系扭转刚度。T型连接件的使用会增大钢结构压应力,设计时需注意钢结构的防屈曲设计。为充分释放钢-混凝土界面剪力,T型连接件在设计时塑料泡棉的厚度应满足正常使用阶段界面最大滑移量的要求。此外,试验结果也体现出悬索桥桥面系与连续梁受力状态的差异。该文研究成果能为T型连接件的后续理论分析及工程应用提供支撑,基于悬吊系统的试验方法可为悬索桥试验研究提供借鉴。     

阻尼板材在高架轨道箱梁结构噪声控制中的应用研究

为探讨高架桥梁结构噪声的控制措施,以京沪高铁32 m无砟轨道箱梁结构为原型,设计制作1/10的模型试验系统。通过将TD09型高性能阻尼板材分别敷设于箱梁翼缘板、腹板等位置,进行多工况的桥梁结构噪声降噪的模型试验研究。结果表明:高架轨道箱梁结构噪声峰值频段为200~1000 Hz,敷设阻尼板材在峰值频段内具有一定的降噪效果。阻尼板材对桥梁结构降噪效果与阻尼板材的敷设位置有关,其在桥梁结构噪声控制中有一定的应用价值。在峰值频率500 Hz处,翼缘板敷设阻尼板材对翼缘板下侧降噪效果最好,降噪约为1.6 dB(A);腹板敷设阻尼板对底板处的降噪效果最好,降噪可达3.8 dB(A);腹板及翼缘板同时敷设阻尼板材也对底板处的降噪效果最好,降噪可达3 dB(A)。     

子模型法在超大跨悬索桥钢箱梁应力分析中的应用

以国内第一大跨桥梁——润扬长江公路大桥南汊悬索桥为背景,在对大桥整体结构进行非线性有限元分析的基础上,运用子模型法计算了该桥扁平钢箱梁各关键部位的应力。与实测数据的对比表明:子模型法计算结果准确可靠,能够较真实的反映大桥钢箱梁在各种工况下的受力状态,是分析超大跨悬索桥钢箱梁应力水平及其分布的有效方法。最后分析了该桥钢箱梁的受力特点,为同类流线形扁平钢箱梁的应力分析和设计提供参考依据。