型钢-UHPC组合桥面结构抗拉性能试验研究 被引量：2

1

作者 毛启元 邵旭东 +2 位作者 刘梦麟 沈秀将 李玉祺 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期77-85,107,共10页

针对型钢-UHPC组合桥面结构的4个足尺条带模型构件(UHPC+型钢组成的桥面板构件2个,UHPC+型钢+钢条组成的接缝构件2个),开展了单轴拉伸试验;分析了构件的应变和裂缝发展规律;采用ABAQUS软件建立有限元模型模拟试验全过程,分析了构件的轴... 针对型钢-UHPC组合桥面结构的4个足尺条带模型构件(UHPC+型钢组成的桥面板构件2个,UHPC+型钢+钢条组成的接缝构件2个),开展了单轴拉伸试验;分析了构件的应变和裂缝发展规律;采用ABAQUS软件建立有限元模型模拟试验全过程,分析了构件的轴向变形及型钢、钢条的应变发展规律。结果表明:对于桥面板构件,型钢与UHPC薄板具有良好的协同受力性能,细微裂缝密集分布,直至型钢屈服,UHPC薄板产生2~3条主裂缝;对于接缝构件,随着加载的进行,初始微裂缝出现在新旧UHPC交界面处,后续微裂缝则主要集中于下台阶处,直至下台阶处内部埋置的钢条屈服,接缝构件破坏,下台阶处形成单一主裂缝;对于桥面板构件和接缝构件的UHPC轴向变形值及桥面板构件的型钢应变值或者接缝构件的钢条应变值,ABAQUS计算结果与试验结果吻合较好。 展开更多

关键词 桥梁工程 型钢-uhpc组合桥面结构 单轴拉伸试验 桥面板构件 接缝构件 裂缝

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型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面横向受力性能研究

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作者 邵旭东 杨川琪 +1 位作者 孙璇 邹德强 《土木工程学报》 北大核心 2025年第10期128-143,共16页

为解决正交异性钢桥面板的两大难题,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构,并首次应用于某40m宽幅钢箱梁结构中,在单索面横向20m悬臂体系下,悬臂根部区域UHPC的受力状态需重点关注。故对背景工程新型组合桥面的横向受力性能展开研究... 为解决正交异性钢桥面板的两大难题,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构,并首次应用于某40m宽幅钢箱梁结构中,在单索面横向20m悬臂体系下,悬臂根部区域UHPC的受力状态需重点关注。故对背景工程新型组合桥面的横向受力性能展开研究,进行了桥面局部模型的疲劳和静力有限元计算,开展了横向悬臂加载的组合桥面模型试验,并基于试验结果建立了试件的结构承载力计算模型,分析了桥面UHPC层的名义开裂应力。研究结果表明:计算得到的桥面各疲劳细节均满足强度要求,且UHPC层横向拉应力水平远大于纵向拉应力,表明实桥桥面设计时应以横向受力为控制条件;随着荷载的增加,悬臂根部区域UHPC层逐渐从近似轴拉状态过渡到弯拉状态,且结构整体受力并不满足平截面假定,整体刚度主要由下部钢结构提供;在不满足平截面假定这一条件下,建立的结构承载力计算模型所得计算值与试验值之比为1.001,吻合良好;计算得到的UHPC名义开裂应力与实桥最不利效应值相比,新型组合桥面结构具有1.71的安全系数。综上表明,型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面在横向受力具有良好的受力性能,在大跨钢桥结构应用方面有较好的可行性与安全性。 展开更多

关键词 桥梁工程 型钢-uhpc组合桥面 开口肋 横向受力性能 正交异性钢桥面板

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型钢-UHPC轻型组合桥面板及其抗弯性能研究 被引量：8

3

作者 邵旭东 蔡文涌 +1 位作者 曹君辉 刘梦麟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期152-168,共17页

正交异性钢桥面是目前800m以上国内外特大跨径钢桥的唯一选择,主因是自重轻、强度高、架设方便。但其存在疲劳开裂风险大、运维成本高的缺点。随着高性能材料UHPC的研发和应用,为构建自重轻、病害少、经济性好的桥面新结构提供了可能性... 正交异性钢桥面是目前800m以上国内外特大跨径钢桥的唯一选择,主因是自重轻、强度高、架设方便。但其存在疲劳开裂风险大、运维成本高的缺点。随着高性能材料UHPC的研发和应用,为构建自重轻、病害少、经济性好的桥面新结构提供了可能性。经过多年研究,作者提出一种新型桥面板结构——型钢-UHPC轻型组合桥面结构,将型钢、钢板条与UHPC组合,桥面板的形成无任何板件焊接,因而具有高抗疲劳性,且与传统钢桥面相比,自重持平、造价减半,可作为除“正交异性钢桥面”外的“第二种”大跨径钢桥的桥面结构方案。该文研究这种轻型组合桥面板预制板及横向接缝的抗弯性能,制作4个条带模型(包括2个预制板试件和2个接缝试件),开展三点弯曲的横向接缝负弯矩试验和预制板正弯矩试验,并对试验结果进行分析;基于“条带法”建立预制板试件极限承载力计算模型,提出接缝试件的UHPC开裂名义拉应力计算方法;基于某斜拉桥应用实例,进行整体计算和局部计算,验证新型组合桥面结构在实桥上应用的可行性。研究结果表明:(1)型钢与UHPC间在极限状态前相对滑移非常小,具有良好的协同受力性能;(2)预制板试件的正弯矩极限承载力以型钢屈服控制,而接缝试件负弯矩极限承载力以UHPC开裂和加密钢筋断裂控制;(3)接缝试件的“T形”接缝、加密钢筋、燕尾形的企口、交错式切割型钢钢条等构造设计对接缝整体抗弯拉性能有很好的提高效果;(4)预制板试件极限承载力计算模型所得计算值与试验值吻合良好,该模型搭配名义拉应力计算方法,可帮助工程实际问题的设计与应用;(5)试验结果与实桥的有限元计算值相比,新型桥面结构均有1.3倍以上的安全系数,新型组合桥面应用于实桥具有可行性。 展开更多

关键词 桥梁工程 型钢-uhpc组合桥面结构 三点弯曲试验 接缝构造 承载能力 裂缝宽度

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钢-UHPC组合桥面纤维网格湿接缝静力弯曲抗裂性能研究

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作者 朱劲松 李佳凝 +1 位作者 丁婧楠 孙雅丹 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第7期751-760,共10页

针对钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面在实际工程中UHPC接缝界面因基体及钢纤维不连续导致局部抗拉性能下降这一问题,提出新型纤维网格湿接缝构造.为探究该新型构造的力学性能和抗裂性能的优越性,将其与规范中的异形加强钢板湿接缝、矩... 针对钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面在实际工程中UHPC接缝界面因基体及钢纤维不连续导致局部抗拉性能下降这一问题,提出新型纤维网格湿接缝构造.为探究该新型构造的力学性能和抗裂性能的优越性,将其与规范中的异形加强钢板湿接缝、矩形湿接缝、平直湿接缝进行对比分析.对上述4种湿接缝构造的组合桥面进行负弯矩静力弯曲抗裂性能试验研究和数值模拟,分析试件破坏过程、裂缝开展过程、荷载-挠度关系及应变分布.结果表明:湿接缝局部构造的改变不足以影响试件整体弯曲刚度及承载力;纤维网格湿接缝、异形加强钢板湿接缝、矩形湿接缝构造的初裂荷载相较于平直湿接缝分别提高了117.0%、57.0%和3.7%,纤维网格湿接缝抗裂性能最佳;数值分析得到4种湿接缝最大裂缝宽度分别为0.236 mm、0.275 mm、0.243 mm和0.510 mm;纤维网格湿接缝构造可有效延缓裂缝宽度的发展. 展开更多

关键词 钢-uhpc组合桥面 湿接缝 静力负弯矩试验 纤维网格 抗裂性能 有限元模拟

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钢-UHPC组合桥面铺装长期性能及退化成因分析 被引量：2

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作者 郝朝伟 张卫强 +2 位作者 程寿山 陈彦江 李鹏飞 《桥梁建设》 北大核心 2025年第1期56-63,共8页

为研究钢-UHPC组合桥面铺装对正交异性钢桥面板长期性能的影响,掌握其性能衰减规律,以某座采用钢-UHPC组合桥面铺装加固的桥梁为背景,开展钢-UHPC组合桥面铺装长期性能、栓钉抗剪试验等研究。通过对比组合桥面铺装外观病害、钢桥面板裂... 为研究钢-UHPC组合桥面铺装对正交异性钢桥面板长期性能的影响,掌握其性能衰减规律,以某座采用钢-UHPC组合桥面铺装加固的桥梁为背景,开展钢-UHPC组合桥面铺装长期性能、栓钉抗剪试验等研究。通过对比组合桥面铺装外观病害、钢桥面板裂缝和荷载试验结果等为期10年的数据,分析钢-UHPC组合桥面铺装长期性能及其衰减规律;基于栓钉抗剪室内和现场试验,分析栓钉服役后的荷载~滑移曲线,并采用2种方法计算栓钉服役前、后的抗剪刚度。结果表明:钢-UHPC组合桥面铺装在抑制钢桥面板疲劳开裂和延缓沥青磨耗层车辙等病害方面的长期效果稳定,在改善钢桥面板应力分布和提高桥面系局部刚度的长期效果较为稳定;服役10年后,梁端附近桥面系局部刚度已下降至服役初始状态的62.8%;栓钉抗剪弹性刚度的衰退是钢-UHPC组合桥面铺装局部刚度显著降低的一个重要原因;栓钉的性能与其被包裹的UHPC密切相关,摊铺时必须严控钢筋交叉处UHPC的密实度。 展开更多

关键词 钢-uhpc组合桥面铺装 长期性能 栓钉 抗剪刚度 抗剪承载力 荷载试验 抗剪试验

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基于应力监测的钢-UHPC组合桥面和环氧沥青钢桥面疲劳性能对比 被引量：17

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作者 秦世强 黄春雷 +1 位作者 张佳斌 高立强 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期61-70,共10页

为评估不同桥面加固方案对正交异性桥面板疲劳性能的改善情况,对比了钢-UHPC组合桥面和环氧沥青桥面铺装的桥梁疲劳性能.基于连续一周的应力时程数据,采用线性累积损伤准则计算了各疲劳易损细节的最大应力幅、等效应力幅和疲劳剩余寿命... 为评估不同桥面加固方案对正交异性桥面板疲劳性能的改善情况,对比了钢-UHPC组合桥面和环氧沥青桥面铺装的桥梁疲劳性能.基于连续一周的应力时程数据,采用线性累积损伤准则计算了各疲劳易损细节的最大应力幅、等效应力幅和疲劳剩余寿命.建立有限元模型,对2种方案加固后的桥面刚度进行了定量对比,分析了车流量及温度变化对疲劳易损细节疲劳寿命的影响.结果表明:钢-UHPC组合桥面在各疲劳易损细节的最大应力幅和等效应力幅均小于ERE铺装桥面;除疲劳寿命为无穷大的疲劳易损细节外,钢-UHPC组合桥面疲劳易损细节疲劳寿命均大于ERE铺装桥面;钢-UHPC组合桥面拥有更大的抗弯刚度,钢-UHPC桥面板最大挠度为ERE铺装桥面的67.29%;车流量增多对2种方案加固后桥面疲劳易损细节疲劳寿命的影响基本一致,钢-UHPC组合桥面抗高温性能更好. 展开更多

关键词 桥梁工程 正交异性桥面板 钢-uhpc组合桥面 疲劳评估 应力监测

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钢-UHPC组合桥面疲劳评估方法中外规范对比 被引量：7

7

作者 高立强 余丽辉 +2 位作者 王康宁 张佳斌 秦世强 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期74-82,共9页

为分析中外规范对钢-UHPC组合桥面疲劳评估的适用性,以武汉军山长江大桥加固改造工程为背景,分别利用美国规范AASHTO LRFD Bridge Design Specifications、欧洲规范Eurocode 3:Design of Steel Structures(BS EN 1993-1-9:2005)、日本... 为分析中外规范对钢-UHPC组合桥面疲劳评估的适用性,以武汉军山长江大桥加固改造工程为背景,分别利用美国规范AASHTO LRFD Bridge Design Specifications、欧洲规范Eurocode 3:Design of Steel Structures(BS EN 1993-1-9:2005)、日本规范《道路桥示方书·同解说(钢桥篇)》和中国规范《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)评估该桥正交异性钢桥面板经UHPC铺装层加固后的疲劳性能和剩余寿命。采用Abaqus软件建立钢-UHPC组合桥面节段模型,采用中外规范的标准疲劳车加载,计算各疲劳细节处的应力幅值,并对比分析各疲劳细节处的应力水平;同时对运营状态下各疲劳细节处开展连续动应变监测,获取各疲劳细节处实测应力时程,对钢桥面板进行疲劳寿命评估。结果表明:美国规范更适用于重车比例较高的桥梁,欧洲规范更适用于桥面板较厚的桥梁,日本规范更适用于桥面宽度较小的桥梁,中国规范均可适用。当横隔板弧形切口应力水平较高时,美国规范疲劳评估结果的安全性不佳;在桥面板纵肋对接焊缝处,美国规范和日本规范的常幅疲劳极限值较欧洲规范分别低19.0%和22.2%,较中国规范分别低18.8%和22.0%;当桥面板纵肋对接焊缝应力幅为46~59 MPa时,采用美国规范和日本规范进行评估的结果更安全。除横隔板弧形切口和纵肋对接焊缝外的其余疲劳细节,中外规范给出的常幅疲劳极限值比较接近,评估结果均为无限寿命。 展开更多

关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 钢-uhpc组合桥面 中外规范 疲劳评估方法 疲劳性能 疲劳寿命 应力监测

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型钢-混凝土组合梁桥面连续抗裂性能 被引量：3

8

作者 陈松 陈真 +3 位作者 郭骞 冯博雅 孙路平 刘晓洲 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第25期10909-10916,共8页

为了掌握常规设计方法下型钢-混凝土组合梁桥面连续的开裂特征和破坏模式,从而优化结构设计,对此类结构开展足尺模型试验和有限元分析。试验结果表明:常规设计方法下桥面连续构造抗裂性能差,在较低荷载下便会出现开裂;裂缝分布集中在桥... 为了掌握常规设计方法下型钢-混凝土组合梁桥面连续的开裂特征和破坏模式,从而优化结构设计,对此类结构开展足尺模型试验和有限元分析。试验结果表明:常规设计方法下桥面连续构造抗裂性能差,在较低荷载下便会出现开裂;裂缝分布集中在桥面连续区域1.2 m范围内,裂缝数量少;试件破坏模式是剪力钉被剪断随后连接板钢筋屈服。基于试验结果,建立有限元模型进行进一步分析,分析结果表明:与不考虑滑移的梁相比,考虑滑移的组合梁的开裂荷载将提高,极限荷载取决于剪力连接件抗剪强度;栓钉间距、连接板厚度的增加能提高桥面连续的开裂荷载和极限承载力,栓钉直径对桥面连续的开裂荷载影响不大,但对其承载力影响较大;连接板底部与钢梁做无粘接处理可以大幅提高桥面连续开裂荷载。 展开更多

关键词 型钢-混凝土组合梁桥 桥面连续 抗裂性能 结构试验 有限元

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军山长江大桥钢-UHPC组合桥面改造效果研究 被引量：34

9

作者 周立兵 张刚 王敏 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期50-55,共6页

武汉军山长江大桥原桥面铺装为双层SMA,随着车流量的增加和超重车辆的影响,运营多年后该桥正交异性钢桥面板出现疲劳裂缝。为处治桥面板隐性裂缝,分别对上游侧进行了钢桥面冷拌环氧树脂桥面铺装及桥面板焊接施工,对下游侧进行钢-UHPC组... 武汉军山长江大桥原桥面铺装为双层SMA,随着车流量的增加和超重车辆的影响,运营多年后该桥正交异性钢桥面板出现疲劳裂缝。为处治桥面板隐性裂缝,分别对上游侧进行了钢桥面冷拌环氧树脂桥面铺装及桥面板焊接施工,对下游侧进行钢-UHPC组合桥面铺装改造。为评估钢-UHPC组合桥面的改造效果,基于已建立的运营期安全监测系统及有针对性的增布动应变测点,对随机荷载作用下桥梁上、下游侧桥面板的局部应力进行测试。结果表明:在下游侧的车辆数量和轴重均高于上游侧的情况下,下游侧测点的等效应力幅大多小于对应的上游侧,表明钢-UHPC组合桥面铺装明显改善了该桥正交异性钢桥面板的疲劳应力。 展开更多

关键词 斜拉桥 桥面改造 钢-uhpc组合桥面 正交异性钢桥面板 随机荷载 疲劳应力 应力幅

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基于静动载试验的钢-UHPC组合桥面应用研究 被引量：23

10

作者 伍贤智 姜志刚 王敏 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期67-73,共7页

为评估钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面体系(通过剪力钉将配筋UHPC薄层与正交异性钢桥面板组合而成的新型桥面结构)的实桥应用效果,以太原摄乐大桥为背景,分别建立80 mm厚SMA铺装层、60 mm厚UHPC+80 mm厚SMA铺装层2种铺装方案有限元模... 为评估钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面体系(通过剪力钉将配筋UHPC薄层与正交异性钢桥面板组合而成的新型桥面结构)的实桥应用效果,以太原摄乐大桥为背景,分别建立80 mm厚SMA铺装层、60 mm厚UHPC+80 mm厚SMA铺装层2种铺装方案有限元模型进行静力性能分析,并对桥面行车道开展静、动载试验研究。结果表明:设置UHPC铺装层能显著提高结构刚度,大幅降低正交异性钢桥面板各构造细节应力;实桥静载测试数据与计算值吻合度较高;当车辆以60 km/h设计速度行驶时,钢-UHPC组合桥面无明显动力冲击效应;钢-UHPC组合桥面体系在实桥上应用效果良好。 展开更多

关键词 钢-uhpc组合桥面 铺装方案 力学性能 动力冲击效应 静载试验 动载试验 应用效果 有限元法

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含湿接缝的钢-UHPC组合桥面板收缩效应 被引量：7

11

作者 徐晨 卢毅 +2 位作者 马骉 王巍 王浩 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期17-26,共10页

正交异性钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板中UHPC早期收缩较大,在组合桥面板界面约束下会产生较高次内力,存在开裂的风险,进而引发结构的安全和耐久性问题。为此,基于实际工程背景,对含湿接缝的组合桥面板收缩效应开展90 d的自然环境... 正交异性钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板中UHPC早期收缩较大,在组合桥面板界面约束下会产生较高次内力,存在开裂的风险,进而引发结构的安全和耐久性问题。为此,基于实际工程背景,对含湿接缝的组合桥面板收缩效应开展90 d的自然环境下常温养护静置监测研究,考察组合桥面板UHPC收缩及其引发的次内力发展及分布规律,探究龄期差对湿接缝区域收缩效应发展的影响特点;建立板壳实体有限元模型,通过多模型线性叠加的方法来模拟组合桥面板湿接缝浇筑前后的收缩效应。试验和有限元分析结果表明:在炎热潮湿的养护环境下,UHPC收缩发展经历了早期膨胀、初凝硬化后快速收缩、缓慢收缩以及稳定4个阶段;UHPC在浇筑后约6 h初凝硬化,以此刻应变为参照测得前72 h收缩量约为700×10^(-6),在此期间测得钢板翼缘最大压应变约为78×10^(-6);UHPC收缩在靠近桥面板边缘区域更大,靠近板中心区域更小;湿接缝处在初凝硬化后测得的收缩量比周边区域更小,湿接缝与周边连接完好,收缩引发的UHPC拉应力在湿接缝附近有增加的趋势。研究结果可为含湿接缝组合桥面收缩研究积累监测数据和分析基础。 展开更多

关键词 桥梁工程 钢-uhpc组合桥面 应变监测 收缩效应 湿接缝 常温养护

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钢-超薄UHPC轻型组合桥面短钢筋连接件抗剪性能研究 被引量：19

12

作者 邵旭东 张瀚文 +2 位作者 李嘉 曹君辉 甘屹东 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期39-51,共13页

为解决钢-超薄UHPC轻型组合桥面板由于UHPC层过薄而难以采用常规剪力连接件的问题,提出一种新型剪力连接件-短钢筋连接件。通过静力推出试验以及疲劳推出试验对短钢筋连接件的抗剪性能进行初步研究。静力推出试验结果表明:①该试验存在... 为解决钢-超薄UHPC轻型组合桥面板由于UHPC层过薄而难以采用常规剪力连接件的问题,提出一种新型剪力连接件-短钢筋连接件。通过静力推出试验以及疲劳推出试验对短钢筋连接件的抗剪性能进行初步研究。静力推出试验结果表明:①该试验存在焊缝剪断和UHPC局部破坏(短钢筋拔出)两种破坏模式;②短钢筋连接件承载力随着焊缝长度增加而提高;③短钢筋连接件抗剪承载力高于栓钉,略低于钢筋网焊接件。疲劳推出试验结果表明:80MPa剪应力幅下,3个试件疲劳寿命分别为194.2、271.0、195.8万次,去掉最大值,剩余两者平均疲劳寿命为195万次,略低于规范相应的200万次。通过Miner-Palmgren线性累积损伤理论对不同应力幅下的疲劳次数转化,可得200万次疲劳下的剪应力幅为79.6MPa。仿真结果表明:在纵横向间距200mm×200mm布置方式下,两类疲劳细节(连接件位置与钢顶板位置)均能够满足抗剪疲劳设计要求。文章研究成果可为今后实桥应用提供理论依据。 展开更多

关键词 桥梁工程 钢-uhpc轻型组合桥面 推出试验 剪力连接件 疲劳试验

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红河特大桥主桥总体设计及关键技术 被引量：10

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作者 徐茂 陈飞 《世界桥梁》 北大核心 2022年第5期1-6,共6页

云南红河特大桥主桥为主跨700 m的简支钢箱加劲梁悬索桥,主缆跨径布置为(310+700+175)m。加劲梁采用宽29.5 m流线型扁平钢箱梁;主跨主缆为平面体系,垂跨比1/10、中心横向间距27.0 m,采用预制平行钢丝索股(PPWS)法架设,由85根127丝∅5.0 m... 云南红河特大桥主桥为主跨700 m的简支钢箱加劲梁悬索桥,主缆跨径布置为(310+700+175)m。加劲梁采用宽29.5 m流线型扁平钢箱梁;主跨主缆为平面体系,垂跨比1/10、中心横向间距27.0 m,采用预制平行钢丝索股(PPWS)法架设,由85根127丝∅5.0 mm索股组成;建水岸、元阳岸桥塔均采用钢筋混凝土门式塔,塔柱为矩形空心薄壁断面,分别高181.286 m、120.486 m;两岸锚碇分别采用框架式重力锚碇和实腹式重力锚碇。针对建水岸深厚覆盖层下岩溶发育区地质勘察,在传统的地质钻探、物探基础上,增加陆地声纳、孔间CT、孔内成像等手段详细查明岩溶发育形态,以确定主墩位置和基础形式;钢箱加劲梁采用正交异性钢板-UHPC层组合桥面设计以延长桥面铺装的使用寿命;建水岸浅埋式锚碇软弱地质区域基础采用刚性桩复合地基特殊设计以使锚碇基础整体共同协调受力。 展开更多

关键词 悬索桥 钢箱梁 桥塔 锚碇 岩溶地质勘察 钢-uhpc组合桥面 复合地基 桥梁设计

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