UHPC-NC充填式窄幅钢箱连续组合梁桥设计与数值分析

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作者 檀新宁 郑艳 +1 位作者 祝俊祥 莫时旭 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期489-503,共15页

为了探究UHPC-NC-充填式窄幅钢箱组合结构用于连续梁负弯矩区的实际效果,对某城市(45+60+45)m连续组合梁高架桥进行整体设计。采用生死单元法模拟施工阶段,对一根边梁的负弯矩区30 m节段进行ABAQUS精细化局部建模,分析结构全过程受力特... 为了探究UHPC-NC-充填式窄幅钢箱组合结构用于连续梁负弯矩区的实际效果,对某城市(45+60+45)m连续组合梁高架桥进行整体设计。采用生死单元法模拟施工阶段,对一根边梁的负弯矩区30 m节段进行ABAQUS精细化局部建模,分析结构全过程受力特点及破坏机制。结果表明:UHPC层高度、配筋率与组合梁抗裂性能、极限承载能力基本呈线性正相关,UHPC-NC翼板组合梁开裂弯矩比NC翼板组合梁增加了40.85%,极限荷载提升了19.08%。充填混凝土使组合梁在腹板局部屈曲后仍不丧失承载能力,表现出延性良好的弯曲破坏,但过大的充填量会降低截面弹性中和轴高度,不利于翼板受力进而影响组合梁承载能力,综合考虑充填高度以腹板高度的20%~30%为宜。 展开更多

关键词 窄幅钢箱组合梁 组合梁设计 数值分析 超高性能混凝土(uhpc) 充填混凝土

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体外索钢箱-混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

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作者 张南 周奇 洪英维 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期48-54,共7页

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱... 钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2.8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29.35%,承载力提高34.67%,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。 展开更多

关键词 体外索 钢箱-混凝土组合连续梁 非线性结构性能

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部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩下抗剪强度

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作者 杨彬 郑艳 +1 位作者 莫时旭 檀新宁 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第19期8186-8192,共7页

为研究部分充填式窄幅钢箱-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁在负弯矩下的裂缝开展、局部屈曲和竖向抗剪强度,对5根不同UHPC翼板层厚和钢箱不同充填高强混凝土(high strength concrete,HSC)高度的组合梁试... 为研究部分充填式窄幅钢箱-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁在负弯矩下的裂缝开展、局部屈曲和竖向抗剪强度,对5根不同UHPC翼板层厚和钢箱不同充填高强混凝土(high strength concrete,HSC)高度的组合梁试件进行反置正向加载,得到了试件在加载过程中的破坏过程、荷载-裂缝宽度曲线、荷载-跨中挠度曲线、跨中应变分布和腹板应力应变等并进行分析。结果表明:相比于普通混凝土(normal concrete,NC)翼板试件,半UHPC和全UHPC翼板试件其抗剪承载力提升不大,仅8.3%和11.6%;相比于未充填试件,半充填和全充填试件其抗剪承载力分别提升了61.7%和87.2%。用UHPC替换部分NC翼板后试件能有效地控制裂缝发展,钢箱内充填HSC能有效地减小腹板局部屈曲。考虑翼板、钢梁和充填HSC对抗剪承载力的贡献,通过分项叠加法确定试件的抗剪承载力计算方法,能较准确地计算试件的抗剪承载力。 展开更多

关键词 钢-混凝土组合梁 充填式窄幅钢箱 uhpc 负弯矩 抗剪强度

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窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析 被引量：2

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作者 黄荆 莫时旭 +1 位作者 刘晓贝 郑艳 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期15-22,共8页

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝... 为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。 展开更多

关键词 组合结构 窄幅钢箱连续组合梁 有限元模拟 超高性能混凝土

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薄壁钢箱混凝土短柱的弱约束效应

5

作者 王欢 康玲 +2 位作者 陈明 邹圻 牟廷敏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期162-170,共9页

为研究薄壁钢箱混凝土的弱约束效应,开展了9个薄壁钢箱混凝土短柱轴压试验和6个圆形钢管混凝土、普通钢筋混凝土短柱对照组试验,获得了构件破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载能力、组合强度、轴压刚度、截面应变分布等力学行为。与圆... 为研究薄壁钢箱混凝土的弱约束效应,开展了9个薄壁钢箱混凝土短柱轴压试验和6个圆形钢管混凝土、普通钢筋混凝土短柱对照组试验,获得了构件破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载能力、组合强度、轴压刚度、截面应变分布等力学行为。与圆形钢管混凝土、普通钢筋混凝土构件进行对比分析,系统阐明了薄壁钢箱对混凝土的弱约束效应、薄壁钢箱与混凝土的变形协调关系。基于薄壁钢箱对混凝土强度的提升贡献,建立了考虑弱约束效应的薄壁钢箱混凝土短柱轴压承载力计算方法。结果表明:极限承载力和轴压刚度随含钢率、约束效应系数的增大而增大,随钢板宽厚比的增大而减小;弱约束效应下,薄壁钢箱在30%~40%极限荷载时局部鼓曲,此后钢箱与混凝土出现变形不协调现象,混凝土达到极限状态时呈脆性压溃,截面有效承压面积减小、下降段陡峭、承载力下降迅速,但后期依靠钢箱维持承载而延性较好;矩形钢箱混凝土和圆形钢管混凝土在小含钢率情况下,弹性、弹塑性阶段的力学行为相似、极限承载力和轴压刚度相近,但圆形截面呈延性破坏且下降段约束效应优于矩形截面;薄壁钢箱混凝土比普通钢筋混凝土承载能力提升约15%、轴压刚度提升约5%,且施工无需绑扎钢筋和安拆模板,在结构方案设计时具备竞争优势与潜力。所提承载力计算方法经验证精度可靠,可为薄壁钢箱混凝土结构设计提供指导。 展开更多

关键词 薄壁钢箱混凝土 组合结构 弱约束效应 变形协调关系 轴压试验

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大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计 被引量：21

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作者 潘友强 郭忠印 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期840-847,共8页

采用三阶段力学分析方法对崇启大桥大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装受力特点进行分析,结合崇启大桥的使用环境和国内钢桥面主要铺装类型的调研,推荐双层环氧沥青铺装作为崇启大桥的钢桥面铺装方案.针对崇启大桥大跨径连续钢箱梁桥面铺装的... 采用三阶段力学分析方法对崇启大桥大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装受力特点进行分析,结合崇启大桥的使用环境和国内钢桥面主要铺装类型的调研,推荐双层环氧沥青铺装作为崇启大桥的钢桥面铺装方案.针对崇启大桥大跨径连续钢箱梁桥面铺装的受力特点,进行了崇启大桥钢桥面铺装关键材料及性能、防水黏结层性能以及钢桥面铺装组合结构疲劳性能研究,同时从崇启大桥桥面铺装疲劳耐久性角度对富沥青环氧沥青混凝土进行了研究.结果表明:铺装下层采用富沥青环氧沥青混凝土能够更好地满足崇启大桥钢桥面铺装的性能要求. 展开更多

关键词 连续钢箱梁 钢桥面铺装 三阶段力学分析 富沥青环氧沥青混凝土 组合结构性能

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钢管混凝土斜塔斜拉桥设计 被引量：25

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作者 吴巨军 郑江敏 刘山林 《世界桥梁》 北大核心 2020年第2期6-9,共4页

金寨长征大桥主桥为(80+100)m斜塔斜拉桥。桥塔采用钢管混凝土组合结构,在钢管内部设置钢筋笼、钢管内壁焊接PBL纵向加劲肋及环向加劲肋,并灌注高性能混凝土,基础采用钻孔灌注桩;主梁采用钢箱结构;斜拉索呈扇形布置在中央分隔带内,单索... 金寨长征大桥主桥为(80+100)m斜塔斜拉桥。桥塔采用钢管混凝土组合结构,在钢管内部设置钢筋笼、钢管内壁焊接PBL纵向加劲肋及环向加劲肋,并灌注高性能混凝土,基础采用钻孔灌注桩;主梁采用钢箱结构;斜拉索呈扇形布置在中央分隔带内,单索面双排布置,斜拉索采用镀锌高强平行钢丝束,外层护套表面设置螺旋线以抑制风雨振;塔、墩、梁处钢-混结合段采用剪力钉、PBL连接键等,形成塔、墩、梁固结的约束体系。主桥采用临时墩辅助下的钢箱节段拼装方法施工。利用有限元软件对主桥进行整体结构计算,结果表明主桥的钢管混凝土桥塔、主梁、斜拉索应力均满足规范要求。 展开更多

关键词 斜拉桥 斜塔 钢管混凝土桥塔 钢箱梁 高性能混凝土 组合结构 桥梁设计

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深中通道泄洪区非通航孔桥主梁设计 被引量：3

8

作者 张卫红 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期117-122,共6页

深中通道泄洪区非通航孔桥总长6.05 km,分布于伶仃洋大桥及中山大桥2座通航孔桥两侧。泄洪区非通航孔桥采用等跨连续梁布置,4~6跨一联。主梁设计过程中,首先进行110、120、130 m三种跨径方案比选,确定采用最经济的110 m跨径方案。然后... 深中通道泄洪区非通航孔桥总长6.05 km,分布于伶仃洋大桥及中山大桥2座通航孔桥两侧。泄洪区非通航孔桥采用等跨连续梁布置,4~6跨一联。主梁设计过程中,首先进行110、120、130 m三种跨径方案比选,确定采用最经济的110 m跨径方案。然后针对结构形式,提出预应力混凝土梁、钢-混组合梁和钢箱梁3种方案,从力学性能、经济性和施工风险等方面综合考虑,最终推荐采用钢箱梁方案。钢箱梁采用外形简洁流畅的封闭式断面,有利于后期维养;考虑全线景观效果,主梁高度取4 m,高跨比为1/27.5;横隔板间距取2.5 m,采用实腹式横隔板和框架式横肋的组合式设计,使箱室内部通透性更好;钢箱梁采用Q420qD钢和Q345qD钢2种材料。钢箱梁施工采用适合海上长大桥梁的大节段预制+现场拼装的施工方案。 展开更多

关键词 连续梁桥 预应力混凝土梁 钢-混组合梁 钢箱梁 封闭式断面 方案比选 结构设计

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常泰长江大桥主航道桥索塔交叉锚固体系制造关键技术 被引量：5

9

作者 蒋伟平 魏兆桢 王灿 《世界桥梁》 北大核心 2024年第6期43-48,共6页

常泰长江大桥主航道桥为主跨1208 m的钢桁梁斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔。桥塔上塔柱采用钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构,内设多组钢锚箱与索导管形成交叉锚固体系。针对索塔交叉锚固体系钢锚箱及锚孔空间位置与斜交角度... 常泰长江大桥主航道桥为主跨1208 m的钢桁梁斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔。桥塔上塔柱采用钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构,内设多组钢锚箱与索导管形成交叉锚固体系。针对索塔交叉锚固体系钢锚箱及锚孔空间位置与斜交角度精确定位难度大、分段式索导管精确定位与同心度要求高等制造难点,在上塔柱制造过程中的零件下料、板单元制作、块体拼焊、块体水平预拼装工序环节,采用参数化建模、对称交替小线能量多层多道焊接工艺、块体整体机加工、专用测量工装定位等关键技术,对钢锚箱、锚孔及索导管空间位置与斜交角度进行精准控制,实现了全桥钢塔77个块体共1150个交叉锚固体系特征点的高精度定位(偏差值≤5 mm),有效保证了索塔交叉锚固体系的制造精度。 展开更多

关键词 斜拉桥 桥塔 钢箱-核芯混凝土组合结构 交叉锚固体系 制造精度 控制技术

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常泰长江大桥主航道桥桥塔方案研究 被引量：30

10

作者 秦顺全 张金涛 +2 位作者 陆勤丰 傅战工 张锐 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期1-9,共9页

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m的公铁合建双塔斜拉桥,由于跨度和主梁自重均较大,该桥桥塔具有塔高、体量大、索力大、塔端锚固构造及施工较为复杂的特点。根据桥塔结构特点,开展桥塔方案、索塔锚固方案等一系列研究,创造性地提出采... 常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m的公铁合建双塔斜拉桥,由于跨度和主梁自重均较大,该桥桥塔具有塔高、体量大、索力大、塔端锚固构造及施工较为复杂的特点。根据桥塔结构特点,开展桥塔方案、索塔锚固方案等一系列研究,创造性地提出采用钢混混合空间钻石型桥塔(简称SCDT)和钢箱核芯混凝土组合索塔锚固结构(简称SCAS)。空间钻石型桥塔将平面钻石形桥塔方案的中、下塔柱沿纵向分解形成框架结构,能大幅提高桥塔纵向刚度及斜拉索利用效率、极大地减小桥塔在施工和使用期可能出现的非受力方向开裂风险。钢箱核芯混凝土组合索塔锚固结构将核芯混凝土布置在截面中性轴位置,主要用于承受上塔柱的轴向压力,外围钢箱结构承受弯矩,该锚固结构能充分发挥钢和混凝土材料的结构力学性能,且景观效果好、传力途径明确、受力合理。 展开更多

关键词 斜拉桥 桥塔 空间钻石型桥塔 钢箱核芯混凝土组合结构 索塔锚固 受力机理 结构设计 施工方案

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常泰长江大桥主航道桥总体设计与方案构思 被引量：97

11

作者 秦顺全 徐伟 +4 位作者 陆勤丰 郑清刚 傅战工 苑仁安 孙建立 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期1-10,共10页

常泰长江大桥是一座集成高速公路、城际铁路、普通公路三种交通运输方式的大跨度桥梁。三种交通功能在桥上采用相对独立的方式布置,最大限度地节约资源、保障安全、提升桥梁使用功能。为尽量减少桥梁建设对长江航运的影响,主航道桥采用... 常泰长江大桥是一座集成高速公路、城际铁路、普通公路三种交通运输方式的大跨度桥梁。三种交通功能在桥上采用相对独立的方式布置,最大限度地节约资源、保障安全、提升桥梁使用功能。为尽量减少桥梁建设对长江航运的影响,主航道桥采用主跨1176 m的斜拉桥跨越长江主航道。主跨1176 m的超大跨度斜拉桥建造充满技术挑战,设计中对斜拉桥结构体系、新型基础型式、新型桥塔结构及索塔锚固结构、恒载横向不对称结构行为等开展了系统研究,提出了温度自适应体系、台阶型沉井基础、空间钻石型桥塔、钢箱-核芯混凝土组合结构,较好地解决了超大跨度桥梁的建设难题。 展开更多

关键词 常泰长江大桥 大跨度斜拉桥 温度自适应体系 台阶型沉井基础 空间钻石型桥塔 钢箱-核芯混凝土组合结构 总体设计

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常泰长江大桥主航道桥索塔锚固构造研究 被引量：16

12

作者 张金涛 傅战工 +2 位作者 李镇 赵灿晖 张锐 《世界桥梁》 北大核心 2023年第5期97-103,共7页

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1176+490+142)m公铁合建双塔斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔,索塔锚固区采用钢箱-核芯混凝土组合结构,S4~S39号斜拉索锚固于核芯混凝土上。为实现索塔锚固区斜拉索竖向分力的有效传递,提出方... 常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1176+490+142)m公铁合建双塔斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔,索塔锚固区采用钢箱-核芯混凝土组合结构,S4~S39号斜拉索锚固于核芯混凝土上。为实现索塔锚固区斜拉索竖向分力的有效传递,提出方案A(钢齿块+剪力钉)、方案B[钢齿块(加肋)+剪力钉]、方案C(混凝土齿块)、方案D(钢锚箱+PBL剪力键)以及方案E(钢锚箱+承压板+剪力钉)共5种索塔锚固构造方案,从结构受力及施工工艺对5种方案进行比选,并采用模型试验及有限元分析对所选锚固构造方案进行验证。结果表明:方案E剪力钉受力分布均匀,剪力大小适中,且施工便捷,对于S7~S39号斜拉索,推荐采用方案E;对于斜拉索竖向角度较大的S4~S6号斜拉索,钢锚箱在构造和张拉空间上存在冲突,推荐采用方案C。方案E模型试验和有限元分析表明:结构应力、剪力钉受力及钢锚箱构造各板件应力均有安全储备,锚固构造处于线弹性状态,能满足规范及使用要求。 展开更多

关键词 斜拉桥 空间钻石型桥塔 钢箱-核芯混凝土组合结构 索塔锚固构造方案 受力机理 钢锚箱 剪力钉

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衢江大桥Y腿刚构系杆拱桥设计 被引量：8

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作者 杨光武 徐伟 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期57-60,共4页

衢江大桥主桥为Y腿刚构单拱肋系杆拱桥,主桥孔跨布置为(50+120+50)m,拱肋、边跨主梁与Y形主墩刚性连接,边、中跨主梁设牛腿相连,中跨100m主梁通过吊杆与主拱相连,拱肋为钢箱拱,拱趾设水平系杆。主要介绍主桥结构特点、结构分析和施工方法。

关键词 Y腿刚构 系杆拱 组合结构 预应力混凝土梁 箱形梁 钢箱拱 系杆索

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广州海心桥主桥设计 被引量：4

14

作者 杨勇 胡会勇 +1 位作者 乐小刚 周昱 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期119-126,共8页

广州海心桥是跨越珠江的人行景观桥,整体造型采用“琴鸣绢舞,岭南花舟”的概念,主桥采用拱跨198.152 m的曲梁斜拱中承式钢拱桥,拱梁固结。该桥共设置2条步道,二者在边跨部分平面呈分叉分幅布置,中跨合并成整幅,标准桥宽15 m。拱肋采用... 广州海心桥是跨越珠江的人行景观桥,整体造型采用“琴鸣绢舞,岭南花舟”的概念,主桥采用拱跨198.152 m的曲梁斜拱中承式钢拱桥,拱梁固结。该桥共设置2条步道,二者在边跨部分平面呈分叉分幅布置,中跨合并成整幅,标准桥宽15 m。拱肋采用二次抛物线的形式并向东倾斜10°,矢高57.95 m,矢跨比1/3.4,采用等高变宽圆端形箱形断面,拱肋桥面以下至拱脚范围采用超高性能混凝土(UHPC)包裹钢箱混凝土组合结构。主梁平面为半径129.1 m向东侧弯曲的曲线梁,中跨为单箱三室横向变高的钢箱梁,边跨为分幅单箱单室钢箱梁。吊杆采用GJ15-19挤压锚固钢绞线拉索,向心布置,共23根。拱肋插入水中拱座,下接20 m×20 m承台,并与其下的9根∅3 m型钢混凝土抗推桩共同抵抗水平推力。经计算,结构变形、刚度、人行舒适性及抗风、抗震、防撞性能均满足要求。该桥采用大节段整体吊装的快速化施工技术。 展开更多

关键词 中承式拱桥 人行桥 曲梁斜拱 uhpc包裹钢箱混凝土组合结构 型钢混凝土抗推桩 施工方案 桥梁设计

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