株洲枫溪大桥关键技术创新.ppt

株洲枫溪大桥关键技术创新株洲枫溪大桥关键技术创新主要内容主要内容3.3.纤维增强复合材料缠包带纤维增强复合材料缠包带2.2.钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面轻型组合桥面1. 1. 概述概述21. 1. 概述概述枫溪大桥是株洲市河西城区与河东枫溪新城、航空新城之间的快枫溪大桥是株洲市河西城区与河东枫溪新城、航空新城之间的快速过江通道速过江通道, , 也是株洲市第六座跨越湘江的大桥也是株洲市第六座跨越湘江的大桥. .株洲市株洲市株洲枫溪大桥株洲枫溪大桥株洲枫溪大桥株洲枫溪大桥北京北京株洲市株洲市31. 1. 概述概述vv桥型布置桥型布置桥型布置桥型布置 主桥主桥:345+300+345m:345+300+345m双塔单跨自锚式悬索桥双塔单跨自锚式悬索桥 主跨采用钢主跨采用钢-UHPC-UHPC组合桥面钢箱梁组合桥面钢箱梁 边跨加劲梁及锚跨采用混凝土结构边跨加劲梁及锚跨采用混凝土结构 混凝土箱梁钢箱梁 混凝土箱梁 f/l=1/5f/l=1/541. 1. 概述概述vv主塔及基础主塔及基础主塔及基础主塔及基础vv门式塔造型门式塔造型门式塔造型门式塔造型, , , ,北塔高北塔高北塔高北塔高97.4m,97.4m,97.4m,97.4m,南塔南塔南塔南塔高高高高102.4m102.4m102.4m102.4mvv塔柱分为上、下塔柱塔柱分为上、下塔柱塔柱分为上、下塔柱塔柱分为上、下塔柱, , , ,上下塔柱上下塔柱上下塔柱上下塔柱间设间设间设间设4m4m4m4m的变截面段的变截面段的变截面段的变截面段vv上横梁断面尺寸：上横梁断面尺寸：上横梁断面尺寸：上横梁断面尺寸：54.5m54.5m54.5m54.5mvv下横梁断面尺寸：下横梁断面尺寸：下横梁断面尺寸：下横梁断面尺寸： 65.5m 65.5m 65.5m 65.5mvv承台纵横向尺寸：承台纵横向尺寸：承台纵横向尺寸：承台纵横向尺寸：1413.2m,1413.2m,1413.2m,1413.2m,高高高高4.4m4.4m4.4m4.4mvv桩基础直径：桩基础直径：桩基础直径：桩基础直径：2.2m2.2m2.2m2.2m51. 1. 概述概述vv钢钢钢钢-UHPC-UHPC-UHPC-UHPC组合桥面加劲梁组合桥面加劲梁组合桥面加劲梁组合桥面加劲梁vv钢梁高钢梁高钢梁高钢梁高3.5m,3.5m,3.5m,3.5m,梁宽梁宽梁宽梁宽32m,32m,32m,32m,横隔板间距横隔板间距横隔板间距横隔板间距3.0m3.0m3.0m3.0mvv钢加劲梁总长钢加劲梁总长钢加劲梁总长钢加劲梁总长298298298298米米米米, , , ,共共共共27272727个梁段个梁段个梁段个梁段vv钢箱梁上铺钢箱梁上铺钢箱梁上铺钢箱梁上铺UHPCUHPCUHPCUHPC超高性能混凝土超高性能混凝土超高性能混凝土超高性能混凝土, , , ,与顶板形成组合桥面与顶板形成组合桥面与顶板形成组合桥面与顶板形成组合桥面61. 1. 概述概述vv钢钢钢钢-UHPC-UHPC-UHPC-UHPC轻型组合桥面轻型组合桥面轻型组合桥面轻型组合桥面50mm沥青混凝土50mmUHPC薄层14mm钢面板8mmU肋13焊钉10mm钢筋网71. 1. 概述概述vv缆吊系统缆吊系统缆吊系统缆吊系统 主缆采用主缆采用33-9133-915.15.1镀锌镀锌-5%-5%铝铝- -混合稀土合金高强平行钢丝混合稀土合金高强平行钢丝 吊索采用吊索采用1670MPa1670MPa级平行钢丝缠包后热挤级平行钢丝缠包后热挤HDPE HDPE 主索鞍、散索套和索夹采用全铸结构主索鞍、散索套和索夹采用全铸结构81. 1. 概述概述vv施工特点施工特点vv枫溪大桥采用先梁后缆的施工方法枫溪大桥采用先梁后缆的施工方法. .施工时首先将主梁顶推施工时首先将主梁顶推到位到位, ,然后挂主缆、吊索然后挂主缆、吊索, ,完成体系转换完成体系转换vv顶推施工时顶推施工时, ,采用步履式顶推系统采用步履式顶推系统, ,可实时监测箱梁偏位、可实时监测箱梁偏位、各支点受力各支点受力, ,相对于拖拉式顶推工艺相对于拖拉式顶推工艺, ,临时墩的结构优化较临时墩的结构优化较大大, ,更为安全更为安全步步履履式式顶顶推推施施工工步步骤骤91. 1. 概述概述vv钢箱梁顶推施工现场钢箱梁顶推施工现场首段钢梁顶推首段钢梁顶推钢导梁到达临时墩钢导梁到达临时墩顶推完成顶推完成, ,施工砼加劲施工砼加劲梁、锚跨及梁、锚跨及钢混结合段钢混结合段10主要内容主要内容3.3.纤维增强复合材料缠包带纤维增强复合材料缠包带2.2.钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面轻型组合桥面1. 1. 概述概述113.1 3.1 钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面轻型组合桥面正交异性钢桥面存在铺装易损坏和钢结构易出现疲劳开裂的问题正交异性钢桥面存在铺装易损坏和钢结构易出现疲劳开裂的问题在正交异性钢桥面上焊接栓钉、铺设钢筋网、浇筑UHPC层形成组合桥面,局部刚度大幅提高,可有效解决桥面铺装破损及钢结构疲劳开裂问题！车轮作用桥面局部变形示意钢-UHPC组合桥面正交异性钢桥面123.1 3.1 钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面轻型组合桥面1 13 34 4钢钢- -UHPUHPC C轻轻型组型组合桥合桥面应面应用研用研究究足尺模型静力试验足尺模型静力试验2 2足尺模型疲劳试验足尺模型疲劳试验3 3钢钢-UHPC-UHPC结合面抗剪设计结合面抗剪设计4 4UHPCUHPC接缝研究接缝研究5 5钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构设计轻型组合桥面结构设计1 1UHPCUHPC施工工艺流程施工工艺流程1 16 613钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构设计轻型组合桥面结构设计顶板顶板14mm14mm钢板钢板+UHPC+UHPC层层50 mm,50 mm,沥青混凝土铺装厚沥青混凝土铺装厚50 mm50 mm UHPC UHPC层内钢筋采用层内钢筋采用10mmHRB40010mmHRB400级钢筋级钢筋 栓钉尺寸栓钉尺寸 1335 mm, 1335 mm,布置间距布置间距150150 mm 150150 mm 轻型轻型组合桥面组合桥面沥青铺装层UHPC层（100年）钢筋网及焊钉14钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构设计轻型组合桥面结构设计1 13 34 4n 局部计算UHPCUHPC层层: :实体单元实体单元板壳元板壳元2 2UHPCUHPC层纵横向拉应力层纵横向拉应力1 1正交异性钢桥面板疲劳应力点正交异性钢桥面板疲劳应力点15钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构设计轻型组合桥面结构设计1 13 34 4桥面钢结构桥面钢结构拉拉应力应力峰值计算结果峰值计算结果位置位置应力应力方向方向拉应力拉应力/MPa/MPa纯钢梁组合梁降幅降幅%面板a横桥向145.0022.3784.684.6面板b横桥向122.4213.0089.489.4纵肋cU肋腹板斜向47.5923.0651.551.5横隔d主应力横隔e主应力101.2881.7819.319.3纵肋底f纵桥向80.4752.89 34.334.3n 局部计算桥面钢结构桥面钢结构拉拉应力应力峰值最大降幅达峰值最大降幅达89.4%89.4%！16钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构设计轻型组合桥面结构设计桥面钢结构桥面钢结构压压应力应力峰值计算结果峰值计算结果位置位置应力应力方向方向压压应力应力/MPa/MPa纯钢梁组合梁降幅降幅%面板a横桥向-146.18-15.0089.7面板b横桥向-142.72-35.1175.4纵肋cU肋腹板斜向-66.65-39.5740.6横隔d主应力横隔e主应力-187.33-127.5631.9纵肋底f纵桥向-39.21-21.98 43.9n 局部计算桥面钢结构桥面钢结构压压应力应力峰值最大降幅达峰值最大降幅达89.7%89.7%！17钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构设计轻型组合桥面结构设计1 13 34 4UHPCUHPC层拉应力层拉应力峰值计算结果峰值计算结果位位 置置应力应力方向方向组合桥面拉应力组合桥面拉应力（MPaMPa）最大值最大值最小值最小值1横桥向11.756.912横桥向5.244.423横桥向7.403.584纵桥向9.40 6.90 n 局部计算UHPCUHPC层拉层拉应力应力峰值峰值最大为最大为11.75MPa11.75MPa！18足尺模型静力试验足尺模型静力试验1 13 34 4模型的纵向长度为：模型的纵向长度为：1200mm+2800mm+1200mm=5200mm,1200mm+2800mm+1200mm=5200mm,横向宽度为：横向宽度为：7600mm=4200mm,7600mm=4200mm,钢顶板厚度钢顶板厚度14mm,14mm,横隔板厚度横隔板厚度16mm.16mm.n 试验模型构造19足尺模型静力试验足尺模型静力试验1 13 34 4模型试验加载共分为模型试验加载共分为1010个工况个工况, ,其中跨中和支点断面各其中跨中和支点断面各5 5个个, ,车轮的中心分别位于车轮的中心分别位于3#3#、4#4#肋间肋间,4#,4#肋左肋左,4#,4#肋中肋中,4#,4#肋肋右右,4#,4#、5#5#肋间肋间n 试验加载工况a跨中断面b支点断面20足尺模型静力试验足尺模型静力试验1 13 34 4关注关注钢结构钢结构6 6个个疲劳细节疲劳细节的应力水平：的应力水平：细节细节1414均为连接焊缝的焊趾位置；均为连接焊缝的焊趾位置；细节细节5 5为横隔板上的弧形切口；为横隔板上的弧形切口；细节细节6 6为加劲肋底为加劲肋底n 试验关注位置21足尺模型静力试验足尺模型静力试验1 13 34 4桥面钢结构应力桥面钢结构应力峰值试验结果峰值试验结果位置位置应力应力（拉（拉+ +压压- -）/MPa/MPa纯钢梁组合梁降幅降幅%细节1-1671789.989.9细节2582065.665.6细节3431565.165.1细节5392730.830.8细节6763751.151.1UHPC-3.37 34.334.3轻型组合桥面轻型组合桥面大幅降低大幅降低了钢箱梁正交异了钢箱梁正交异性性钢桥面板钢桥面板6 6个主要疲劳细节处的应力个主要疲劳细节处的应力！22足尺模型疲劳试验足尺模型疲劳试验1 13 34 4平面图立面图n 足尺试验模型构造支座支座加载点支座支座23足尺模型疲劳试验足尺模型疲劳试验1 1A-A截面4 4n 足尺试验模型构造24剪力钉间距剪力钉间距足尺模型疲劳试验足尺模型疲劳试验4 4n 试验情况剪力钉和钢筋布置剪力钉和钢筋布置桥盒与动位移计桥盒与动位移计疲劳试验静载疲劳试验静载图图25足尺模型疲劳试验足尺模型疲劳试验1 13 34 4n 疲劳试验结果疲劳试验中疲劳试验中, ,控制弧形切口边缘的主拉应力幅为控制弧形切口边缘的主拉应力幅为68.2MPa,68.2MPa,即为即为1.01.0倍的实桥设计疲劳应力幅倍的实桥设计疲劳应力幅. .结果表明结果表明, ,在经历在经历592592万次疲劳循环万次疲劳循环后后, ,圆弧切口处未出现任何疲劳裂纹圆弧切口处未出现任何疲劳裂纹. .经历经历592592万次疲劳循环后万次疲劳循环后, ,足尺模型的其他疲劳细节和足尺模型的其他疲劳细节和UHPCUHPC层层均未出现疲劳开裂现象均未出现疲劳开裂现象, ,模型的刚度也无明显衰减模型的刚度也无明显衰减, ,表明在设计荷表明在设计荷载作用下载作用下, ,钢钢-UHPC-UHPC轻型组合桥面结构的抗疲劳寿命至少为轻型组合桥面结构的抗疲劳寿命至少为592592万万次次. .26钢钢-UHPC-UHPC结合面抗剪设计结合面抗剪设计1 13 34 4n 推出试验模型尺寸UHPCUHPC板板的的厚厚度度为为45-50mm,45-50mm,配配置置5055mm5055mm直直径径8mm8mm的的冷冷拔拔带带肋肋钢钢筋筋网网, ,工工字字钢钢腹腹板板、翼翼板板及及顶顶板板厚厚度度均均为为12mm。