全焊接空间异型钢桁-桁拱非对称组合结构桥梁的创新技术和应用

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1、全焊接空间异型钢桁-桁拱非对称组合结构桥梁的创新技术和应用一、立项背景城市路桥建设中，大型桥梁与道路设计相互影响和制约。桥梁结构高度控制着路线的纵断面要素;大跨径桥梁对道路平曲线指标也有较高要求:主桥位的平面线形宜为直线。可在寸土寸金的城市里，提高道路平、纵断面线形指标，受桥梁两岸场地条件和征地困难影响，矛盾突出。二、项目简介本项A属于桥涵工程技术研究应用。棊于城市交通设施的复杂建设条件，综合考虑场地条件、线路规划、交通功能、景观定位和施工技术等多方面要求，创新提出了“大跨度连续空间异型全焊钢桁梁-桁拱非对称组合结构”桥梁方案，依托应用工程进行

2、了系列关键技术研宄。主要成果：1、提出新型“大跨度连续空间异型全焊钢桁架-桁拱非对称组合结构”桥梁，主跨采用下承式桁拱组合体系，能显著提升桥梁跨越能力;边跨采用桁梁结构，具有较大的平弯线形桥面抗扭转能力;全焊接工艺便于异型钢桁构件的现场安装。新型结构只有较小结构高度和较大整体刚度，可降低对道路纵曲线的影响、局部适应道路平曲线形，建筑效果突出。2、针对钢桁桥全焊工艺，研宂拓展Y焊接仿真分析方法，探究Y焊接残余应力的影响因素及其对疲劳强度的具体影响程度，保证了异型仝焊钢桁桥的安仝性。钢桥疲劳寿命分析采用概率论方法建立了钢桥随机疲劳设计荷载反应谱。研

3、发了针对钢桁结构与ANSYS核心软件的接UI程序，方便准确计算施工中焊接残余应力以及变形、影响因素及其对疲劳强度的影响程度。3、自主研发应用的新型自锁式球钢抗震阻尼支座，具有地震下结构体系自动转换，形成多制动墩共同分担地震水平力的功能及设计方法。有效提高桥梁抗震能力，大幅降低下部基础的工程量，并可延长桥梁一联长度，减少伸缩缝，降低噪音，提高行车舒适度。其性能指标上优于国内外同类抗震支座。4、研发了新型长效性钢桥面铺装结构，首次建立实桥铺装的长期健康监测系统。采用铺装与钢结构变形相协调机制的设计理念，研发丫适合重载、人纵坡钢桥面的SMA+EA等三

4、种典型复合铺装结构，及各自适用范围。典型铺装的性价比高，己在各地推广应用。研宄获得授权专利5项（发明2项），发表论文20篇（ET收录3篇），行业标准2项，技术成果水平达到国际先进水平。成果己应用于上海昌吉东路人桥等建设工程，取得良好的经济和社会效益。成果具有广泛的应用前景.三、科学技术内容及创新点1、提出新型桥梁方案“大跨度连续空间异型全焊钢桁梁-桁拱组合结构”桥梁是一种可降低对道路平纵曲线指标影响、局部适应道路平曲线形、具有较小结构高度和较人跨越能力新型桥梁，其结构布置与功能要求紧密匹配:边孔采用下承式钢桁梁结构，可有效抵抗道路平弯线形产生的

5、桥面扭转效应;主孔采用下承式桁架拱结构，在不增加单位面积用钢量的情况下能显著提升桥梁跨越能力;组合在一起的两跨连续结构，在降低跨中正弯矩的同吋，边跨的抗扭刚度也进一步得到增强;全焊接工艺便于异型钢桁构件的现场安装。该桥型建设周期短，施工方便，造价经济，对场地适应性强，建筑景观效果好，经济和社会效益突出。2、钢桥焊接残余应力定量仿真抗疲劳设计研究木项目对异型组合桥梁的关键部位和节点进行了理想状态应力和焊接残余应力的仿真分析。研究了施工过程中钢结构焊接残余应力的分布、影响因素、及其对钢桥疲劳寿命的具体影响。推动这一技术从定性分析到定量分析，取得进一

6、步发展。采用概率论方法建立了桥梁随机疲劳设计荷载反应谱。研发了针对钢桁结构与ANSYS核心软件的接口程序，可作为钢桥焊接影响分析的通用工只。3、研发并应用新型自锁式抗震阻尼支座多跨连续桥梁的抗震设计一般多采用制动墩控制法，制动墩要承枳整联上部结构的大部分水平惯性力，基础工程用量大。新型自锁式球钢抗震阻尼支座，常态作用下能正常发挥纵向滑动支座功能，在罕遇地震或大制动力作用下能瞬时转化为固定支座，使多个桥墩井同分担纵桥向水平力，因此能有效提高桥梁整体抗震能力，降低制动墩的下部和基础工程量;可延长桥梁连续长度，减少伸缩缝数量，减少跳车和噪音，提高行车

7、舒适度。新型（球钢型自锁式）抗震支座主要由两部分构成:速度锁定器装置和球钢支座。产品在转角、最大锁定力和位移量等指标上优于国内外同类抗震支座。研发的产品体系具有很好的创新性、实用性和经济性。4、长效性钢桥面铺装研究创新提出“沥青铺装层和钢结构的组合变形相协调”设计框架。研究了新型钢桥面铺装排水及防水粘结体系设计。开展彩色路面材料关键技术性能研宄。研发出“重载、大纵坡”的“SMA+EA”等三种典型长效性钢桥面沥青铺装结构，及各自适用范围。首次进行了钢桥面铺装实桥试验，并建立了铺装结构的长效健康监测系统，为实测气候、荷载对铺装的长期影响提供条件。!

8、1!、应用情况项目系列研宄成果在嘉定昌吉东路大桥工程中得到全面应用。此外，“自锁式抗震阻尼支座”研发的各种支座成果还应用在上海S6高架桥、四川成灌铁路