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某大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工

某大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工
某大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工

大跨度中承式钢管混凝土拱桥设计

大跨度中承式钢管混凝土拱桥设计 陈勇勤1,邢 燕2,杨洁琼1,胡亚琴1 (1.浙江省公路水运工程咨询公司,浙江杭州310004;2.大连市政设计院有限责任公司,辽宁大连116011) 摘 要:以大连市开发区滨海路四号桥为例,介绍大跨度中承式钢管混凝土拱桥的总体设计、平面静力分析、空间静力分析、稳定分析和施工工艺的要点。 关键词:拱桥;钢管混凝土结构;系杆拱;桥梁设计中图分类号:U444.22;TU528.59 文献标识码:A 文章编号:1671-7767(2007)03-0018-03 收稿日期:2007-02-01 作者简介:陈勇勤(1975-),女,工程师,1998年毕业于重庆交通学院桥梁工程系,工学学士,2001年毕业于重庆交通学院桥梁与隧道工程专业,工学硕士。 1 工程简介 大连开发区滨海路,是继大连市内滨海路之外 的又一条著名滨海景观旅游线路。滨海路四号桥位于这条旅游线路的中部,桥梁走向南北,背靠山峦,面临黄海。建设单位对该桥的景观要求极高,同时要求尽量降低造价,减少维修养护费用。该设计以美观、靓丽、新颖、独特为出发点,同时兼顾到实用经济、安全合理。该桥的自然条件如下。 (1)水文:桥址与海岸的距离为200m 左右,潮汐对该桥没有影响。 (2)气象:桥位紧靠黄海,历年最大风速为29m/s ,发生在4月;极大风速为48.7m/s ,发生在8 月。通常夏季盛行东南风,其它时节以西北风为主。8月平均最高气温为27.5℃,1月平均气温为-5.5℃,属寒冷地区。最大冻结深度0.5m 。 (3)地质:桥址处为沟谷,设计桥面和谷底的最 大高差约15m ,沟谷边坡坡度为1∶2,谷底为旱地。该地区石英岩广泛分布,地质钻孔由上至下依次为素填土、碎石、强风化石英岩、中风化石英岩。其中,中风化石英岩岩面较浅,岩层稳定,是良好的持力层。 综合考虑地质条件和周围景观环境,在方案设计中,共选择3个方案:自锚式悬索桥、V 形墩连续梁桥、中承式钢管混凝土拱桥。上述方案经开发区有关领导及专家讨论评审,最终选定主拱为160m 跨的中承式钢管混凝土拱桥,采用单索面、异型拱肋。桥面系采用三跨连续梁体系,桥梁全长180m ,主跨150m ,两边跨各15m 。滨海路四号桥布置示意见图1。 图1 滨海路四号桥布置示意 2 总体设计 2.1 主要设计技术标准 (1)桥面宽度:桥面总宽18.5m 。(2)设计速度:60km/h 。 (3)荷载标准:车辆荷载为公路-Ⅰ级;人群荷 载为2.5kN/m 2;温度影响力按年均升温15℃、降温25℃考虑;风载:基本风压强度取750Pa ;地震基本烈度为6度,按7度设防。2.2 拱肋 拱肋中段采用圆端形钢管混凝土[1],肋高1.5m 、宽3.2m 。拱轴线为二次抛物线,抛物线方程为 Y =6.6X 2 /1000(坐标原点位于拱顶中心线位置)。 拱肋两端为人字形,拱轴线为直线,采用直径为2m 的圆形钢管混凝土。中拱肋和边拱肋的拱轴线在相交处相切。 该中承式钢管混凝土拱桥计算跨径160m ,拱肋矢跨比1/4.32,矢高37.036m 。 8 1世界桥梁 2007年第3期

车速对大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动的影响分析

Technology&EconomyinAreasofCommunications (TEAC)2006年第3期(总第35期) 交通科技与经济 钢管混凝土结构早在19世纪80年代就已经出现,钢管混凝土技术最早是在前苏联、美国、日本以及西欧等国家得到较好的发展与应用。在我国,钢管混凝土材料已被广泛应用于建筑行业。在桥梁工程方面,钢管混凝土材料也被广泛采用,主要应用于大跨径拱桥,已经建成数量可观的钢管混凝土拱桥,在特殊情况下也被用为桥墩材料。 钢管混凝土组合材料,结合两种不同力学性质材料的优点,具有独特的工作特点:弹性工作而塑性破坏,承载力高而极限压缩变形大。其应力应变关系接近于钢材的性能。这种材料应用于拱桥,与钢筋混凝土拱桥相比,增大了拱桥的跨径,而且使桥梁结构轻盈,提高了桥梁的观赏性,这种桥型的优点在城市桥梁中表现的尤为突出。 随着国民经济的不断发展,交通量显著增长,车辆轴重不断加重,车辆数不断增加,车辆密度也随之提高,与此同时,对桥梁结构的稳定与振动性能的要求也随之提高。随着跨度的增大,研究人员开始对钢管混凝土拱桥的动力性能也进行研究,对移动荷载作用下桥梁与车辆的动态响应也十分关注,从古典的弹簧质点体系到现代车桥相互作用理论,已经进行了不少研究,提出了一个较为综合的模型来模拟桥梁与汽车共同作用组成的系统,但在实际应用时有一定的局限性。 1车桥耦合振动 在车辆动荷载作用下或者风力、地震、地面运动作用下,桥梁结构产生的振动会增大结构所受的内力,可能引起结构的局部疲劳损伤,或者会影响桥梁行车的舒适性与安全性,甚至使桥梁完全破坏。所以,桥梁的设计计算中都包含有车辆荷载动力作用的内容;对于大跨度的吊桥、斜拉桥以及大跨度的拱桥还需要通过理论计算和模型实验,来保证架设时 和建成后的动力稳定性、行车舒适性和安全性。 桥梁结构振动,是伴随着外作用输入(车辆动荷载、风力、地震波)和摩擦损耗(材料的内摩擦和连接及支承的摩擦),结构体系的变形能量和运动能量相互转换的周期过程。体系振动受到外作用输入影响的多少,与它固有频率和输入作用的频率之比密切相关。 同样,车辆的振动,也是伴随着外作用的输入 (路面、桥面对行驶车辆的作用力)和摩擦损耗,体系的变形能量和运动能量相互转化的过程。其振动受到外作用输入影响的多少,也与其固有频率和输入作用的频率之比密切相关。 车桥耦合振动,就是当车辆行驶通过桥梁时,伴随着车辆与桥梁之间的作用力作为外作用,同时对车辆体系和桥梁结构输入,车辆和桥梁产生的相互影响、 相互制约的振动。在车桥耦合振动中,车辆任意时刻的振动情况都会改变车辆对桥梁的作用力,进而改变桥梁结构的振动情况;同样,桥梁结构任意时刻的振动情况也会改变桥梁对车辆的作用力,进而改变车辆的振动情况。两个体系的振动相互影响、相互制约,使其可以看作一个车辆桥梁体系的振动。 车辆与桥梁的相互作用是十分复杂的现象,它受很多因素的影响,主要有:车辆的动力特性,包括车辆的轴数、轴距、轴重、自振频率以及减振装置和弹簧中摩擦装置提供的阻力;桥跨结构的动力特性,如桥跨结构的几何尺寸、结构型式、支撑条件、质量和刚度分布;车速;桥头引道与桥面平整度,桥头沉陷及伸缩装置的状况;车辆的数量和在桥上行驶的位置等。 图1依兰牡丹江钢管混凝土桥有限元模型 2应用算例与分析 依兰牡丹江大桥位于黑龙江省依兰古城西1km,原哈同公路牡丹江上游256m处,属同江—— —三亚公路北段黑龙江省境内,是跨越牡丹江的一座大型桥梁。根据桥位地形特点, 【摘要】钢管混凝土材料在桥梁工程中已经得到了广泛的应用,随着研究的深入展,钢管混凝土拱桥在车辆荷载作用下的振动特性研究也备受关注。以依兰牡丹江钢管混凝土拱桥为例,通过编制程序以及对计算结果的分析,讨论了车速对此桥梁结构的车桥耦合振动的影响,并提出相关意见,为大跨度钢管混凝土拱桥的设计提供参考。【关键词】车速;大跨度钢管混凝土拱桥;车桥耦合振动;影响因素【中图分类号】U448.34 【文献标识码】A 【文章编号】1008-5696-(2006)02-0052-02 车速对大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动的影响分析 ●刘舒1,王宗林1,王淑涛 2 (1.哈尔滨工业大学,哈尔滨150090;2.路桥集团桥梁技术有限公司,北京100010) 投稿日期:2005-11-10 作者简介:刘舒(1981-),女,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,研究方向: 桥梁与隧道工程。

钢管混凝土拱桥报告

《钢管混凝土拱桥》-----钢管混凝土拱桥的施工方法 福州大学土木工程学院 2014年06月16日

钢管混凝土拱桥的施工方法 摘要: 钢管混凝土拱桥以其强度高、跨越能力大、施工便捷、经济效果好、桥型美观等优点在我国桥梁中得到了广泛应用。钢管混凝土结构,是桥梁建筑业发展的一项新技术。在桥梁方面,已以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式,并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱桥。其施工方法发展很快,已经应用的有无支架吊装法,支架吊装法,转体施工法等。 1、引言 钢管混凝土拱桥的发展与应用在我国仅有十余年的历史,但发展很快,已遍及全国广大地区,目前已经建成的就达80余座,在建的也有30余座。这主要是因为钢管混凝土组合材料的优越性决定的。关于钢管拱肋的加工、拼装、成拱、吊装工艺,对此类结构的施工技术、施工规范、质检和监理程序与指标、施工定额及管理等方面的研究和经验虽然有所积累,但仍不多见。广泛交流施工经验,研究制定和完善该类桥梁统一可行的规范规程,探讨其施工经济技术指标,是目前建造此类桥梁急待解决的课题之一。 从目前国内的钢管混凝土拱桥的施工实践来看,其施工方案主要有:无支架缆索吊装;少支架缆索吊装;整片拱肋或少支架吊装;吊桥式缆索吊装;转体施工;支架上组装;千斤顶斜拉扣索悬拼。以上除千斤顶斜拉扣索悬拼施工外其余施工安案都与普通混凝土拱桥安装类似,本文主要介绍钢管混凝土拱大桥的施工方法及其注意事项。 2、钢管混凝土拱桥的施工方法及其注意事项 钢管混凝土拱桥施工的主要环节包括:钢管拱肋的加工制作、钢管拱肋的架设、钢管混凝土的灌注、安装桥面系等。 2.1 钢管拱肋的加工制作

为了保证加工质量,拱肋通常在工厂制作。首先由定尺的钢板卷制成长(分段长度视运输条件而定)的单节直管,再根据设计拱轴线、预留拱度等进行放样、煨弯、焊接组成拱肋。出厂前在刚性平台上进行大样拼组,验收合格后进行初级防腐,然后分段出厂。应钢管焊接采用坡口焊,焊管对接的纵缝及上下钢管的环节均需错开。焊接时及时对焊缝收缩及日照温差引起的误差进行修正,以防误差积累。对每条焊缝要进行严格的探伤检查,发现问题及时处理,确保拱肋加工质量。 2.2 钢管拱肋的架设 钢管混凝土拱桥通常是先架设空钢管形成裸拱,再在其中灌注混凝土形成钢管混凝土拱;或再将其作为劲性骨架,在外部包上钢筋混凝土形成复合拱肋。钢管拱肋的架设可以根据不同的施工条件采用不同的施工方法,主要有搭支架施工法、无支架缆索吊装法、平转法、竖转法、以及多种方法的综合运用的施工方法。 2.2.1 搭支架施工法 搭支架施工法就是在桥位处按照钢管拱肋的设计线型加预拱度,拼装好支架,在支架上就位拼装、焊接成拱的施工方法。支架可采用满堂式、或者分离式、或者两种方式的结合。如:三峡莲沱大桥的两边跨、天津彩虹大桥等。 支架的设置按拱肋的轴线和段接头位置及高程,在精确定位后,就每个段接头的高度设计相应的支架高度(该高度考虑了支架、支承结构的变形和施工预拱度),经计算确定支架的形式和材料,满足强度、稳定及刚度要求,支承处圆弧和坡度应和该处的拱肋设计完全吻合,以保证较大的支承面积和钢管拱肋的稳定。吊装时用索道吊运到位初步控制合格后,拱肋的一端采用焊搭板螺栓联接,另一端用两道临时缆风护设稳定,合拢段在准确测量出实际的长度和待合拢段拱肋的长度根据实际将多余的长度割掉后按吊装顺序吊装,到位后两端精确对位连接。吊装顺序如图1所示。

钢管混凝土拱桥的施工方法和结构设计..

钢管混凝土拱桥的施工方法 钢管砼结构,由于能通过互补使钢管和混凝土单独受力的弱点得以削弱甚至消除,管内混凝土可增强管壁的稳定性,钢管对混凝土的套箍作用,使砼处于三向受力状态,既提高了混凝土的承载力,又增大了其极限压缩应变,所以自钢管砼结构问世以来,是桥梁建筑业发展的一项新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点,因而得到突飞猛进的发展。在桥梁方面,已以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式,并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱桥。其施工方法发展很快,已经应用的有无支架吊装法,支架吊装法,转体施工法等。 1 拱肋钢管的加工制作 拱肋加工前,应依理论设计拱轴座标和预留拱度值,经计算分析后放样,钢管拱肋骨架的弧线采用直缝焊接管时,通常焊成1.2-2.0m的基本直线管节;当采用螺旋焊接管时,一般焊成12.0~20m弧形管节。对于桁式拱肋的钢管骨架,再放样试拼,焊成10m左右的桁式拱肋单元,经厂内试拼合格后即可出厂。具体工艺流程为:选材料进场材料分类材质确认和检验划线与标记移植编号码下料坡口加工钢管卷制组圆、调圆焊接非坡口检验附件装配、焊接单节终检组成10m左右的大节桁式拱肋焊接无损检验大节桁式拱肋终检 1:1大样拼装检验 防腐处理出厂。 当拱肋截面为组合型时,应在胎模支架上组焊骨架一次成型,经尺寸检验和校正合格后,先焊上、下两面,再焊两侧面(由两端向中间施焊)。

焊接采用坡口对焊,纵焊缝设在腔内,上、下管环缝相互错开。在平台上按1:1放样时,应将焊缝的收缩变形考虑在内。为保证各节钢管或其组合骨架拼组后符合设计线型,可在各节端部预留1cm左右的富余量,待拼装时根据实际情况将富余部分切除。钢管焊接施工以“GBJD05—83、钢结构施工和施工及验收规范”的规定为标准。焊缝均按设计要求全部做超声波探伤检查和X射线抽样检查(抽样率大于5%)。焊缝质量应达到二级质量标准的要求。 2 钢管混凝土拱桥的架设 2.1无支架吊装法 2.1.1缆索吊机斜拉扣挂悬拼法 具体做法与其他拱肋的架设相似,只是钢管混凝土拱肋无支架架设方案用于较大跨度,它可根据吊机能力把钢管拱肋合成几大段进行分段对称吊装,并随时用扣索和缆风绳锚固,稳定在桥位上,最后合拢。如净跨度150m 四川宜宾马鸣溪金沙江大桥,为钢筋混凝土箱拱,分五段吊装,吊重700KN。广西邕宁邕江大桥,主跨312m的钢管混凝土劲性骨架箱肋拱,每根拱肋的钢管骨架分9段吊装,吊重590KN。四川万县长江大桥,跨径420m的钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥,分36段吊装,吊重612.5KN。 缆索吊机斜拉扣挂悬拼法施工是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。施工理论成熟,施工体系结构简单,施工调整与控制较方便。但这种方法起吊端要有一定的施工场地,缆索跨度较桥跨要大,用缆索较多,主塔架与扣索塔架相互分开,存在受压杆稳定要求塔高不能过高,并且要设置各种缆风索而占地面积较大。

钢管混凝土劲性骨架拱桥施工

目录 第1章绪论 (1) 1.1 选题的背景与意义 (1) 1.2 铁路拱桥设计施工技术研究现状 (2) 1.3 本文主要工作内容及其意义 (3) 1.3.1 本文主要工作内容 (3) 1.3.2 本文工作意义 (3) 第2章钢管混凝土拱桥构造简介 (4) 2.1 钢管混凝土拱桥的组成及结构 (4) 2.2 钢管混凝土结构的特点 (5) 2.3 构件构造 (5) 第3章劲性骨架和扣索系统的仿真分析 (7) 3.1 工程背景 (7) 3.1.1桥址概况 (7) 3.1.2主要技术标准 (7) 3.1.3线路资料 (7) 3.1.4地质资料 (8) 3.1.5水文资料 (8) 3.1.6气象资料 (8) 3.1.7立交资料 (9) 3.1.8通航资料 (9) 3.1.9本桥采用参考图号 (9) 3.1.10孔跨布置 (9) 3.1.11墩台及基础 (10) 3.1.12主桥1-140m上承式拱桥设计 (10) 3.2 劲性骨架施工过程基于MIDAS的模型建立 (14) 3.2.1 MIDAS软件的基本介绍 (14) 3.2.2 劲性骨架和扣索基于MIDAS的仿真模型 (14) 3.2.3扣塔结构基于MIDAS的仿真模型 (24) 第4章混凝土浇筑基于MIDAS软件的仿真分析 (28)

4.1 工程简介 (28) 4.2 混凝土拱圈浇筑基于MIDAS的模拟 (29) 4.2.1 结构建模 (29) 4.2.2 结果分析 (30) 第5章拱上立柱浇筑基于MIDAS软件的仿真分析 (35) 5.1 工程简介 (35) 5.2 拱上立柱施工基于MIDAS的模拟 (36) 5.2.1 结构建模 (36) 5.2.2 结果分析 (36) 第6章桥面施工及桥面荷载基于MIDAS软件的仿真分析 (38) 6.1 桥面施工 (38) 6.1.1 工程简介 (38) 6.1.2 桥面施工过程基于MIDAS的模拟 (38) 6.2运营阶段车辆荷载 (40) 6.2.1 工程简介 (40) 6.2.2 车辆荷载基于MIDAS的模拟 (40) 第7章结论与展望 (44) 7.1 结论 (44) 7.2进一步研究的设想和建议 (44) 参考文献 (45) 致谢 (46) 附录A (47) 附录B (89)

钢管劲性骨架砼构件实用计算方法研究

第11卷第8期中国水运V ol.11 N o.82011年8月Chi na W at er Trans port A ugus t 2011 收稿日期:65 作者简介:汪永田(),男,湖北黄梅人,深圳高速工程顾问有限公司工程师,研究方向为桥梁检测。 钢管劲性骨架砼构件实用计算方法研究 汪永田 (深圳高速工程顾问有限公司,广东深圳518034) 摘 要:针对劲性骨架钢筋砼拱桥,国内外开展了大量研究,且建成了多座同类桥梁,最大跨径达420m 。但该类桥 梁计算理论仍停留在钢筋砼桥梁的水平上,未能形成完整的设计理论和计算方法。因此,研究钢管劲性骨架钢筋砼构件承载能力的实用计算方法具有重要的现实意义。关键词:劲性骨架;钢管砼;实用计算中图分类号:TU 398.9文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)08-0095-02 一、引言 目前钢管劲性骨架砼构件承载力计算主要采用统一理论和极限平衡理论,实践证明两种方法计算精度相当,结果大体一致。据此本文编写了一套简单实用的钢管劲性骨架砼构件的计算方法即:不考虑外部钢筋砼和内部钢管砼的组合作 用,单纯等效为两部分承载力叠加,并引入相关系数考虑其 承载力的计算方法。 二、单肢钢管劲性骨架砼的计算方法1.轴压强度承载力 单肢钢管劲性骨架砼轴压强度承载力公式如下:0u R C CFT N N N =+(1)式中:RC N —为外包钢筋砼的轴压强度; CFT N —为钢管砼的轴压强度; RC N 和CFT N 分别可按下式进行计算: 0000 RC c ck y s N A f f A =+(2)CF T cf t s c y N A f =(3) 式中: 0c A —为外包钢筋砼的面积; 0s A —为外包钢筋砼中纵向钢筋的面积,当纵向钢筋配 筋率>3%时,式(2)中0c A 用0 0()c s A A 代替; 0ck f —为外包钢筋砼的立方体抗压强度标准值; 0y f —为外包钢筋砼中钢筋的屈服强度; cft A —为核心钢管砼的截面面积; scy f —为核心钢管砼的轴压强度指标。 核心钢管砼的轴压强度指标scy f 的计算需考虑钢管的约束效应系数ξ的影响,具体计算公式如下: 2(1.212)scy s c cki f f ηξηξ=++(4) 式中:ξ—为钢管的约束效应系数,s y c cki A f A f ξ= ,其中 y f 为钢管的屈服强度;cki f 为钢管内砼立方体抗压强度标准值; s A 和 c A 分别为钢管和钢管内砼的截面面积。 0.17592350.974s y f η=+,0.1038200.0309c ck f η=+,s η、c η为计算系数,。2.轴压稳定承载力 单肢钢管劲性骨架砼轴压稳定承载力计算公式为:0 ucr u N N =(5) u N 按式(1)计算, 为单肢钢管劲性骨架砼构件的稳 定系数,按《砼结构设计规范》(GB50010-2002)表7.3.1计算 如下: 表1单肢钢管劲性骨架砼构件的稳定系数表 0l D ≤7 8.510.5121415.517192122.5241.000.980.950.920.870.810.750.700.650.600.560l D 262829.5313334.536.5384041.5430.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19 注:D 为单肢钢管砼构件圆形截面的外直径;0l 为构件的计算长度。 由表1中的数据,可得出单肢钢管劲性骨架砼构件轴压稳定系数与长径比0 l D 的关系曲线如图1 所示。 图1 单肢钢管劲性骨架砼构件的稳定系数 3.压弯承载力 为简化公式,压弯承载力的计算不考虑外部钢筋砼和内部钢管砼的组合作用,单纯等效为两部分叠加,公式如下: 当cr CFT N N <时,12M M M =+(1.6a )当cr CF T N N ≥时,2M M =(1.6b ) 式中:cr CFT N —为核心钢管砼构件的轴压稳定承载力,稳 定系数按表1中取值; M 1—为核心钢管砼的抗弯承载力;M 2—为外包钢筋砼的抗弯承载力。 核心钢管砼的抗弯承载力M 1按下式(7)计算: 2 11 11u u u u u N a M N d M N N M b c N N d M +=+ =()() 3 3 022u u N N N N ηη≥

无支架施工的劲性骨架系杆钢管混凝土拱桥分析

总第282期 交通科技SerialNo. 282 2017 年第 3 期 Transportation Science &Technology No.3 Jun.2017 DO I 10.3963/j.issn.1671-7570.2017.03.023 无支架施工的劲性骨架系杆钢管混凝土拱桥分析 刘本永 (中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063) 摘要传统有支架现浇拱桥施工方法会占用桥下道路或航道,不利于桥下有通行要求的城市桥 梁施工。提出一种将钢管拱肋与劲性骨架系杆临时固结整体吊装至桥位处的快速施工方法,实现 了不阻断桥下通行的无支架施工,分析了劲性骨架系杆拱桥无支架施工技术的安全性和可行性。 结果表明,该方法不仅节约施工成本还提高了施工进度。 关键词拱桥劲性骨架无支架施工钢管混凝土 由于钢管混凝土拱桥具有优美的结构造型和 良好的施工性能等特点,是适合中、大跨径桥梁的 一种十分有竞争力的桥型?2]。特别对于桥址处 地势较平坦且交通量较大的市政道路工程,通常 会选用该种桥型。相比于传统的石拱桥或和普通 混凝土拱桥,钢管混凝土拱桥在施工方法上有一 定的优势。有支架施工[3]或缆索吊装施工[4]仍是 目前应用最广泛的拱桥施工方法,然而,有支架施 工占用桥下道路或航道,缆索吊装施工过程复杂 且费用相对较高。对于施工场地有限、桥下有通 行要求且交通繁忙的城市桥梁施工来说,显然这 2种方案都不是理想的施工方法。 本文以某大跨系杆钢管混凝土拱桥为工程背 景,提出一种将钢管拱肋与劲性骨架系杆临时固 结体系整体吊装至桥位处的快速施工方法,实现 了不阻断桥下通行的无支架法施工。 1工况背景及桥梁建设 江阳大桥为扬州市新万福路建设工程的重要 节点工程,该桥两侧与既有道路顺接,纵坡受到严 格限制,主桥跨越的京杭大运河为二级航道,通航 要求最小为100 mX7. 0 m,主桥一跨跨越通航 孔,采用了 120 m钢管混凝土拱桥,矢高24 m,拱 轴线线形为拋物线,矢跨比为1/5;共肋采用2. 6m高哑铃型钢管混凝土截面,根据横向稳定的需 要,主拱肋之间设置了 5道一字形横撑;横撑空钢 管桁式结构,横撑高度2. 1m,主桁为(直径X壁 厚)00 mmX10 m m钢管,加劲钢管为(直径X壁 厚)300 mmX10 mm。吊杆顺桥向间距5. 4 m,全桥共设21对吊杆;吊杆采用PES(FD)7-73型低应力防腐拉索(平行钢丝束),钢丝的标准强度 为1 670 MPa,吊杆钢索均采用高密度聚乙烯(PE 护层)双护层防护。吊杆上、下端均采用采用新型 防水结构,拱肋吊杆端为张拉端设可偏摆的球铰 锚固装置。吊杆使用LZM7-73型冷铸镦头锚。吊杆外套管采用直径245 m m钢管、壁厚100 mm。系梁为预应力钢筋混凝土结构,箱形断面,高2.6 m、宽1. 8 m,顶板、底板及腹板厚度均为0.4 m,系杆内设施工劲性骨架每根系梁纵向配 置20束15-^15.2预应力钢绞线。主桥整体布置 见图1a)。采用通用的有限元程序Midas/Cidas 进行计算,建模过程中各构件均采用梁单元模拟,上部结构划分为1 062个节点和1 556个单元。吊杆采用等效桁架单元进行模拟。对于钢管混凝 土结构,考虑到施工过程的模拟,采用双单元共结 点的形式进行模拟,即钢管和混凝土分开模拟并 通过结点耦合考虑它们之间的相互作用,结构有 限元模型见图1b。 1200 a)主粱结构整体布置b)有限元模型 图1主桥结构整体布置和有限元模型(单位:m) 收稿日期:017-01-14

钢管混凝土拱桥结构设计探讨(一)

钢管混凝土拱桥结构设计探讨(一) 【摘要】钢管混凝土拱桥在我国的应用发展很快。本文对刚架系杆拱桥型、助供横向结构、拱助我面设计和桥面系构造等问题进行探讨。 【关键词】钢管混凝土拱桥结构设计探讨 钢管混凝土拱桥近十年来在我国发展迅速,随着数量的增多,跨径与规模也不断增大,分布区域也越来越广,除了钢管混凝土拱桥具有材料强度高、施工方便、造型美观等优点的原因外,与我国正处于大规模的交通基础设施建设时期的大环境有密切的关系2〕。本文将根据钢管混凝土拱桥在我国的应用情况与近几年的发展趋势,对结构的合理设计进行定性的讨论。 一、刚架系杆拱桥型 钢管混凝土拱桥结构形式丰富多样,承载形式上、中、不承式均有。按拱的推力,又可分为有推力供和无推力供。无推力供又有拱架组合体系和刚架系杯供。钢管混凝土拱桥以中下承式为主,有推力拱和元推力拱均占相当的比重。在无推力拱中,以刚架系杆拱为主。这些都是钢管混凝土拱桥的构造特点,与我国传统的石拱桥、钢管混凝土拱桥均有明显的不同。 刚架系杆拱是在钢管混凝土拱桥中出现的拱桥新的结构形式。我国建成的第一座钢管混凝土拱桥--四川旺苍东河大桥采用的就是刚架系杆拱。与拱架组合体系不同,刚架系杆供中拱助与桥墩团结,不设支座,采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡换的推力,拉杆独立于桥面系之外,不参与桥面系受力,而桥面系为局部受力构件。这种结构由于拱和墩连接处为刚结点,属刚架结构,又带有系杆,故称之为刚架系杆拱。 刚架系杯拱为超静定结构,桥梁上部、下部以及基础甚至地基连成一体,结构的超静定次数较多,受力复杂。由于其系杆刚度与供梁组合体系中的系杯梁刚度相比小很多,特别对于大跨径桥梁,系杆拉力增量将产生很大的变形,而供助、系杆和墩往团结在一起,根据位移交形协调条件,供的水平推力的增量主要由桥墩和拱助自身承受,因而考虑系杆变形后它是有推力的结构。系杆的作用是对拱施加预应力以抵消拱的大部分水平推力(主要是恒载产生的水平推力),因此通常把系杯看成预应力体外索。除去系杆承受的水平推力后余下的拱的水平推力一般来说不大,还可以通过适当的超张拉给予最大限度的减小,从这个角度可以看成无推力拱。刚架系杯拱由于系杆的存在,降低了对下部结构和基础的要求,使拱桥的应用范围从山区扩大到了平原和城市。 在施工方面,刚架系杆拱的施工可以像固定供一样采用无支架施工,因而桥梁的跨越能力也较大,也能够充分发挥钢管混凝土拱桥施工方便的优越性。由于这些优点,这种桥型出现以后得到较广泛的应用。 目前已建成的下承式刚架系杯拱中跨径最大的是深圳北站大桥(150m),在建的跨径最大的是湖北武汉汉江三桥(跨径达280m);带双悬臂半拱的中承武刚架系杆拱(俗称飞鸟式或飞燕式),已建成的跨径最大的是广东东南海三山西大桥(主跨ZDO刎。在建的大跨径的有主跨达36()的广州丫警沙大桥、主跨达280米的武汉汉江五桥和主跨达235m的江苏徐州京杭运河大桥。由此可以看出,刚架系杆玖正成为大跨径钢管混凝土拱桥的主要桥型。 钢管混凝土拱桥同自架设体系,先架设空钢管供,再准筑管内混凝土,然后上横梁、纵梁等桥系构造,最后进行桥回铺装和人行道、栏杆等附属物。在系杆张拉前的水平推力由洪和下部结构承担。因水平位移对拱的受力的不利影响很大,通常要求下部结构有较大的抗推刚度、承受大部分的水平推力。钢管混凝土拱先期架设的空钢管供的自重较轻,通常情况下其恒载水平推力较小.可以由下部结构承受。但此后加上的恒载,如横梁、纵梁、桥面铺装等自重,应由系杆承受。也就是说系杆应随上部结构的施工逐步张拉。 然而,近期出现的一些大跨宽桥,由于桥面纵坡的存在,使得系杆较难在横梁架设之前安装,因而在横梁架设之前的恒载水平推力要靠桥墩来抵抗。对于宽桥,横梁的自重在桥梁恒载中所占比重很大,尤其是混凝土横梁,这就使得桥梁基础工程量急增,未能充分发挥这类桥型

钢管混凝土拱桥汇总

钢管混凝土拱桥浅析 摘要 自1990年在四川旺苍建成了跨度115m的国内第一座钢管混凝土拱桥以来,钢管混凝土拱桥发展迅猛,短短20多年来全国已建成各类钢管混凝土拱桥达300多座,而且特别需要指出的是钢管混凝土拱桥经历了汶川大地震考验,表现出良好的抗震性能。本文就钢管混凝土拱桥的发展、刚架系杆钢管混凝土拱桥设计进行浅析。 关键字钢管混凝土拱桥;抗震性能;发展;设计;浅析 读完陈宝春编著的《钢管混凝土拱桥设计与施工》发现就和书中绪论里所描述的一样,这是一本关于钢管混凝土拱桥设计与施工的专著。课堂上张浩阳老师曾多次提及也花了不少时间向我们介绍了这种新型组合材料,钢管混凝土它作为钢—混凝土组合材料的一种,一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗腐蚀性和耐久性,另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和延性。将钢材和混凝土有机地组合起来,在施工方面,钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性,它不仅具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点,还较好的解决的了修建梁桥锁需求的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的诸多矛盾,是大跨度拱桥的一种比较合理的结构形式。本文本文将根据钢管混凝土拱桥在我国的应用情况,对钢管混凝土拱桥的发展和刚架系杆钢管混凝土拱桥结构的合理设计进行定向分析。 1 钢管混凝土拱桥组合材料的发展概况

钢管在土建工程中应用不久,钢管混凝土结构就得到应用。1879年英国赛文铁路桥桥墩采用了钢管混凝土桥墩,但当时空钢管内灌注混凝土的目的主要是为了防锈。1901年,Sewell.J.S.第一个发表文章报导了方形钢管混凝土柱的应用情况,认为钢管填充混凝土不仅能防锈还能提高其刚度和承载能力。1907年美国的Lally公司首次给出了圆管混凝土柱的安全承载能力公式,此后这种被称为Lally Golumn的圆形钢管混凝土柱在一些单层和多层房屋建筑中得以应用。20世纪初许多学者对这中种结构进行了一系列研究。 前苏联在30年代建成了跨越列宁格勒涅瓦河的101m钢管混凝土拱梁组合体系桥和位于西伯利亚跨径打140m的钢管混凝土桁拱。20世纪60年代前后,钢管混凝土技术在苏联、西欧、北美、日本等国家受到重视,并对其力学性能和设计方法进行大量试验研究和理论分析,取得丰硕成果。近些年来,美国、澳大利亚和日等国的学者,开始研究在钢管中填充高强混凝土形成的钢管高强混凝土构件的工作性能,并在这些工程结构中推广应用。 我国从50年代开始将钢管混凝土应用于桥梁。60年代,钢管混凝土在一些厂房柱和地铁工程中得到应用,80年代后期,泵灌混凝土工艺逐步完善,如泵送混凝土与高位抛落无振捣混凝土等新兴技术的出现,使现场管内浇灌混凝土工艺问题得到了解决,从而掀起了钢管混凝土结构的应用热潮。90年代以来,随着对大跨、高耸、重载结构需求的提高,钢管混凝土结构在高层和超高层建筑中得到了广泛应用,如重庆世界贸易中心、深圳赛格广场大厦等。目前,钢—混凝土组合结构已被列入国家科技成果重点推广项目,为进一步在实际工程中推广应用钢管混凝土结构创造了条件。目前在国内高层建筑和桥梁工程中,大部分的柱都采用了钢管混凝土结构。不仅其具有较好的延性,同时还能减少施工工期,节约使用空间,可以取得较好的经济效益和社会效益。总之,钢管混凝土结构适合我国的国情,解决了我国建筑工程20世纪50年代以来,长期存在而未能解决的胖柱问题,从而提高了建筑水平。可以预期,随着我国国民经济的迅速发展,在现代化建设事业中钢管混凝土结构作为一种新的结构形式,必然有着广阔的发展前景。 2 钢管混凝土的材料特点 按截面形式不同,钢管混凝土构件可分为圆形截面、方形截面、矩形截面和

钢管混凝土结构.doc

钢管混凝土结构 1、 前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土 ,将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构 ,它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点 ,同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩 ,然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始 ,钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来 ,随着理论研究的深入和新施工工艺的产生 ,工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等 ,其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、 钢管混凝土结构的特点 , 混凝土的抗压强度高 ,但抗弯能力很弱 ,而钢材 ,特别是型钢的抗弯能力强 ,具有良好的弹塑性 ,但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起 ,可使混凝土处于侧向受压状态 ,其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在 ,提高了钢管的刚度 ,两者共同发挥作用 ,从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的 ,仅以常用的一种加载方式为例 ,对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明 ,如图l 的一根钢管混凝土短试件在轴向力N 作用下钢管和核心混凝土随着纵向压力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变 ,同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε= ,C C C 31εμε=(式中的13,εε分别为纵向、环向应变 ,μ为材料的泊松比 ,下标s ,c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的 ,即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283) ,进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数 ,可以从低应力时的0.17增加到0.5至1.0甚至大于1.0。由上式可见 ,钢管混凝土在轴心压力N 作用下 ,开始时C S μμ> ,

大跨度钢管混凝土拱桥成拱线形控制技术研究

大跨度钢管混凝土拱桥成拱线形控制技术研究 发表时间:2020-04-14T11:11:16.260Z 来源:《基层建设》2020年第1期作者:郭林 [导读] 摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,桥梁的建设也十分迅速。 天津金隅混凝土有限公司天津 300450 摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,桥梁的建设也十分迅速。钢管混凝土拱桥具有材料强度高,施工方便等优点,在近几十年迅速兴起,成为大跨径桥梁中较有竞争力的桥型之一。随着施工技术的不断突破,各种拱桥的施工方法也随之产生。斜拉扣挂施工法由于其成本低,施工工艺相对成熟,在选择钢管混凝土拱桥的施工方法时一般优先考虑。在斜拉扣挂施工过程中,扣塔偏位、临时荷载、温度变化及索力松弛等均是影响拱肋切线拼装线形的关键因素。因此对钢管混凝土拱桥施工的实时监控是必要的,施工监控以线形控制为主,应力控制为辅,保证施工过程中实际线形与目标线形相一致。 关键词:大跨度钢管;混凝土拱桥;成拱线形;控制技术 引言 桥梁结构施工设计中,需要根据实际参照的标准和施工情况进行分析,准确的判断模型种类,分析可能造成的负面影响。依照混凝土的材料使用情况,分析是否均匀,是否存在不确定性因素。大跨度预应力混凝土在实际的连接设计中,需要准确的探索分析实际的结构理论标准,分析T型监测结构的连续性,判断桥梁施工的过程和标准,分析实际情况产生和设计中可能存在的不合理影响因素。 1工程概况 郑万高铁汉江特大桥主桥设计为(109+220+109)m连续刚构拱组合结构,所有桥墩均在水中,90,91号为主墩。梁体设计为单箱双室、变高度、变截面预应力钢筋混凝土箱梁。梁体0号块高度为12m,跨中合龙段高度为5.5m;箱梁底部宽10.8m,桥梁桥面宽13.2m,拱座区加宽至16.6m。主拱拱肋计算跨度220m,设计矢高44m,矢跨比1/5,设计拱轴线采用二次抛物线。主拱为钢管混凝土结构,采用等高度哑铃形截面,截面高为3.4m,拱肋直径1.2m。拱肋之间采用缀板连接,拱肋及缀板内填充C50自密实收缩补偿混凝土。2榀拱肋间共设置11道格构型横撑,其中拱顶为米字形,其余为K字形。主拱共设计22对钢绞线整体挤压索吊杆,吊杆纵向间距9m,横向中心距12m。 2钢管拱施工 2.1钢管拱的加工 钢管拱分段制作采取单元件(单管、单腹板)工厂制造、总装现场整体组装的制作模式,在工厂加工成可运输的设计段单元(单管),厂内进行单管、腹板预拼装,总装现场组装焊接,并组装焊接相关的安装连接件。各设计段接口的断面分奇偶块,控制钢板对接错开十字缝。在厂内加工时,按照1∶1拱轴线放大样,由于钢材的热膨胀系数较大,考虑预拱度和温度修正值。每段拱肋在制造时,考虑一定的焊接收缩量和温度的影响,单元长度方向预留二次切割量,待焊接完成后按照理论分段线进行二次切割,拱肋段在1∶1胎型大样上平面预拼为桥位状态,整体划线切割接口周边。合龙段两端各留100mm工地配切量,待工地架设到该位置时测量距离,根据测量数据进行整体配切后发运工地合龙。预拱度确定:按设计图要求拱肋在制造时预加预拱度,其预拱度值=设计预拱度+工厂制造拱度。 2.1.1单元件的制造 单元件的制造是在单元管节加工完成后在1∶1胎型上进行的。工厂胎型分为钢管主拱肋的上弦管和下弦管分别制作,且在胎型上必须准确确定分段口的坐标位置以及其它相关杆件的平面位置。胎型整体必须牢固可靠以保证数据的准确性。单元管节在胎型上拼接成单元件,拼装时注意单元管节之间按焊接工艺的要求预留相应的间隙,保证单元管节之间的匀顺过渡。 2.1.2腹板单元制造 腹板和劲板板均采用数控门切下料,下料时预留焊接收缩量,按焊接工艺要求机加工各板的坡口。加工方法是先做各种板单元,在各种板单元焊接完成后进行调直处理,在组装平台上先放置腹板单元,且对劲板的组装位置进行精确划线,之后按线组装劲板,保证劲板板与腹板单元的垂直度,开始组装腹板单元。 2.1.3钢锚箱的制造 钢锚箱是拱肋吊杆的承力关键部件。钢锚箱沿吊杆位置不同零件尺寸变化,全桥锚箱零件采用CAD软件全桥逐一零件放样。各零件采用数控门切割下料,焊接边预留机加工,焊接坡口采用机加工刨切坡口。在拼装平台上布置各个锚箱组装控制线,按线组装各个锚箱并打印吊杆位置号。按《焊接工艺卡》焊接,焊接时严格按工艺要求的焊接顺序焊接,捶击焊缝,减少焊接变形和残余焊接应力的产生。 2.2主拱合龙和体系转换控制 主拱合龙前必须对临时系杆拱位置进行精调。待拱顶和4个合龙口的测点坐标与高程均达到允许范围内后,在提升塔内侧钢管支架适当位置处安装2层限位装置,以固定临时系杆拱。在合龙温度下连续测量合龙口之间长度,采用现场配切法合龙,将配切好的钢管按下弦管→上弦管→腹板的顺序安装并锁定。合龙施工必须在合龙温度10~15℃同步进行,防止合龙后钢管拱线形发生变化及产生额外附加应力。待主拱合龙段与其他部位焊缝全部焊接完毕且检测合格后,进行体系转换。体系转换分4个步骤:①拆除拼装拱脚段的原位支架;②控制塔顶液压连续千斤顶,分级卸载提升力,完成提升段钢管拱落拱;③分级卸载临时水平系杆张拉力并拆除;④解除钢箱与拱肋的连接焊缝及抱箍,利用提升系统下放拱座钢箱,完成体系转换。体系转换后,在自重作用下主拱将产生较大下挠,同时拱脚水平推力将由连续刚构梁体的纵向预应力承受。经现场监测,体系转换后,钢管拱各控制截面观测点竖向位移实测值与理论计算值对比如图1所示。 图1体系转换后主拱各测点竖向位移与理论计算值对比 2.3桥面系施工标高控制 主桥设计为时速350km的I型双块式无砟轨道,无砟轨道底座板和道床板截面尺寸分别为2800mm×220mm和2800mm×220mm,二期恒载为14kN/m,对主拱线形和梁体桥面高程影响较大。在吊杆张拉完的桥面实测数据的基础上,采取以下方法控制成桥轨枕标高。桥面系施工

上承式劲性骨架钢管混凝土拱桥拱肋竖向转体施工技术

上承式劲性骨架钢管混凝土拱桥拱肋竖向转体施工技术 摘要:介绍云南大理至瑞丽铁路澜沧江大桥拱肋竖向转体施工过程及施工难点 分析,阐述了拱肋竖向转体施工的方法,对同类工程的施工有很好的借鉴作用。 关键词:劲性骨架;拱桥;竖向转体 1 工程概况 澜沧江大桥位于大理至瑞丽铁路定测里程D1K109+980.47~D1K110+514.57,大桥全长534.1m,主跨为上承式劲性骨架钢管混凝土拱桥,计算跨径342m,矢高83m。该桥的主要技术标准 为铁路等级:I级干线铁路;正线数目:双线设计;路段旅客列车设计行车速度:140km/h。 主桥拱肋为两条,平面上为二次抛物线,在拱顶处相交,合并段长度80m。拱肋内劲性骨架 为钢管混凝土桁架,设置12道横撑;均外包混凝土。拱顶设钢架墩,梁部结构采用 3×32.7m(简支槽形梁)+4×32.7m(连续槽形梁)+110m(π型梁)+4×32.7m(连续槽形梁)+32.7m(简支槽形梁)的结构形式。 桥址所处地形地势险峻、地表横向冲沟发育,鉴于地形所限拱肋施工采取竖向转体施工,上 部梁结构桥两侧同时移动模架施工。 2 拱肋拼装 当转铰安装完毕,即可开始拼装拱肋,拱肋由塔吊辅助单根拼装。 拱肋杆件吊装之前先由汽车运输至塔吊下方,栓紧千斤绳。根据塔吊的性能,如果为单点起吊,由于每根杆件的长度重量不同,重心会不同,为防止起吊时杆件翻扭,应注意吊点位置 的选定。如果双吊点可以不受此限制。 每根杆件的空中对位将是较为麻烦的事情,如果设计图纸没有给出利于对位的构造措施,施 工时应在每个连接位置焊接相应的对位构件,以加快拼装速度。拼装时本着先弦杆再腹杆后 平联的顺序进行。每根杆件拼装完之后应尽快形成三角形以利于稳定。 杆件拼装就位临时连接后应及时焊接。由于高空焊接量大,室外焊接条件差,必须按照切实 可行有效的焊接工艺进行施工作业,焊料及工艺严格按施工图纸及规范要求执行,焊接顺序 应尽量避免产生大的残余变形和残余应力,焊缝严禁漏焊、假焊、夹碴、气泡等质量缺陷。 对于已经焊完的焊缝,应根据要求及时组织探伤检测,发现问题及早处理。焊工应具有相应 的施工经验并加强岗前培训,随着拼装进行,拱肋加高,应及时连接刚性支撑和拉索防止结 构失稳及产生过大的结构变形。同时,塔吊增高并适时的与拱肋固结。 由于拼装过程中拱肋的结构体系与合龙后不同,其结构变形情况自然不同。拼装过程中的拱 肋变形受到以下几个方面的因素影响: (1)结构自重 (2)温度 (3)浪风张力 (4)塔吊与拱肋连接杆重力 (5)塔吊晃动产生的横向力 要保证拱肋转体合龙后线形符合设计要求,在拱肋的竖拼过程中就必须考虑到这些因素的影响,使之变形与合龙后的变形有个对应关系,这就要求及时做好拱肋拼装过程的监测监控。 拱铰处有直径750mm和600mm的腹钢管,内灌微膨胀混凝土,为增加其在竖拼过程中的承 载能力,这些构件安装完毕并形成三角形后即灌注混凝土,混凝土的灌注参考拱肋内填混凝 土的灌注方法。 3拱肋转体 钢管拱肋拼装完成之后,利用安装拱肋背部的扣索和前侧的牵引索,采用连续张拉千斤顶收 放方式使其逐渐转体至合龙位置。两岸千斤顶支架分别锚固于2号墩、5号台。 本桥转体重量2200t,转体角度65度,转体收放索长180余米。 3.1转体系统组成 3.1.1千斤顶系统 千斤顶系统是成功实施拱肋转体的关键,要求采用的千斤顶具有可收可放、连续收放、同步 精度高、安全可靠的特点。本桥采用以电液比例作为控制系统的TX系列千斤顶,可以提升

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