¿Cuáles son los puntos de diseño de un puente de acero?

2025-03-26 16:18:01

Impulsado por la estrategia de un país de transporte fuerte, los puentes de acero están remodelando el patrón de construcción de puentes modernos en virtud de las ventajas de alta resistencia, peso ligero y construcción rápida. Su diseño necesita integrar propiedades mecánicas, proceso de fabricación, gestión de ciclo de vida completo y otros elementos para formar un sistema de solución sistemática.

I. Diseño optimizado del sistema estructural

Selección de forma de sección transversal

La rigidez torsional de la sección de la caja es de 5 a 8 veces la de la viga de placa, que es adecuada para puentes de gran nivel. La viga de la caja de acero del puente Hong Kong-Zhuhai-Macao (HZMB) adopta la sección transversal trapezoidal de doble parte con un ancho de 33.1m y una altura de 4.5m, y el coeficiente de rigidez de la rigidez torsional de los 50 años alcanza 3.2 × 10 kn 6 kn-m²/rad, que puede copiar con éxito la carga de tito de tito de uno en uno en los 50 años. Los paneles de puente de acero anisotrópico ortotrópico están diseñados con cifrado U-Rib (espaciado de 300 mm) para reducir el estrés de la carga de la rueda a 120 mPa.

Coincidencia del sistema estructural

El puente del río Nanjing Yangtze adopta un sistema de combinación de armadura de doble cubierta, con un tramo principal de 600 m, altura de armadura de 12 m y un ancho de cubierta de 40.5m. A través del diseño de la altura de la armadura variable (12 m en el medio del tramo → 18 m en el punto de pivote), la tensión de tracción máxima se controla para ser inferior a 235 mPa, y la cantidad de acero utilizada se reduce en un 15% en comparación con la del esquema tradicional.

Segundo, fatiga y diseño sinérgico sísmico

Procesamiento de nodo sensible a la fatiga

Aplicando el método de estrés de punto caliente para optimizar los detalles de la soldadura, el puente del río Hutong Yangtze mejora la pendiente de la curva S-N de la soldadura longitudinal de la costilla de 3.0 a 5.0, y la vida útil del diseño de 100 a 120 años. Los amortiguadores se establecen en los nodos clave para que la amplitud de estrés por debajo de 2 millones de cargas cíclicas sea ≤69MPA.

Mejora de la dureza sísmica

Adoptando el sistema de arranque anti-bucking BRB, el ángulo de desplazamiento de la parte superior del muelle de un puente que cruzaba el mar se controla dentro de 1/150 bajo acción sísmica E2. Cuerpo de muelle de acero-híbrido a través de la optimización de la disposición de las uñas de corte (espacio de 150 mm), la capacidad de soporte de corte de interfaz aumentó a 12 mPa.

Tercero, Control de precisión de fabricación e instalación

Pre-ensamblaje digital

La viga de caja de acero del corredor Shenzhen-Zhhongshan aplica la tecnología de escaneo láser 3D para controlar el error de coincidencia del segmento a ± 2 mm/30 m. El modelo virtual guiado por el modelo BIM ha descubierto y corregido 156 conflictos estructurales por adelantado, ahorrando costos de retrabajo de más de 30 millones de RMB.

Proceso de soldadura inteligente

El sistema de soldadura de robot se realiza una tasa de paso del 99.6% de la soldadura a tope de la placa de 20 mm de espesor en el puente Hangzhou-Shauningbo. La soldadura compuesta de láser-MIG aumentó la profundidad de fusión de la soldadura de filete de costación U a 8 mm, y la vida de la fatiga aumentó 3 veces.

Integración del sistema anticorrosión y de prevención de incendios

Sistema de protección a largo plazo

Humen Second Bridge adopta el sistema de "Pintura intermedia rica en zinc epoxi (80 μm) + pintura intermedia de escala de vidrio (200 μm) + capa superior de fluorocarbono (80 μm)", con anticorrosión electroquímica de soporte (potencial de protección -0.85V), y el ciclo de protección de diseño alcanza 30 años. Se establece un sistema de deshumidificación dentro de la viga de caja, y la humedad se controla permanentemente por debajo del 45%de HR.

Mejora del rendimiento de la resistencia al fuego

Los componentes de soporte clave están recubiertos con recubrimiento intumescente de incursión de fuego (límite de resistencia al fuego de 2 horas), y la temperatura del acero se controla dentro de 350 ℃ en condiciones de incendio. Un puente de río cruzado se llenó con materiales compuestos cementosos en las columnas de la torre de acero, lo que elevó la temperatura crítica a 650 ℃.

V. Optimización dinámica del rendimiento

Diseño de supresión de vibraciones de vórtice

El puente del río Yangsigang Yangtze adopta la caja de acero ranurada viga + esquema de combinación de placa del deflector, que aumenta la velocidad crítica del viento de la vibración de 58 m/s a 79 m/s. La optimización de la forma aerodinámica reduce la amplitud de la vibración del vórtice a 1/3 del valor permitido normativo.

Control de acoplamiento del eje

Se establecen amortiguadores de masa sintonizados con TMD (relación de masa al 2%) para controlar la aceleración de vibración vertical dentro de 0.35 g cuando pasa un tren pesado. Un puente ferroviario fue modelado por modelado integrado de puente ferroviario para reducir el factor de descarrilamiento de 0.8 a 0.6.