泉州湾跨海大桥钢混组合梁施工控制参数敏感性分析

泉州湾跨海大桥主桥为主跨400m的双塔分幅式组合梁斜拉桥,采用整体节段悬臂拼装架设,干拼法连接进行主梁节段施工。为研究结构参数对施工过程中结构响应的影响,指导施工控制,采用有限元法建立该桥计算模型,计算施工过程中桥塔弹性模量、钢梁弹性模量、桥面板弹性模量、钢梁重量、桥面板重量等参数对桥塔塔偏、主梁线形、桥面板应力和斜拉索索力的影响。研究结果表明,桥面板及钢梁重量对桥塔塔偏、主梁线形及斜拉索索力影响较大,钢梁弹性模量、桥面板弹性模量及桥面板重量则对混凝土桥面板应力有很大影响,施工过程中需重点控制敏感性参数。该桥采用基于分析结果确定的施工控制原则实施控制,主跨合龙后,成桥实测线形与理论线形、成桥实测索力与理论索力均满足施工控制目标值的要求。     

广州沙湾大桥索鞍区模型试验

为检验广州沙湾大桥索鞍区受力是否满足规范要求,对该桥斜拉索鞍座处桥塔节段进行模型试验研究。制作最大设计索力鞍座处桥塔节段足尺模型,依次进行节段受力性能试验和斜拉索抗滑移性能试验,并采用ANSYS建立相应桥塔节段有限元模型进行理论计算。试验结果与有限元计算结果表明:试验过程中,桥塔节段混凝土表面没有出现裂纹,内部未出现开裂,桥塔节段混凝土拉、压应力均满足设计和规范要求;分丝管应力水平较低且变形较小,其对应力的分散作用显著;施工阶段斜拉索不会在鞍座内产生明显的滑移;成桥阶段,斜拉索抗滑锚固装置完全能满足设计抗滑能力的安全系数的要求。     

基于有限元分析的宽桥面异型钢拱塔关键施工技术研究

淮安市京杭运河淮海路大桥改建工程采用单塔斜拉桥方案。桥塔为椭圆形的异型钢拱塔结构,左右塔肢如同人步行的两条腿交错布置,且左右旋转对称。受现场条件限制,桥塔各异形节段只能采用大型履带吊单钩吊装。桥塔施工存在起吊后姿态调整困难、安装过程中节段自重不利影响及极端气候不利影响等诸多问题。为解决单钩起吊后节段姿态控制的难题,采用有限元法对桥塔各异形节段进行吊装过程分析;为了控制异形塔在施工过程中的应力和变形及极端气候下的力学特性,采用ANSYS软件建立异形塔和支架的有限元模型,分别对悬臂拼装法和支架法施工时塔的应力及线形进行了分析。研究结果表明:基于有限元法精确计算出各节段的重心,通过模拟吊点的三维坐标确定吊装时钢丝绳的长度能实现对异形节段单钩吊装姿态的有效控制;采用支架法方案能有效地控制桥塔的应力和线形,并能有效地抵御当地极端天气因素。该项目桥塔已顺利建成,合龙后桥塔线形及应力均符合设计要求。     

荆岳长江公路大桥南边跨主梁施工技术

结合荆岳长江公路大桥工程实践,介绍南边跨主梁短线匹配预制、逐段拼装的施工工艺及施工技术,并运用有限元软件ANSYS对主梁运输、拼装阶段进行受力分析。结果表明:预应力混凝土宽幅箱梁采用分段预制、匹配制造、逐段拼装的方法施工,可以提高混凝土施工质量,减小混凝土受力期间的收缩、徐变变形,降低宽幅箱梁开裂的可能性;南边跨主梁运输、拼装过程中临时支座竖向相对位移控制在1cm内,主梁应力满足规范要求。     

混凝土箱梁悬臂施工中温度梯度对标高影响的分析与控制

为研究混凝土箱梁悬臂施工阶段温度变形对成桥状态线形的影响,以苏北地区京杭大运河特大桥混凝土连续箱梁作为工程背景,进行了混凝土箱梁温度场的观测试验.在实测箱梁温度场数据的基础上,将传热学有限元分析结果与实测数据进行了比较.计算值和实测值吻合较好.从而验证了影响施工期间箱梁温度梯度的主要因素是太阳辐射强度和箱梁梗腋高度,定量确定了其与温度梯度之间的关系.研究表明,悬臂浇注施工箱梁温度梯度可以表达为太阳辐射强度和箱梁梗腋高度的函数,将计算温度梯度结果代入最大悬臂状态的计算模型中,可预测温度梯度对各节段箱梁立模标高的影响.     

大跨度不对称体系斜拉桥边跨混凝土箱梁的线形控制研究

该文主要研究了采用短线施工法时大跨度不对称体系斜拉桥边跨混凝土箱梁的线形控制。混凝土梁段在施工过程中受到多种因素的影响而产生变形,使得各个梁段依次拼装形成的成桥线形难以达到设计的理想值。以荆岳长江公路大桥南边跨混凝土箱梁施工为背景,通过对梁段预制、拼装过程中的翘曲等变形进行实测和计算,分析了拼梁过程中存在的问题,并在此基础上提出了通过调整顶底板缝宽差和改进剪力键设计的有效措施,大大改善了拼梁的进度和质量,保证了成桥线形与理论线形接近。     

刘家峡大桥主索鞍顶推及桥塔性能研究

以刘家峡大桥施工监控为工程背景,通过有限元模型分析,对施工过程中桥塔索鞍顶推问题进行了研究。针对该桥首次采用的大直径钢管混凝土桥塔,采用偏安全的简化计算方法,利用大量理论与实测数据,在考虑冬季施工日温差很大的不利条件下,优化选择了最佳索鞍顶推时机与顶推量,为索鞍的准确定位提供了理论依据。成桥后桥塔向边跨有微小偏位,证明了该结果有利于运营阶段的受力。研究成果指导了刘家峡大桥施工。     

天津团泊新桥施工控制

为了使团泊新桥(独柱斜塔空间扭面背索混合梁斜拉桥)的成桥线形和索力、应力均达到设计及规范要求,根据该桥结构特点及主要施工过程,确定该桥施工控制以桥塔线形控制为主,索力的确定采用基于正装法及最小二乘法原理的优化方法,该桥斜拉索控制张拉索力的确定分桥塔悬臂施工和体系转换施工2个阶段进行.通过参数识别确定将背索和前索索力作为重点识别的结构参数.桥塔目标线形控制主要通过对塔柱拼装线形控制与索力调整控制来实现.塔柱施工过程中需采用合理的索力张拉顺序保证桥塔施工中及成桥状态的内力安全,桥塔线形控制包括塔柱拼装线形与塔柱整体姿态2部分.团泊新桥成桥后各控制参数满足设计要求.     

南京长江五桥钢壳混凝土桥塔足尺模型工艺试验

南京长江五桥主桥为主跨600m的中央双索面三塔组合梁斜拉桥,桥塔采用内外钢壳-混凝土组合结构,采用工厂内分节段制造拼装、桥位现场整节段吊装并浇筑混凝土的施工工艺。为验证施工工艺的可行性与适应性,开展桥塔足尺模型工艺试验,重点进行钢壳吊装定位、钢筋现场连接、钢壳节段间环缝焊接和混凝土浇筑工序,并测试混凝土的工作性能及温度、应变变化规律。结果表明:钢壳节段制造及桥位施工所采用的工艺方案总体可行;钢壳节段现场吊装及混凝土浇筑等作业基本反映实际情况;混凝土温度仿真计算结果与实测值相吻合,能够指导实际施工;混凝土内部变形基本均匀。     

短线拼装法施工的宽幅多节段混凝土箱梁的预制控制

采用短线拼装法施工的宽幅多节段混凝土箱梁的预制施工比常规连续箱梁预制节段施工复杂,控制难度和精度要求更高。该文以石首长江公路大桥北边跨的预制施工为工程背景,详细介绍了宽幅混凝土箱梁预制施工中的无应力线形控制和滑移、起吊、存梁施工中的安全控制,通过无应力制造线形控制最终成桥线形,通过横向预应力的分次张拉控制多次体系转换过程中的梁体安全。工程实践表明:采用短线拼装法施工宽幅多节段混凝土箱梁是可行的,既能保证预制线形也能保证拼装前梁体各工序的安全。     

钢管混凝土拱桥吊装过程的最优化计算分析

以在建的主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥———巫峡长江大桥为例,在综合考虑拉索的垂度效应与结构几何非线性影响的基础上,采用一阶最优化计算方法来确定拱桥的合理施工状态。以成桥后拱肋的线形为目标函数,施工中拱肋节段的预转折角为设计变量,利用施工优化的原理,直接建立施工期结构状态可测变量与成桥状态目标函数之间的关系。通过对目标函数的最优化处理,求出各施工阶段的扣索索力和拱肋吊装高度,模拟了钢管拱肋的拼装过程。计算结果表明:将最优化计算理论引入拱桥的施工过程计算中是可行的,结果也是合理的。     

自锚式悬索桥拱形桥塔施工过程及桥塔横梁优化研究

广州猎德大桥是新光快速路规划中跨越珠江的一座大型桥梁,本桥的亮点在于其独特的桥塔设计。猎德大桥塔身外观为两个贝壳状弧形壳体相扣,其内外轮廓为椭圆弧段组合而成,单肢塔柱截面类似梯形。整个结构采用预应力混凝土结构,外部包钢壳。结构的多变使桥塔在施工过程中的受力变形分析较为复杂。本文应用组合有限元的方法,采用三维实体单元、板壳单元以及杆单元等详细模拟桥塔施工过程,并对比计算两个初步设计方案,对结构的受力变形给出相对精确的结果。     

节段施工结构非线性时效分析

提出了一个钢筋混凝土、预应力混凝土、钢-混凝土组合平面框架结构非线性和时效通用时步分析的模型.本模型能模拟节段施工过程,如纵截面和横截面几何形状变化或材料特性变化;单元、预应力筋、索的安装和拆除;内、外边界条件的变化等.在荷载作用和强迫位移工况下的结构分析考虑了材料的非线性时效特性、结构延迟变形的影响、二阶效应等.此模型能跟踪结构在施工和使用年限内的响应.考虑结构几何和材料非线性有助于分析结构在线弹性状态、开裂状态、极限荷载阶段的响应,还可在施工过程对结构短期和长期的承载力响应方面提供有价值的结论.此模型还能分析延迟开裂、非线性徐变、徐变屈曲等复杂现象.     

波形钢腹板矮塔斜拉桥施工过程力学性能分析

为指导波形钢腹板矮塔斜拉桥施工,对该类型桥梁的施工全过程进行力学性能分析。以(58+118+188+108)m的朝阳沟特大桥为研究对象,采用MIDAS/FEA有限元软件建立有限元模型,对其施工全过程进行计算。计算结果表明:施工过程中张拉悬臂顶板预应力束使主梁悬臂端轻微下挠,对悬臂施工主梁悬臂端竖向变形的影响远小于张拉斜拉索和浇筑梁段混凝土产生的影响;悬臂根部顶、底板应力在合龙束张拉时应力增量较大,应在施工中重点关注;斜拉索索力受施工阶段的影响不大,索力分2次张拉调整到成桥索力是合适的;矮塔斜拉桥桥塔和主梁刚度较大,两桥塔塔顶位移在悬臂施工过程中基本为0,顶推力作用下一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约5cm,另一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约4cm,可抵消后期运营中桥塔向跨中的偏位。     

基于非线性最小二乘的短线法节段预制线形控制研究

对于采用短线法节段预制拼装施工的预应力钢筋混凝土桥,节段预制过程中较小的误差都可能导致成桥线形较大的偏差。为控制短线法节段预制过程中产生的误差,以嘉绍大桥北岸引桥（为13联70 m跨预应力混凝土连续刚构桥,主梁为单箱双室斜腹板箱梁,采用短线法节段预制拼装施工）为背景,在对预制线形控制原理研究的基础上,提出基于非线性最小二乘的综合误差处理方法,并编制线形控制系统BSRI＿SLCS。该方法首先计算理论预制线形,其次建立预制线形整体坐标系与节段局部坐标系,实现节段控制点坐标在不同坐标系中的变换,然后根据实测数据进行误差分析,调整匹配节段的位置。该方法在嘉绍大桥北岸引桥短线法施工中应用结果显示,成桥线形与理论线形较为接近,证明该方法对预制线形控制是可行的。     

节段施工结构非线性时效分析

提出了一个钢筋混凝土、预应力混凝土、钢－混凝土组合平面框架结构非线性和时效通用时步分析的模型。本模型能模拟节段施工过程，如纵截面和横截面几何形状变化或材料特性变化；单元、预应力筋、索的安装和拆除；内、外边界条件的变化等。在荷载作用和强迫在位移工况下的结构分析考虑了材料的非线性时效特性、结构延迟变形的影响、二阶效应等。此模型能跟踪结构在施工和使用年限内的响应。考虑结构几何和材料非线性有助于分析结构在线弹性状态、开裂状态、极限荷载阶段的响应，还可在施工过程对结构短期和长期的承载力响应方面提供有价值的结论。此模型还能分析延迟开裂、非线性徐变、徐变屈曲等复杂现象。     

大跨径钢-混混合梁连续刚构桥施工控制关键技术

宁波舟山港主通道舟岱大桥北通航孔桥为(125+250+125)m钢-混混合梁连续刚构桥,除主跨跨中85m范围主梁采用钢箱梁外,其余均采用变截面混凝土箱梁。该桥主墩墩顶混凝土主梁采用分块现浇,其余混凝土主梁采用节段预制、悬臂拼装法施工;主跨跨中钢箱梁采用2台桥面吊机整体起吊合龙。采用MIDAS Civil软件建立有限元模型,模拟桥梁施工过程,结合有限元计算进行该桥施工控制。施工中,考虑施工阶段、活载和运营阶段位移进行主梁制造预拱度控制;通过负误差动态控制主梁预制长度和角度误差;通过精确定位基准梁和调整环氧树脂胶厚度控制主梁拼装误差;通过对环境温度、合龙段吊装时钢-混结合段变形和钢箱梁变形修正进行钢箱梁制造长度控制。通过以上施工控制关键技术,混凝土主梁拼装完成时主梁轴线和高程最大悬臂拼装误差分别为15.1mm和1.4mm,钢箱梁合龙后精度在10mm以内,满足设计要求。     

小半径曲线节段拼装箱梁设计和施工关键技术研究

为推动小半径曲线节段拼装箱梁在立交匝道桥梁中的应用,对该类桥梁受力特性、合理构造以及梁段制造、架桥机施工、拼装线形控制等关键技术进行研究。分析曲线半径对该类箱梁弯扭耦合和湿接缝受力的影响;研究梁高、腹板厚度和顶、底板厚度对梁剪扭承载力的影响;为适应平面曲线行走和吊装的需求,总结架桥机拼装施工过程中主要采用的转弯过孔、偏位和斜置起吊调整以及尾部喂梁关键技术;分析拼装过程中产生的轴线偏差和横向位移及线形控制措施。结果表明：曲线半径小于250 m的节段拼装箱梁需考虑弯扭耦合作用,曲线半径小于100 m时湿接缝截面的抗扭承载力和剪扭允许应力已不能满足要求;提高截面抗剪扭承载力最有效的构造措施是增加腹板厚度,其次是增加顶、底板厚度;曲线半径越小,小半径节段梁拼装轴线偏差越大、轴线横向位移越大,应根据曲线半径来规定安装精度验收标准、根据成桥轴线横向变形设置横向预拱度。     

沪通长江大桥主航道桥桥塔温度场与膨胀调控抗裂技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔高330m,塔身采用C60混凝土,单塔混凝土方量超过6万方(不含塔座)。为降低桥塔混凝土开裂风险,采用等温量热和变温变形试验确定水泥水化调控材料掺量以及复合膨胀材料配比,通过缩尺模型试验研究混凝土抗裂性能,基于此制备抗裂混凝土并应用于29号墩桥塔施工中。结果表明:0.2%掺量的水化调控材料可降低水泥水化放热速率峰值约50%;掺入配比为50%CaO+50%MgO的膨胀材料可增加混凝土温升阶段膨胀变形约1倍,减小温降阶段收缩变形约30%;与普通混凝土相比,抗裂混凝土模型中心温度峰值降低了6.4℃,膨胀变形增大了1倍以上,收缩变形减小100με;29号墩桥塔采用抗裂混凝土施工,显著降低了实体结构收缩拉应力与开裂风险。     

黄冈公铁两用长江大桥桥塔施工技术及分析

黄冈公铁两用长江大桥主桥为主跨567 m的钢桁梁斜拉桥,桥塔为H形混凝土结构.该桥桥塔塔柱采用液压爬模施工;下横梁采用落地式支架施工,与下塔柱节段混凝土同步浇筑;中塔柱施工时设置2道临时横撑,以改善塔柱施工阶段的受力;上横梁采用梯形桁架施工,与塔柱混凝土异步施工,上、下横梁混凝土均分2层浇筑.采用MIDAS有限元软件建模对桥塔施工过程进行分析,结果表明:上、下横梁混凝土分层浇筑时混凝土应力满足规范要求,且可有效降低现浇支架荷载;临时横撑的设置保证了施工阶段桥塔应力及位移均满足要求;上横梁梯形桁架支点处塔柱局部应力满足要求.