确定钢桁梁斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法

为解决斜拉索无应力长度缺失带来的施工控制精度问题,实现大跨度钢桁梁斜拉桥施工控制的精细化、高效化,丰富合理施工阶段索力的计算方法,基于斜拉索的无应力长度表达式,根据张拉前的结构实际状态与斜拉索目标无应力长度,提出了求解钢桁梁斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法,给出了迭代计算流程。基于北盘江大桥设计施工流程,分别采用正装迭代法和索长迭代法进行了正装分析。结果表明:在设计施工流程的计算中,当目标成桥状态及杆件无应力构形相同时,索长迭代与正装迭代得出的二张力基本相同,其最大差值仅为该索索力的0.14%,且两者得到的成桥状态十分接近,均能达到预定的目标成桥状态,其中索长迭代得到的标高、索力与目标状态的最大差值分别为3mm、8.9kN,验证了索长迭代法的可行性。     

基于无应力长度目标的平行钢绞线斜拉索张拉方法

为改善斜拉桥平行钢绞线拉索以索力控制张拉时需多次重复张拉的复杂操作工序,并减少由此产生的累计误差,同时使得张拉完成后每股钢绞线拉力分布更均匀,选择以钢绞线的无应力长度作为控制张拉的对象,设计了以无应力长度控制钢绞线逐根一次张拉到位的施工方案,并对其进行优化。考虑拉索的几何非线性,建立单根钢绞线的几何状态方程,确定其在目标索力下控制张拉的无应力长度;在实际施工中以该无应力长度控制张拉单根钢绞线,运用分阶段局部寻优的数值方法,考虑实际施工误差和塔、梁变形等因素,对实际施工索力与设计目标索力之间存在的误差进行修正,寻求对应实际工况的控制张拉无应力长度,以实现一次张拉到位、张拉完成后每根钢绞线拉力相等且成桥索力也更精确的目的;最后,通过计算机仿真算例模拟实际工况进行验证。结果表明:对给定的设计成桥目标索力,采用无应力长度控制张拉方案可一次张拉到位,考虑施工误差进行优化后控制张拉的无应力长度与对应实际工况的无应力长度相差较小,经过二次优化后,施工张拉索力与设计目标索力的相对误差为0.72%,且张拉完成后每根钢绞线拉力相等,满足施工要求;相关计算程序经固化后嵌入智能千斤顶可用于斜拉索张拉施工。     

平行钢绞线斜拉索每股钢绞线安装索力的计算

该文首先基于悬链线理论得到了在给定整束索索力的条件下,无应力索长的计算公式;其次,引入无应力状态法理论,以钢绞线无应力长度为目标,通过迭代计算解决了在已知每股钢绞线无应力长度的条件下,主塔两侧斜拉索的各股绞线的安装索力确定问题,采用Fortran语言编制了该算法的程序;最后,将该方法运用于南宁市五象大桥中,对其边、中跨7号斜拉索A7、J7的各股钢绞线的安装索力进行了求解,结果表明:该方法可靠,可为该类型的拉索施工提供理论指导。     

无应力长度正装迭代法在无背索斜拉桥工程中应用

在斜拉桥施工过程中,每次张拉的斜拉索都会对其他斜拉索产生复杂的影响,通常采用倒拆法、倒拆-正装法及无应力状态法均存在不同程度的不闭合问题,不容易求解到合理的施工过程索力。为研究确定无背索斜拉桥施工时合理施工状态的方法,以一座主跨180 m无背索斜塔单索面钢混组合斜拉桥为例,采用Midas Civil基于无应力长度结合正装迭代思路建立成桥阶段和施工阶段有限元分析模型。首先根据初始索力求解出无背索斜拉桥初始无应力长度,然后依据最小二乘原理通过多次正装迭代分析,使斜拉桥施工最终状态和成桥目标状态差异达到允许范围内,求解得斜拉桥合理施工状态的索力值。通过实例证明,基于无应力长度正装迭代法可以较好地解决无背索斜拉桥施工正装分析的不闭合问题,完成索力优化,满足工程精度要求。对无背索斜拉桥合理成桥状态索力及合理施工过程索力优化提供了一定参考,具有一定的推广价值。     

基于无应力状态控制法的斜拉桥运营期调索计算方法研究

以某座运营多年的斜拉桥调索施工为例,基于无应力状态控制法,结合ANSYS的优化分析功能,先后识别出斜拉桥运营期调索基准状态的斜拉索无应力长度、刚度参数和目标状态的斜拉索无应力长度,基准状态与目标状态斜拉索无应力长度之差即为相应张拉拔出量,而利用ANSYS后处理器先后提取的基准状态与目标状态的计算索力之差即为斜拉桥运营期调索的施工索力调整量。通过调索施工控制实践,验证了该方法计算结果精确,能有效控制斜拉桥运营期调索施工过程的内力与线形,确保预期合理目标状态得以实现。     

无应力状态法在确定斜拉桥二次调索索力中的应用

确定斜拉索的施工索力是斜拉桥设计和施工控制中一项重要内容,是保证斜拉桥施工结构安全的关键,该文根据无应力状态法理论,提出了以无应力索长为线索确定二次调索的方法,推导了确定施工索力的计算公式,与以往常用方法不同,该方法确定的是斜拉索的索力增量,其计算过程清晰,简便实用,计算工作量小,且不受调索顺序等施工工序影响。     

无应力长度参数正装迭代法工程应用

以滨海大道南台头闸桥为工程背景,利用有限元分析软件Midas模拟斜拉桥正装施工过程。通过建立每根拉索与成桥状态参数(索力、位移、内力)之间的影响矩阵,分析施工过程中索力优化问题,采用无应力长度参数正装迭代法,利用最小二乘法修正各斜拉索的无应力长度,结合迭代分析,解决结构不闭合问题,直到满足工程要求,达到合理的成桥状态。实例证明:基于无应力长度正装迭代法可以方便地解决斜拉桥施工正装分析的不闭合问题。     

基于无应力状态控制法的斜拉桥安装计算方法研究

根据无应力状态控制法的基本理论,以某斜拉桥为例,由成桥最终状态求解施工中间状态,并计算出合理成桥状态的斜拉索无应力长度,以无应力索长作为控制量进行施工正装计算,对比合理成桥状态和施工正装最终状态。结果表明:无应力状态控制法应用于斜拉桥的正装计算结果精确,能确保合理成桥目标状态的实现。     

双套拱塔斜拉桥索力张拉优化及控制

为研究双套拱塔斜拉桥施工控制技术,尤其是塔间索及斜拉索的张拉方案合理性及张拉控制方法,以小凌河大桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间计算模型,进行施工过程的模拟计算,根据计算结果对拉索安装和张拉方案进行了优化。优化后,赋予塔间索初张拉无应力长度,二次调索时调整到成桥状态的无应力长度;斜拉索自内而外安装并张拉,索力小于250kN的斜拉索,调整其初张拉无应力长度使索力满足测量要求,其他斜拉索直接张拉到设计的无应力长度。监控结果表明,采用优化后的索力张拉方法对该类桥梁进行施工控制,整个施工过程中结构安全、受力明确,得到的成桥索力误差小。     

基于索长的大跨径斜拉桥施工控制计算方法及应用

为更精确地指导大跨径斜拉桥的施工过程控制,提出一种以斜拉索无应力索长为变量的整体计算流程及调索方法。调索计算按照先成桥状态、再最大悬臂状态、最后全部施工阶段的顺序,满足调索目标及约束条件,依次确定各状态无应力索长;将主梁线形、塔偏、索力等被调整参数的调整值换算为索长增量,按照先塔偏、再主跨主梁线形、后索力的原则进行迭代;当整体几何形态趋于稳定时,采用被调整量混合参数影响矩阵辅助计算。该方法在武汉青山长江大桥和武穴长江大桥的应用表明:按提出的整体流程进行计算有助于理解结构设计特点、明确施工过程控制重点;调索时先采用换算索长快速接近目标状态,再采用混合参数影响矩阵精确调整,可提高结果精度与迭代效率。     

斜拉桥施工中多工序并行作业技术

分阶段施工实际上是斜拉桥结构体系与作用于结构上的荷载不断变化的过程.施工工序的变化引起荷载的变化,结构上荷载的变化改变着斜拉索的索力,斜拉索的主动调索表面上是改变着斜拉索的索力,而本质上是改变了斜拉索的无应力长度.按照无应力状态控制法最终结构的内力和线形与施工过程无关的基本原理,可以实现斜拉桥施工中斜拉索调索与其他工序同步并行作业.     

多段索异形塔斜拉桥施工阶段索力计算

对于具有主、副塔和分段索的多段索异形塔斜拉桥,塔和索相互作用影响较为复杂,特别是施工阶段的索力计算更为繁琐,其索力计算难点体现于多段索间的相互影响及桥塔刚度随塔间索索力的变化而改变。为研究该类桥施工监控中的索力控制问题,以多段索异形塔斜拉桥为研究对象,对比了正装、倒拆等计算方法后,采用无应力状态法建立Midas模型进行理论研究,探讨了无应力状态法求解此类桥梁施工阶段拉索张拉力的适用性等。研究结果表明:结合无应力状态法增设中间施工控制状态能极大简化多段索异形塔斜拉桥繁琐索力计算;面对由于施工工序变更等原因引起的复杂索力调整问题,能高精度快速求解各施工阶段拉索的张拉力。基于无应力状态法增设中间施工控制状态的索力计算方法拓展了无应力状态法控制理论在该类桥型中的应用。     

钢绞线斜拉索一次安装逐根张拉力不均匀系数影响分析

钢绞线斜拉索在现代斜拉桥建设中得到越来越广泛的应用,其施工方法一般是采用小吨位千斤顶张拉,单股钢绞线的超张拉控制是钢绞线斜拉索施工的关键。基于无应力状态法和悬链线有关理论,在编制钢绞线斜拉索张拉控制程序的基础上,分别针对结构刚度、拉索索长及单根拉索内索股数量对钢绞线超张拉施工的影响进行对比研究,并选取一座矮塔斜拉桥进行算例验证分析。研究得到以下结论:(1)结构刚度越大,钢绞线超张拉不均匀程度越小;(2)拉索索长越大,钢绞线超张拉不均匀性越显著;(3)单根拉索内索股数越多,超张拉不均匀性越显著;(4)总体上,矮塔斜拉桥结构刚度更大、跨度更小,拉索较短,钢绞线超张拉不均匀程度较小。     

斜拉索无应力长度求解及成品索长合理确定

斜拉索的无应力长度和成品索长是斜拉桥设计和施工中2个关键的参数.根据索端竖向分力与索无应力长度的关系,采用Levenberg-Marquardt迭代算法,给出求解索端预张力已知时拉索无应力长度的方法,算例表明,该算法迭代次数少、简单、可靠、计算稳定且收敛快.同时结合斜拉桥施工过程计算,综合考虑梁体立模预抬高、索塔变位和斜拉索索力调整过程,提出斜拉索成品索长的确定方法,通过与某桥现场情形相比,表明利用该方法计算实桥斜拉索的成品索长更趋合理,并可方便施工.     

斜拉索无应力索长的实用迭代算法

斜拉索无应力索长是斜拉桥施工和设计中的关键参数之一。目前常用的悬链线算法虽然可以精确计算出拉索无应力索长,但计算过程繁琐,不便于工程上应用。笔者基于悬链线理论,通过建立索端水平分力与拉索无应力长度之间的关系,提出以水平分力为迭代控制参数求解拉索无应力索长的实用迭代算法。将该法运用于在建黄舣长江大桥无应力索长计算,并与常用悬链线算法进行对比,对比计算结果表明:该法具有收敛速度快,精度高且计算简便的特点,便于实际工程的应用。     

无应力状态控制法在斜拉桥并行作业中的应用

现代大跨度斜拉桥施工工序繁多、体系转换复杂,在其施工控制中若以索力为控制依据,因施工临时荷载变动、温度变化、混凝土收缩徐变的影响,难以实现多工序并行作业。为此,无应力状态控制法利用相对稳定的无应力索长作为控制量,可避免桥面荷载和其它索力调整对目标索索力的影响,为并行作业提供了条件。基于结构力学的力法方程,分别采用索力控制和索长控制2个过程,分析了荷载移动和调索顺序对结构内力、位移的影响,在理论上论证了该方法应用于并行作业的正确性;并通过实例计算,证明了该方法的可行性与优越性。     

四线曲线钢箱梁斜拉桥施工控制技术

为了使曲线钢箱梁斜拉桥成桥后达到合理的内力和线形状态,以穗盐路斜拉桥为背景,基于无应力状态法,以钢箱梁制造线形为目标,进行全桥施工控制.在确定合理成桥状态下,计算了钢箱梁的制造线形,悬臂拼装时按制造线形夹角进行拼装,并保证合龙段的无应力拼装,则最终成桥必会达到合理成桥状态;讨论了无应力索长的计算方法,用无应力索长差实现全桥调索的一次性完成;该桥的横向效应计算结果表明水平横向弯曲效应明显,弯扭耦合效应并不明显,可按直线桥对主梁进行线形控制.监测结果表明,成桥后索力误差在5％之内,主梁线形满足设计要求,结构内力状态良好.     

无应力状态法在钢绞线斜拉索施工中的应用

针对平行钢绞线斜拉索施工过程中的索力控制问题,提出采用无应力状态法理论确定单根斜拉索中每根钢绞线挂设初张力的方法.基于无应力状态法理论与悬链线索元理论建立斜拉索无应力索长与张拉力的关系式,以各次钢绞线挂设完成为平衡状态进行力学分析,建立求解单根钢绞线张拉力的非线性方程组,采用MATLAB编程,运用最速下降法迭代得到非线性方程组的数值解.以武汉某大桥正桥为例,对其中跨22号斜拉索中单根钢绞线张拉力进行求解,结果表明所推导的方法是准确和有效的.     

基于无应力正装迭代法的大跨混凝土斜拉桥合理施工状态分析

大跨混凝土斜拉桥收缩徐变效应显著,单一计算方法很难完美确定其合理施工状态。目前确定斜拉桥合理施工状态的常见计算方法有前进分析法、倒退分析法、正装迭代法、倒拆—正装交互迭代法、无应力状态法等。以一座主跨300 m的大跨混凝土斜拉桥为依托,建立Midas三维空间有限元模型,基于无应力状态法与正装迭代相结合的计算方法,确定其合理施工状态,获取考虑收缩徐变效应后无应力正装迭代收敛本质及相关迭代规律。主要结论表明:考虑混凝土材料收缩、徐变效应后,构件无应力状态量会随施工过程发生变化,收缩徐变对结构线形影响实质是对结构构件无应力状态量的影响,导致最终成桥状态与目标状态不闭合;调整无应力状态量进行正装迭代分析可实现闭合;基于无应正装迭代法,大跨混凝土斜拉桥索力、线形与设计值能够闭合,内力与设计值接近。     

斜拉索无应力长度的简化计算及对比

斜拉索无应力长度计算在斜拉桥施工和设计中是保证斜拉桥结构受力合理的关键参数。目前很多索长计算方法过程繁琐,不便于工程技术人员运用。本文在相似算法基础上重新推导无应力长度计算公式,形成简化的抛物线法和悬链线法,达到精度高且计算简便的效果,便于实际工程的运用。