拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

刚性系杆拱桥更换吊杆的施工监控

琼州大桥主桥为(88+98+108+98+88)m下承式钢管混凝土系杆拱桥,该桥5跨为互相独立的无推力外部静定体系,拱肋均为钢管混凝土哑铃形断面,共118根吊杆,下锚头部位锈蚀程度严重的8根吊杆采用临时兜吊系统进行更换施工。为保证吊杆更换施工中结构受力合理及安全,采用吊杆内力和桥面标高双控制原则,对吊杆更换过程进行施工监控。利用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型模拟吊杆更换施工,对吊杆拉力及桥面标高进行分析。结果表明:更换吊杆后桥面各项指标均在控制范围以内,且满足桥梁设计规范要求。     

吊杆更换对九堡大桥主桥受力性能的影响分析

为研究吊杆更换对九堡大桥主桥受力性能的影响,根据该桥结构特点提出12种吊杆更换预案并进行分析。采用ANSYS建立该桥空间有限元模型,分析在不同吊杆更换方案下主桥结构的应力和位移、对拱肋和主梁及对吊杆力的影响。分析结果表明:在正常运营情况下,一跨内吊杆局部更换的数量小于3根时,只对更换吊杆跨的结构内力产生影响;一跨内吊杆局部更换时,对该跨拱肋、主梁及吊杆力的影响随拆除吊杆数量的增加而加大,当结构局部连续拆除的吊杆数量小于3根时,结构受力是安全的,但当局部连续拆除的吊杆数量达到3根时,拱肋下缘的应力超过了规范规定的材料强度容许值。     

上跨电气化铁路系杆拱桥吊杆更换技术

顺河高架系杆拱桥为长90 m的下承式拱桥,是连接济南市南北交通的干线,并跨越胶济铁路济南东站西侧交通要道。检测发现该桥吊杆存在不同程度的损伤,需全部更换。新吊杆采用GJ15-19型环氧钢绞线整束挤压式吊杆,内部钢绞线采用5层隔离防腐,以提高耐久性。桥梁跨越高铁等电气化线路,下部作业空间受限,施工窗口期短,采用配置转换梁的抱箍式临时兜吊系统和梁底移动式挂篮更换吊杆。抱箍式临时兜吊系统张拉端设置在拱肋与桥面之间,避免了施工对公路交通的影响,且抱箍可拆卸重复利用;转换梁和梁底移动式挂篮克服了梁下作业空间小的难题,实现了铁路运营零干扰的目标。吊杆更换时首先安装临时吊杆实现第一次荷载转移后拆除原吊杆,然后安装新吊杆实现第二次荷载转移,全桥吊杆更换完成后进行全桥调索,最后进行新吊杆防腐和临时吊杆拆除。吊杆更换后桥梁受力状态良好,桥面线形满足设计要求。     

提篮拱桥吊杆更换及调索计算分析研究

为研究拱桥吊杆更换施工工艺和设计新吊杆合理张拉力以达到目标设计结构状态,以某服役15年提篮系杆拱桥为工程背景,结合现场实际情况,提出采用钢桁架临时支撑体系对旧吊杆进行更换,结合吊杆位置系梁顶标高数据变化,采用临时吊杆实现旧吊杆力的卸载和新吊杆力的加载.同时,结合更换吊杆后实测吊杆力下桥梁结构有限元计算结果,从吊杆力均匀程度和跨中系梁下翼缘拉应力判断吊杆力调整的优劣.第1轮张拉力以目标设计吊杆力为张拉力实现将吊杆力调整均匀.第2轮张拉吊杆力以系梁全截面受压为约束条件优化分析得到相应吊杆张拉力,实现结构目标应力状态.     

系杆拱桥吊杆索力转移的优化设计

系杆拱桥索力转移的优化方案设计是吊杆更换的一项重要内容,选择合理有效的索力转移优化方案,能有效避免吊杆集中力现象,保障桥梁结构稳定及运营安全。文中以VBA为平台计算吊杆在等步长和非等步长情况下更换吊杆的索力和应变及相邻吊杆的索力变化,确定系杆拱桥吊杆索力转移优化设计方案。结果表明,优化后索力均匀、结构受力合力、线形平顺。     

拱桥旧吊杆锚头固结端拆除方式探究

对某拱桥吊杆更换锚头固结端拆除方式进行试验和研究.利用高压水射流具有的独特性,采用新型研发的高压水射流装置,快速拆除旧吊杆锚头固结端.该方式对桥梁结构原有的受力状态改变小,施工简单,施工作业面小.更换期间对桥梁的交通影响小,合理安排下可以做到不中断交通,施工速度快、效率高.     

运营中的系杆拱桥吊杆更换施工监测技术研究

以上海轨交三号线漕溪路系杆拱桥W8吊杆更换施工监测为例,研究了运营中的系杆拱桥吊杆更换施工监测技术。通过对拱肋和主梁线形、吊杆索力、结构应力的监测,及时掌握桥梁的实际状态,保证吊杆更换过程的安全,确保吊杆更换后桥梁的线形和内力状态符合设计及规范要求,验证了施工方案的可行性。漕溪路桥吊杆更换完成后,新吊杆工作状态良好,拱肋和主梁线形恢复至施工前状态,各吊杆索力相对于施工前变化率在-2.5%～2.4%之间。施工监测取得了良好的效果,相关施工技术和监测方法可以为类似工程施工提供参考。     

东莞市鸿福大桥吊杆更换方案的确定及实施

通过对新建鸿福大桥四个吊杆更换方案的分析比较 ,确定最佳更换方案 ,确保了吊杆更换过程中桥梁的安全 ;并采取一定措施 ,控制吊杆更换过程中的一些非弹性因素 ,使吊杆更换对桥梁的影响程度降至最低。     

桥面支撑法拱桥吊杆更换关键技术研究

为提升拱桥吊杆更换技术,准确计算更换过程中各吊杆受力,以西安广运大桥为例,运用桥面支撑法更换拱桥吊杆,基于Midas Civil软件对该拱桥吊杆更换各阶段受力进行模拟验算。结果表明,该方法能保证桥面不出现过大变形,吊杆承载力安全系数在规范要求范围内,可供其他同类型的拱桥吊杆更换参考。     

钢管混凝土拱桥吊杆更换施工监控研究

索结构的损伤、断裂、更换以及由此造成的安全问题尤为突出。吊杆是中、下承式拱桥的主要受力与传力结构,在运营期一般要对其进行更换。为确保结构安全,一般应对吊杆更换时的张力、主体结构变形等进行监控。本文以一座钢管混凝土拱桥吊杆更换为例,通过仿真计算与现场监测相结合的方式,分别对吊杆更换的整个施工过程进行模拟与监控,确保吊杆更换后主拱结构的内力分布、拱轴线形、桥面线形等与更换前的状态基本一致,可为其它类似工程提供一定的参考。     

系杆拱桥吊杆更换数值模拟与方案优化

以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,首先创建了全桥的有限元三维模型,计算了实际待更换吊杆损伤对结构性能的影响。其次,确定了吊杆更换方案和吊杆张拉步长,基于临时吊杆法,详细模拟了吊杆更换的整个过程,分析了在此过程中系杆和拱肋位置吊点的位移变化及吊杆索力变化。最后,将等步长与不等步长两类更换旧吊杆的施工方式进行了对比研究。研究结果表明:吊杆失效对失效位置处桥梁的节点位移,内力和弯矩值都有较为显著影响。设计合理的吊杆更换方案和选择适当的张拉步长能使更换过程高效稳定地进行。采用等步长与不等步长更换都能使吊杆更换平稳地进行,不等步长方案相对更为安全。     

系杆拱桥更换吊杆方法研究

介绍了临时吊杆法更换吊杆方案,通过有限元计算分析比较,给出了临时吊杆法的临时吊杆的张拉步长的确定。通过分析各个吊杆在同等步长条件下进行更换时,主梁、拱肋、吊杆各自的内力变化,得出最不利吊杆。结合桥梁吊杆更换模拟分析了吊杆更换时对拱桥各个构件的影响程度,同时得出吊杆最优更换顺序。     

节段预制桥梁架桥机协作受力及吊杆拆除方法研究

节段预制逐跨拼装桥梁施工过程中架桥机-吊杆-主梁共同参与受力,受力状态复杂。为了解该协作体系受力情况并选择合适的吊杆拆除方法,以南昌市洪都高架桥为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立桥梁-架桥机的施工全过程协作模型,计算架桥机及主梁位移、吊杆力、主梁应力,分析架桥机抗弯刚度、吊杆面积对结构受力性能的影响,并对吊杆拆除方法进行研究。结果表明:预应力张拉完成后,吊杆仍存在较大拉力,主梁受力须考虑架桥机协作效应。架桥机刚度的增加能有效削弱架桥机-主梁协作受力效应;吊杆截面面积对削弱协作受力效应不明显。相比于吊杆逐对拆除法,采用架桥机整体落架法拆除吊杆时,吊杆最大拉力不超过初始吊杆力,安全性更好,且施工操作简便,因此最终采用架桥机整体落架法拆除吊杆。     

中承式拱桥吊杆损伤研究及有限元分析

中承式拱桥中吊杆的受力状况与整个拱桥的安全性能密切相关.文中考虑实际运营中吊杆拉伸刚度的损伤退化,对湖南省衡南县云集湘江公路大桥加固工程更换吊杆进行有限元分析,研究损伤变量变化对吊杆受力性能的影响;同时利用有限元软件分析考察了碳纤维（CFRP）棒材作为吊杆对整体结构性能的影响,结果表明CFRP棒作为吊杆可充分利用其抗拉性能,可运用到实际工程中.     

拱桥吊杆更换施工控制关键技术研究

以某一中承式钢管混凝土系杆拱桥的吊杆更换为例,介绍了吊杆更换的施工工艺,提出了相应的施工控制思路;从施工前期有限元分析、施工分级控制、施工控制指标确定等方面明确了拱桥吊杆更换中的关键技术.结果 表明,通过有效的施工控制及施工监测体系,不仅确保了施工过程中桥梁结构的安全,而且更换过程中和更换完成之后的吊杆力、结构线形、结构应力都满足设计及施工监控的预期目标.所提出的施工控制思路对类似拱桥的吊杆更换具有一定的借鉴意义.     

基于等效弹性支承刚度确定梁拱组合体系桥梁吊杆力

连续梁拱组合式桥梁是一种多次超静定的组合体系结构,受力复杂,其吊杆力的确定对成桥的合理力学状态至关重要。本文提出了基于等效弹性支承刚度和控制截面应力相结合确定吊杆力的方法,并以某刚梁柔拱形式的梁拱组合桥梁主桥为依托,建立有限元数值模型,根据弹性支承刚度与位移的关系确定初步的吊杆力;然后以吊杆力大小的方差最小为目标函数,同时满足主梁截面的应力控制条件,运用数据分析软件MATLAB进行吊杆力的二次拟合优化,优化后的吊杆力总体上趋于平均,确保了桥梁受力合理性;最后分析在该吊杆力作用下依托工程的结构受力特点,计算表明该桥主梁截面应力都满足规范要求,并且有一定的安全储备。     

全焊钢吊杆拱桥设计关键技术

随着钢结构桥梁的推广,钢拱桥在境内应用越来越多,但钢拱桥的吊杆仍一般采用冷铸锚式柔性吊杆,结构体系也一直没有较大发展,而境外应用全焊钢吊杆已有较多工程案例,因此,有必要针对全焊钢吊杆拱桥进行研究。全焊钢吊杆拱桥是将钢拱肋、钢吊杆和钢系杆通过节点焊接方式连接在一起组成的承重结构,相对于采用柔性吊杆的系杆拱,具有刚度大、稳定系数大、工法适用性强、不考虑更换吊杆等的特点。通过全焊钢系杆拱桥的计算分析研究了其结构受力特点及关键节点构造,形成了一套设计关键技术,从而为境内探索实践并推广全焊钢吊杆拱桥提供了一定的借鉴和参考。     

刚性吊杆拱加固梁桥结构参数分析

为研究刚性吊杆系杆拱加固梁桥结构参数对桥梁受力性能的影响,指导加固设计优化,以既有城市人行过街天桥主跨钢梁拆墩提载加固工程为背景,运用MIDAS Civil软件,采用累加模型按照实际加固步骤建立加固后桥梁空间有限元模型,计算旧桥钢梁损伤度、拱肋、吊杆、内部约束条件等参数变化下,加固后桥梁结构的最大主应力、位移和自振频率等指标的变化规律,并进行对比分析。结果表明:旧桥钢梁的损伤降低了结构整体刚度;拱轴线形以二次抛物线为最优,1/5是较优矢跨比,拱肋需要具备一定的刚度才能满足受力要求;吊杆刚度及其框架作用对结构整体刚度具有较大影响,对钢梁和拱肋的受力影响较小;拱脚铰接对加固后结构的受力不利。     

中承式钢管混凝土拱桥新增吊杆法加固技术研究

吊杆是中承式钢管混凝土拱桥重要的组成部分和受力构件,其可靠程度直接影响结构的使用性和安全性。由于在运营过程中长期受到自然条件和人为因素的影响,拱桥吊杆出现了不同程度的损伤,使其加固工作备受关注。针对更换吊杆法普遍存在的破坏结构局部受力的问题,介绍了一种主动加固吊杆的方法——新增吊杆法。并以玉带桥吊杆加固为工程背景,介绍了新增吊杆的布置及构造,对全桥进行三维数值仿真分析,比较了吊杆加固前后拱肋内力、吊杆内力和拱桥稳定性的变化情况,并通过施工过程控制对新增吊杆内力和桥面线形进行监控。结果表明:新增吊杆法可大幅减小既有吊杆的应力水平,但对拱肋受力和拱桥稳定性影响不大;加固过程中新增吊杆拉力实测值与计算值符合较好,桥面高程变化最大未超过6mm,是一种安全、可行的吊杆加固方法。