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。     

一种确定斜拉桥合理成桥索力的综合方法探讨

斜拉桥是一种高次超静定结构,索力的大小对结构的受力影响非常大,确定斜拉桥合理成桥状态的关键问题是如何控制斜拉索在成桥时的索力.围绕这一问题,在比较各种控制索力方法特点的基础上,介绍了综合刚性索法和自动调索法确定合理成桥索力的原理和步骤,通过算例证明,该方法概念明确、计算方便,所得结果满足要求.     

悬索桥锚跨索股分析研究

由于锚固的需要,悬索桥锚跨索股是离散的空间索股,而索股张拉力是索股架设时的一个重要参数,为此,提出了成桥状态锚跨索股索力合理分布模式的概念,计算成桥状态各索股精确的空间走向、索力和无应力长度,然后通过对索股架设过程的分析,计算各索股架设时的张拉力,最后通过算例分析索股架设时锚跨各索股张拉力的变化情况,计算表明,索股的最大张拉力与最小张拉力之比可超过1 5。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

无背索部分斜拉桥斜拉索张拉施工方案分析

为确定无背索部分斜拉桥斜拉索的合理张拉施工方案,以溱水路大桥为例,对该桥斜拉索一次张拉和分级三次张拉的施工方案进行研究.应用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间有限元计算模型,采用数值仿真方法研究斜拉索一次张拉和分级三次张拉对该桥结构力学行为的影响,探讨斜拉索分级张拉施工的合理性,并基于影响矩阵法进行成桥索力调整.结果表明:该桥分级三次张拉斜拉索的施工方案较为有利,且施工可行,成桥后可采用影响矩阵法进行索力调整,仅需较少次数索力调整即可达到索力设计目标,可避免反复进行斜拉索张拉调整的繁琐施工工序.     

有约束的最小能量法优化系杆拱桥成桥索力

为优化成桥索力,借鉴斜拉桥成桥索力的优化方法——有约束的最小能量法。以某系杆拱桥为工程背景,采用Midas/civil建立有限元模型,以各吊杆索力为自变量,求得主拱拱肋和主梁的拉压及弯曲应变能之和作为因变量,并限定节点位移、截面弯矩,以及吊杆索力。采用MATLAB建立数学模型求得最优成桥索力,并与刚性连续梁法、刚性吊杆法所得索力,以及成桥状态对比。有约束的最小能量法求得的索力使得主拱挠度平顺,拱脚处的弯矩更为合理。     

混凝土折线塔斜拉桥成桥索力确定的研究

沈阳市富民桥主桥是一座89 m+242 m+89 m的混凝土折线塔斜拉桥,为确定合理的成桥索力,采用最小弯曲能量法并结合假载法和内力平衡法进行计算分析。根据静力平衡条件得到主梁初始断面尺寸;利用最小弯曲能量法得到主梁和桥塔弯矩较小、索力基本均匀的成桥恒载合理状态;利用假载法进行验算,以保证各控制断面在最不利荷载组合时的弯矩值在规范允许范围内。研究表明,折线塔斜拉桥成桥索力确定可采用与直线塔相同的方法;索力距离桥塔由近至远呈现由大到小、再由小至大的分布规律,中跨索力大于边跨索力;两塔相应位置索力大小不同。     

一种斜拉桥目标状态索力快速精准确定的方法

为了精准高效地确定斜拉桥目标状态索力,提出一种新型快速精准调索方法。该方法实施步骤为:计入结构的几何非线性效应,对斜拉索施加一定初张力确定计算初态;在计算初态基础上设定斜拉索的索力增量作为主调向量,通过逐次轮换主调向量进行有限元计算,相比计算初态确定关心截面内力或位移的增量效应矩阵及边界矩阵等参量;利用数值优化理论,建立约束条件及目标优化函数求解出满足要求的最优索力。以主跨518 m的荆岳铁路公安长江特大斜拉桥为工程实例,对该桥成桥状态、施工过程子目标状态的索力进行优化并对施工监控误差进行修正。结果表明:优化后的结构状态均满足工程要求,该调索方法具有快速、高效、精准等优点,可推广至斜拉桥、拱桥等成桥状态和施工过程控制子目标状态的索力确定,并为施工监控索力调整等提供了一种新的解决途径。     

影响矩阵法在大跨径斜拉桥二次调索中的应用

由于斜拉桥成桥索力与目标索力可能存在一定偏差,利用影响矩阵法对某大跨径斜拉桥成桥后索力偏差进行调整,确保其索力满足规范及设计要求。提出以锚杯拔出量作为调索主控制参数,提高索力调整精度的同时,解决了传统以索力为主控参数的调索方法所要求的必须在温度恒定状态下实施的苛刻限制,使索力调整可在白天进行,提高了工作效率。通过索力调整实现了索力优化目的,且对结构线形和应力影响很小,达到了预期效果。     

斜拉桥施工阶段二次调索计算方法

为保证施工阶段的结构安全,一些斜拉桥的施工需要进行2次分步张拉斜拉索,而由于二次调索控制目标不同,需要采用不同的调索计算方法。针对施工期间存在2种阶段控制目标的斜拉桥,以主梁脱离支架和内力分布合理作为控制目标,采用以梁塔拉压及弯曲应变能最小为约束条件的最小能量法进行初张力优化计算,以设计成桥索力作为控制目标,采用差值法进行正装迭代计算确定第2次张拉索力,并结合工程实例,利用有限元法实现了二次张拉索力计算。2种方法组合使用所确定的施工张拉索力能够满足施工控制要求,最终成桥状态亦达到设计要求。     

节线法在不等高三塔大跨悬索桥主缆线形分析中的应用

结合某不等高三塔大跨悬索桥,以节线法理论为基础,通过常用的Excel软件反复迭代计算其主缆的初始平衡位置以及主缆拉力,为验证该算法的可行性及工程精度,以此为基础建立Midas全桥结构有限元模型,并利用Midas悬链线索单元进行更精确的分析,得到悬索桥初始平衡位置以及主缆拉力。通过对比两种计算方法的结果可以发现,节线法这一近似计算方法能够满足工程需要,且使用方便.无需复杂的编程计算,具有一定的实用意义,可为同类型桥梁主缆线形分析提供参考。     

提高斜拉索索力估算精度的一种新方法

根据斜拉桥拉索振动的特点,建立了考虑垂度及斜度影响的振动微分方程,并利用奇异摄动解法进行求解。不仅考虑了索的刚度,而且将索的边界条件假定为简支和固支耦合的情况,在此基础上提出了频率法的索力计算实用公式。分析比较了目前国内外的其他主要计算公式,结果表明该公式具有高精度和计算方便的特点。将该实用计算公式用于南京长江三桥施工控制中,通过对实际斜拉索测试得到的各阶频率进行计算,并与设计索力和压力传感器得到的索力进行对比分析。计算表明该公式能够满足实际工程的需要,可广泛适用于频率法测估各种索类结构的内力。     

基于斜拉索张力测定的斜拉桥健康诊断

应用试验校正的高精度三维有限元模型,对斜拉桥主梁结构损伤位置识别的斜拉索张力指标进行了研究。模拟12种可能的损伤情况,研究了基于斜拉索局部模态基频构造索张力指标的方法,索张力指标对各损伤情况下损伤位置的识别效果和对损伤程度的敏感性。结果表明,用斜拉索局部模态基频所构造的张力指标对不同的损伤程度呈现较好的稳定性和灵敏性,对模拟的12种损伤情况的正确识别率可达75%。该方法的突出优点是只需测量斜拉索局部振动模态的基频,就能获得较好的损伤识别效果,比其他面向损伤检测的测量容易得多。该方法可十分方便地推广应用于悬索桥加劲梁结构的损伤定位,具有较高的实用价值。     

独塔钢斜拉桥成桥索力及施工索力计算分析

以某单塔中央双索面钢斜拉桥为研究背景,采用MIDAS Civil有限元程序进行建模计算,采用恒载平衡法初步拟定成桥索力,根据设置的控制目标,以初拟索力为基础进行多次调整索力以达到预期的成桥状态从而求得合理成桥索力。采用正装迭代法对斜拉索施工阶段进行模拟,经过多次迭代计算,得到施工索力。结果表明,成桥索力较为合理,按照施工索力能够满足斜拉桥合理成桥状态要求。对独塔钢斜拉桥合理成桥索力和施工张拉索力的确定提供借鉴和参考。     

大跨悬浇钢筋混凝土拱桥施工扣索力优化计算分析

为有效控制钢筋混凝土拱圈在悬臂浇筑过程中出现过大的拉应力,文中以某大跨悬浇钢筋混凝土拱桥为依托,提出一种扣索力优化计算方法。首先,基于“未知荷载系数法”获取拱圈最大悬臂状态扣索力初值;然后,开展正装分析并提取施工过程的索力、应力以及位移影响矩阵,基于优化原理并利用MATLAB软件对扣索力开展进一步优化。最后,分别基于影响线原理和无应力状态法原理确定拱圈合龙前扣索力最优拆除顺序和扣索补张拉值,确保拱圈受力合理、松索成拱后拱圈线形光滑圆顺。算例结果表明,扣索初拉力值较为均匀,所有索力值安全系数均大于2.5;拱圈松索成拱线形合理,未出现“马鞍形”;拱圈施工过程中截面拉应力均小于1.8 MPa,满足设计要求。     

基于频率法的索力测量系统

为了在工程现场快速方便地检测斜拉桥的拉索索力,依据随机振动法索力检测原理,开发了一种新型的索力测量系统。通过对随机振动法索力检测方法的概述,介绍了该系统的性能、硬件结构和软件模块,并重点阐述了通过数字滤波抑制快速傅里叶分析(FFT)的混频现象、自动扫描确定主振频率和提高索力计算精度的方法和措施。索力测量系统以AT89C55WD单片机(SCM)为平台,集成了电荷放大器、信号分析仪和计算器的相关功能。在工程现场,只需输入少量参数,拉索振动信号采集、信号的快速傅里叶分析和对应的索力计算即可在线自动完成。     

拉索的悬链线解答在斜拉桥调索中的应用

基于作者建立的无弹性悬链线解答,推导了拉索的无应力索原长计算公式,以及索原长与索力之间的增量关系式。算例表明,本文建立的索原长计算式是正确的;索原长与索力之间的增量关系式可应用于大跨度斜拉桥的调索计算,与常用的Ernst弹性模量修正法具有相近的精度。算例还表明,在进行调索计算时,割线模量法具有很高的精度,且公式简单,建议优先采用。     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法。该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力。以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分析了施加不同初始张拉力后的斜拉索内力;考虑该方法确定的初始张拉力和将设计成桥索力作为初始张拉力的2种工况,分析不同初始张拉力对桥梁结构响应的影响。结果表明:该方法计算得到的斜拉索内力与设计成桥索力相对差值小于0.01%;初始张拉力对桥梁结构变形和斜拉索内力影响显著,在斜拉索中施加该方法确定的初始张拉力,可使斜拉索内力达到设计成桥索力。     

斜拉桥调索时索的拔出量计算精度分析

为寻找简便、精确的拉索拔出量计算方法,利用弹性悬链线精确解推导了张拉刚度和拉索沿两端点连线的轴向刚度计算式,对Ernst等效弹性模量法、割线模量法、精确等效弹性模量法等的计算原理进行了阐述。并通过算例对各种方法计算的索长拔出量进行了对比分析。分析结果表明,对成桥状态,各种方法都具有很高的精度;对施工状态,各种方法也都能满足工程中的精度要求;精度最高的3种方法依次为精确等效弹性模量法、割线摸量法和轴向刚度法,其中前2种方法的误差不超过0.6%。因此,推荐使用割线模量法和精确等效弹性模量法进行斜拉桥调索计算。