独塔混合梁斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析

为研究施工过程中混合梁斜拉桥结构与荷载参数的变化对成桥状态的影响,以跨径为(32+50+93+260+38)m的岳口汉江特大桥为工程背景,采用MIDAS Civil有限元分析软件对其进行参数敏感性分析,研究主梁自重、斜拉索弹性模量、施工荷载、初张拉力、温度的变化对主梁线形、应力和索力的影响。结果表明:钢箱梁自重、施工荷载、斜拉索初张拉力、局部温差对成桥状态的影响较大,为敏感性参数;主梁应力的敏感参数为斜拉索初张拉力,主梁变形的敏感参数为钢箱梁自重、施工荷载、斜拉索初张拉力和局部温差,参数的变化对成桥索力影响相对较小;中跨钢箱梁的截面应力和线形变化远大于边跨混凝土,主梁下缘应力相比于上缘应力对参数变化更加敏感。     

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响。结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体系降温将引起全桥主梁下挠,体系升温效应相反,最大背索索力变化为成桥索力的6.1%;日照温差下桥塔以横向弯曲为主,纵向偏位较小,对主梁线形、斜拉索索力影响较小;索梁(塔)负温差下有索区主梁发生向上位移、背索索力增大,正温差下相反,对桥塔偏位基本不影响。     

贵州凯峡河特大桥总体设计

贵州凯峡河特大桥为(180+230) m不对称半飘浮体系独塔结合梁斜拉桥,桥梁依次跨越凯峡河河谷和U形溶蚀槽谷。主梁采用双边“上”字形钢主梁与混凝土桥面板组成的结合梁,全宽30 m,桥面板采用C55高性能混凝土。桥塔采用“人”字形结构,塔高117 m。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线成品索,按空间双索面扇形布置,单个索面布置18对,全桥共72根斜拉索。索塔锚固采用钢锚梁;索梁锚固采用锚拉板,为适应空间索面斜拉索锚固,锚拉板与钢主梁腹板采用小角度弯折焊接。桥塔采用爬模法施工,钢主梁采用桥面吊机悬拼。分别采用有限元软件MIDAS Civil和MIDAS FEA对斜拉桥进行总体和局部计算,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。     

杭州湾跨海大桥北航道桥钢箱梁安装技术

杭州湾跨海大桥北航道桥为五跨连续半飘浮体系钢箱梁斜拉桥,介绍北航道桥钢箱梁安装工艺.钢箱梁的工地连接采用栓焊连接,顶板U肋采用高强螺栓连接.斜拉索采用无应力长度及钢箱梁焊接时的顶、底板缝宽来控制钢箱梁的线形及应力,避免了多次张拉、调索的方案,简化施工,缩短了工期.     

军山长江大桥主桥索区钢箱梁及斜拉索安装

武汉军山长江公路大桥主桥为5跨连续半飘浮全钢梁斜拉桥，主梁为全焊流线形扁平钢箱梁，梁高3m，总宽38.8m。重点介绍该桥索区钢箱梁的安装工艺、斜拉索挂索和张拉的施工方法，并简要介绍了施工控制原则。     

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

刚果(布)小曲线平弯斜拉桥斜拉索张拉力敏感性分析

结合刚果(布)布拉柴沿河大道项目小曲线平弯斜拉桥的工程实例,利用大型空间有限元软件对斜拉索张拉施工误差进行了施工数值模拟,针对平弯斜拉桥空间变形的特性,分析了不同状况下斜拉索张拉力对小曲线平弯斜拉桥主梁扭转位移、成桥索力以及主梁应力的影响,并据此提出了斜拉索张拉施工时相对应的控制措施。     

大跨径钢桁梁斜拉桥主梁线形敏感性分析

以国内首座大跨度公路双塔双索面钢桁梁斜拉桥果子沟大桥为工程背景，运用MIDASCivil软件建立有限元模型，分析主梁自重、结构材料弹性模量、整体温度和局部温差对大桥主梁纵向位移及斜拉索内力的影响，所得结论对同类工程的设计和施工具有一定的指导价值。     

高低塔斜拉桥在温度作用下的静力特性研究

为探讨温度对高低塔斜拉桥结构成桥使用舒适性及安全性的影响,以跨径为(157+280+93.5)m的清溪口渠江特大桥为工程背景,建立有限元分析模型,分别研究了体系温差、日照温差和索梁温差荷载作用对高低塔斜拉桥的主梁应力、主梁竖向位移及斜拉索索力的影响。研究表明:体系温差作用下,低塔侧边跨的主梁翼缘应力和斜拉索索力变化量较高塔侧大,主梁上翼缘的应力小于下翼缘;体系温差和日照温差作用下,高塔边跨的主梁变形较低塔侧大;日照温差作用下,日照升温和降温引起的主梁变形、应力分布及斜拉索索力变化规律相反,且日照升温引起的主梁挠度值、上下翼缘应力值、索力变化量是日照降温的2倍;索梁温差作用下,高塔侧边跨的斜拉索索力、主梁翼缘应力及竖向位移较低塔侧大。在实际工程设计中,应注意关键位置处主梁的应力储备和挠度控制,以及斜拉索的承载能力保有量。     

大跨径曲线矮塔斜拉桥参数敏感性分析

为了解结构状态参数对大跨径曲线矮塔斜拉桥成桥状态的影响,获取施工控制敏感参数,以黄龙带矮塔斜拉桥——(108+208+108)m双塔三柱式曲线预应力混凝土矮塔斜拉桥为背景,采用有限元软件TDV RM建立该桥空间杆系有限元模型,分析主梁自重、主梁弹性模量、斜拉索索力、预应力张拉力、混凝土收缩徐变和体系温度参数变化下,主梁的应力和挠度的变化规律。结果表明:主梁自重、斜拉索索力、混凝土收缩徐变和体系温度对成桥状态主梁的应力和挠度影响显著,是施工控制敏感参数;主梁弹性模量和预应力张拉力对成桥状态主梁的应力和挠度影响较小,是施工控制非敏感参数。     

深中通道中山大桥主桥超宽大节段钢箱梁吊装匹配技术

深中通道中山大桥主桥为主跨580 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用流线型扁平钢箱梁,梁宽46 m(含风嘴),主梁共划分69个节段,标准段长18 m、最大吊重约429 t,采用桥面吊机双悬臂吊装。由于钢箱梁节段自重大、宽度较大、横桥向竖向刚度较小等,在桥面吊机悬臂吊装过程中,会出现钢箱梁匹配面高差过大(最大约63 mm)的问题。为解决该问题,实现梁段精确匹配安装,提出3种钢箱梁吊装匹配方案：“门架+拉索”方案、“牛腿反力架”方案、“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。经有限元仿真分析综合比选,最终选择“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。该方案以箱梁竖腹板为定位点,提前焊接一字梁,采用法兰连接后锁定待拼梁段,部分焊接拼接面内箱梁形成C形焊缝;通过提前挂索并张拉部分斜拉索,减小匹配面已拼梁段横桥向竖向变形,达到箱梁匹配要求。施工中采取了匹配高差调节、局部应力控制、拼接缝宽控制等关键技术,最终将该桥钢箱梁匹配面高差减小至9.8 mm以内,钢箱梁局部应力可控,斜拉索初张过程中钢箱梁应力增量小于10 MPa,且各箱梁节段拼接缝宽可控制在1 cm以内。     

大跨度混合梁斜拉桥施工控制关键技术

江顺大桥主桥为主跨700m的双塔双索面混合梁斜拉桥,该桥钢箱梁采用悬臂拼装施工,边跨预应力混凝土箱梁采用支架现浇法施工。为保证成桥后的线形及内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥杆系有限元模型,并基于无应力状态法对该桥进行施工控制。在施工控制中,采取了桥塔应力及线形控制、塔内斜拉索锚固块预抬量及钢锚梁预抬量控制、主梁的钢箱梁制造线形及施工线形控制、斜拉索的下料长度及施工中斜拉索索力控制等关键控制技术。成桥后对桥塔应力和偏位、主梁测点高程、斜拉索索力的实测值与理论值进行对比分析,结果表明:以上各数据的实测值与理论值均吻合较好,误差均在合理范围内,满足设计要求,成桥状态良好。     

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。     

台州湾跨海大桥通航孔桥悬拼匹配关键问题研究

台州湾跨海大桥通航孔桥为主跨488m的双塔双索面组合梁斜拉桥,在主梁悬臂拼装过程中,采用"焊接边腹板—提前挂索—吊机卸载"技术完成梁段匹配连接。为了确定该技术的合理吊机卸载比及提前挂索的合理预张力,采用Abaqus建立部分悬拼梁段的有限元模型,研究匹配截面的变形规律及吊机卸载比对不匹配变形值的影响,分析提前挂索的索力对边腹板焊缝和斜拉索锚固区桥面板受力的影响,并采用曲线拟合的方法给出提前挂索的合理预张力计算公式。结果表明:吊机的合理卸载比为37%,提前挂索的合理预张力与一张索力的比值为60%～74%。     

基于长期监测的北方跨海斜拉桥钢箱梁截面温差特性分析

钢箱梁斜拉桥受其结构特征影响受力状态非常复杂,钢箱梁结构温度受环境条件影响变化难以预测,截面内温度差异对钢箱梁应力分布具有显著影响,确定钢箱梁截面内温差基准值是确保桥梁结构安全耐久的必要条件。目前国内外设计规范对截面温差基准值的确定尚没有统一的方案。通过坐落于我国北方冰冻海域的大跨度钢箱梁斜拉桥长期监测系统,获取跨中主梁截面温度测点监测数据。对2012年跨中大气温度数据进行整理,年温度变化具有显著的季节性特征。钢箱梁跨中截面的6个主要温度测点的温差分析显示,顶板横向温差与顶底板纵向温差显著,底板横向温差非常小,顶底板温度横向分布呈明显不对称性。采用加权威布尔分布分别建立主要测点间正负温差概率分布模型,分布函数拟合效果良好。在此基础上结合国内外相关规范提出了基于极值分析的截面内温差基准值计算方法。以2012年至2015年的监测数据为样本,在年样本抽样数取12的前提下,对钢箱梁截面上最为显著的两组测点温差的基准值进行了计算。计算结果表明,指定50年重现期下钢箱梁跨中截面顶板横向温差为21.42℃,顶底板竖向温差为28.53℃,超过《公路桥涵设计通用规范》规定的20℃,设计与监测钢箱梁斜拉桥时必须对主梁温度应力给予足够的重视。     

基于影响矩阵法的非对称独塔斜拉桥索力优化

非对称独塔斜拉桥结构新颖,造型独特,在外荷载作用下的变形及受力规律与常规斜拉桥不同。斜拉索能通过千斤顶主动施加张拉力改变主梁受力条件,改变主梁和主塔的线形及主梁的受力性能规律。因此非对称独塔斜拉桥在设计、施工及运营过程中的索力控制十分关键。该文以珲春大桥为背景,采用Midas建立了斜拉桥的空间有限元模型,以主梁及主塔的弯曲和拉压应变能最小为目标函数,采用影响矩阵法,进行了成桥索力优化,同时考虑施工过程对结构产生的内力进行分析。结果表明:影响矩阵法在非对称独塔斜拉桥成桥索力优化中效果良好。     

杨泗港快速通道青菱段跨铁路斜拉桥施工控制

杨泗港快速通道青菱段跨铁路斜拉桥为半飘浮体系双塔钢箱梁斜拉桥,桥面宽44 m,跨越既有铁路采用转体法施工,转体长248 m,转体重达18 500 t。转体前进行不平衡称配重,确定平衡状态参数,确保主桥转体过程中的稳定性。施工过程中,控制钢箱梁拼装线形精度,使其转体后满足成桥目标状态;结合有限元分析,对主梁和桥塔最不利控制截面的内力及斜拉索索力进行控制,及时修正实际施工状态,保证成桥线形、结构内力和斜拉索索力满足设计要求。结果表明:成桥后主梁高程与设计值吻合良好;主梁应力为-22.6～-6.2 MPa;桥塔应力为-6.6～-3.9 MPa;斜拉索索力偏差小于10%;成桥线形和结构内力均满足设计要求。     

塞尔维亚新萨瓦河桥主跨钢箱梁架设

塞尔维亚新萨瓦河桥（The New Sava Bridge）是一座独塔斜拉桥，跨越塞尔维亚贝尔格莱德市的萨瓦河。桥塔为高200 m 的 A 形卵石混凝土桥塔，钢主跨长376 m ，由80根斜拉索支承；背跨为长200 m 的后张预应力钢筋混凝土连续箱梁结构；边跨为长338 m 的后张预应力钢筋混凝土连续箱梁结构。主跨钢箱梁在中国制造，经船舶、卡车运至施工现场。在预制场进行焊接拼装后，采用吊机依次吊装钢箱梁。吊装过程中测量主梁标高，并及时予以调整。     

钢管混凝土斜塔斜拉桥设计

金寨长征大桥主桥为(80+100)m斜塔斜拉桥。桥塔采用钢管混凝土组合结构,在钢管内部设置钢筋笼、钢管内壁焊接PBL纵向加劲肋及环向加劲肋,并灌注高性能混凝土,基础采用钻孔灌注桩;主梁采用钢箱结构;斜拉索呈扇形布置在中央分隔带内,单索面双排布置,斜拉索采用镀锌高强平行钢丝束,外层护套表面设置螺旋线以抑制风雨振;塔、墩、梁处钢-混结合段采用剪力钉、PBL连接键等,形成塔、墩、梁固结的约束体系。主桥采用临时墩辅助下的钢箱节段拼装方法施工。利用有限元软件对主桥进行整体结构计算,结果表明主桥的钢管混凝土桥塔、主梁、斜拉索应力均满足规范要求。