分阶段施工桥梁的无应力状态控制法

利用能量法建立分阶段施工桥梁结构的力学平衡方程,引入构件单元的无应力状态量建立分阶段施工桥梁结构过程状态与过程状态、过程状态与成桥状态之间的联系.安装计算时通过无应力状态量直接解算施工中间状态的内力和位移,在分阶段施工桥梁施工过程中实现了多工序并行作业和温度、临时荷载影响的自动过滤.     

无应力状态控制法——斜拉桥安装计算的应用

利用分阶段施工桥梁结构的力学平衡方程和无应力状态按制法的基本原理确定斜拉桥施工中间过程理想状态.以桥梁构件单元的无应力状态量必须满足成桥目标状态要求作为控制条件,直接由斜拉桥最终设计成桥目标状态求解桥梁施工过程状态的内力和线形.混凝土斜拉桥施工过程的收缩和徐变实际上是改变了构件单元的无应力长度和无应力曲率,应通过施工中的预拱度来调整.     

无应力状态法在斜拉桥主塔施工计算中的应用

根据无应力状态法基本理论,建立斜压结构的分阶段施工力学平衡方程,导出分阶段施工构件单元的无应力状态量。得出当结构外荷载、结构体系、边界条件、单元无应力量一定的情况下,其对应的结构内力和位移是惟一的,与结构的形成过程无关。无应力状态法可应用于斜塔施工的过程控制,为高倾斜塔柱施工至合龙阶段提供技术支持。     

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.     

分阶段成形杆系结构几何非线性平衡方程

为探讨几何非线性条件下分阶段成形结构最终状态的确定因素,以平面杆单元为对象进行分析。考虑几何非线性效应,定义单元零应力时的几何外形为其无应力状态量,采用最小势能原理建立局部坐标系和整体坐标系下,分阶段成形杆系结构不考虑其成形过程的力学平衡方程,获得结构最终状态与构件单元无应力状态量之间的关系。利用平衡方程,可直接计算分阶段成形结构最终状态的内力和位移,而无需逐阶段累加。通过平衡方程和算例证明:分阶段成形的杆系结构,即使在考虑结构几何非线性效应的前提下,只要最终状态构件单元的无应力状态量确定,则最终状态结构的内力和位移与结构的成形过程无关。     

自适应控制法在东风大桥施工监控中的探讨

随着桥型、施工特点和监控内容的不同,对桥梁结构进行施工监控的方法也不尽相同,传统的施工监控可分为开环控制法、闭环控制法、最大宽容法、自适应控制法和预测控制法等。东风大桥是大跨度预应力混凝土连续梁桥,主跨跨度大,施工周期长,施工难度大,为不影响施工周期和当地的环境,通常采用挂篮悬臂对称逐段浇注法施工。为保证成桥线形和内力达到设计要求,对东风大桥进行施工监控研究,以变形和应力为监控目标。本文探讨自适应控制法在东风大桥施工监控中的应用情况。实践表明,采用自适应控制法,桥梁结构能够获得理想的线形和合理的内力状态,成桥的线形及应力状态能够与设计要求相吻合。因而采用自适应控制法是可行的,能够在类似的桥梁施工中进行推广使用。     

跨既有高速公路连续钢箱梁滑移施工合龙控制技术研究

跨既有高速公路变截面连续钢箱梁受现场环境条件制约,不能采用顶推法或支架法进行安装,因此提出了无导梁滑移施工方法。基于无应力状态法施工控制理论,介绍了无应力状态法一般静力平衡方程,验证了分阶段成形和一次成形结构内力和位移的差异来源于在形成连续结构时构件合龙单元的无应力状态量不同。以大仁烟三号桥为背景,提出了合龙前对主梁进行顶升、纵移的方式来改变合龙段的无应力状态量,从而实现跨中无应力合龙,计算表明:调整后成桥状态的内力和位移与一次成桥相吻合,满足设计目标。     

某大跨度外倾式非对称系杆拱桥的数值模拟研究

大跨度外倾式非对称系杆拱桥造型新颖优美,景观价值高,但其结构受力复杂和施工难度大一直都是行业内的难题.以广州市南沙区蕉门河中心区车行桥项目为背景,采用MIDAS/Civil进行桥梁施工过程的分阶段计算并对运营阶段进行数值模拟,研究分析施工过程和运营阶段中钢拱肋、钢箱梁和吊杆的内力、应力和位移,以及关键部位的变形和应力.结果 表明:吊杆内力施工阶段数值模拟和现场实测的结果较吻合;桥梁结构在各种荷载组合作用下均满足规范和设计要求,空间受力状态合理;关键部位的变形和应力均满足材料和结构的要求.结论 可为同类桥梁设计提供参考.     

基于Timoshenko梁的分阶段成形结构平衡方程

为研究剪切变形对分阶段成形结构的影响,对Timoshenko梁进行单元分析,推导单元的形函数,建立单元的截面曲率、剪切应变与单元位移的关系。选取单元无应力状态为势能计算的起点,利用最小势能原理,建立包含单元无应力状态量的分阶段成形的Timoshenko梁结构平衡方程。与欧拉梁相比,增加了单元无应力剪切角作为Timoshenko梁的无应力状态量。编写基于Timoshenko梁的分阶段成形结构计算程序,进行数值分析,结果表明,具有一定的结构体系和外荷载的Timoshenko梁,只要保证各单元的无应力状态量一定,则结构的最终状态是确定的,与施工成形过程无关。     

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。     

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。     

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。     

基于无应力状态法的悬臂拼装斜拉桥的线形控制

针对悬臂拼装斜拉桥的线形控制问题,以穗盐路斜拉桥为背景,提出基于无应力状态法理论以钢箱梁制造线形为目标,进行主梁线形控制的方法。该桥为对称独塔双索面塔梁固结体系,采用MIDAS Civil建立桥梁有限元模型,分析钢箱梁在不同施工临时荷载作用下的制造线形和安装线形。分析结果表明,该桥安装线形随施工临时荷载的不同而改变,制造线形是结构的稳定量,只要保证梁段的无应力状态量一定,则无应力线形是惟一的;实桥安装时按制造线形夹角进行安装,无论施工过程如何改变,最终成桥阶段的内力和位移与理想目标状态一致。     

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.     

内蒙古黑沟特大桥应力控制研究

结合内蒙古黑沟特大桥工程实例，探讨了预应力混凝土连续剐构桥的施工应力控制方法。通过建立全桥有限元模型，模拟桥梁的施工过程．计算了桥梁各个施工阶段的位移和应力值．与施工现场的实测数据进行了对比分析，得到箱梁不同截面不同施工阶段的应力变化规律，各节段预应力钢束的张拉质量和应力储备情况，实现了实时应力监控，达到了设计要求和预期目标。     

独塔斜拉桥钢塔竖转施工计算分析

竖转施工方法可降低索塔结构高空拼装难度,便于结构尺寸精度控制,提高焊接质量和工效,被广泛应用于斜拉桥施工。为分析独塔斜拉桥钢塔竖转施工过程中的受力状态,运用ANSYS软件模拟独塔斜拉桥竖转施工过程,计算钢塔在不同阶段的应力、变形和稳定性。结果表明,转体启动阶段和结束阶段钢塔受力状态最不利,应重点监测。在启动阶段,钢塔的变形较大,应作为主要控制监测指标。     

基于施工全过程的矩形盾构隧道结构受力分析方法及应用

为探索如何在衬砌结构设计中充分考虑施工过程对结构受力的影响,在现场监测结果的基础上,采用理论分析和数值模拟的方法,建立基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法,即考虑衬砌结构在施工过程中各主要受力阶段之间的非线性时变效应,采用增量法进行结构内力和变形的计算,分析结构在施工过程中各受力阶段的荷载模型以及结构刚度随内力变化的折线模型。将该方法应用到实际隧道工程中,并与传统设计方法进行对比分析。实践表明,建立的基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法是合理可行的,其可以较全面地反映出衬砌结构在施工阶段的真实受力状态; 脱出盾尾阶段和同步注浆阶段为结构在施工期的不利受力阶段。     

宽幅组合梁斜拉桥合龙控制关键技术研究

泰东河大桥为主跨270 m的双塔双索面叠合梁斜拉桥,中跨合龙时采用单侧桥面吊进行吊装。中跨合龙段钢梁需提前进行配切,为实现桥梁无应力合龙,对影响合龙的关键因素进行系统分析,包括桥面吊机重量误差、体系温差等环境参数以及悬臂端施工临时荷载等因素。根据各参数影响程度,提出无应力合龙控制对策以及合龙段合理配切量的确定方法。此外,考虑到实际施工时合龙口两端存在一定误差,研究提出汽车吊移动载和拉索索力调整等快速化调控合龙口姿态的方法。研究成果可较好指导现场施工,并为同类工程提供借鉴。