基于内力平衡法的矮塔斜拉桥合理成桥状态研究

作为近年来发展的一种新桥型,矮塔斜拉桥在其结构、受力上都有自身的特点。合理成桥状态是指斜拉桥成桥后,在全部恒载作用下,各构件的受力均满足某种理想状态。在矮塔斜拉桥设计过程中,确定其合理成桥状态是非常重要的部分,为确定矮塔斜拉桥的合力成桥状态,以常山矮塔斜拉桥为研究背景,首先基于内力平衡法对主梁弯矩可行域进行求解,并以此主梁弯矩可行域作为索力控制目标初步得到满足主梁受力要求的索力值,进而增加更多的索力控制条件对初定的索力值做进一步优化,以得出既满足主梁受力要求同时分布均匀的索力值,该组索力所确定的成桥状态就是该桥合理成桥状态。该文章为同类桥型设计分享经验。     

A15大蒸港矮塔斜拉桥的设计及关键技术

不同于一般的矮塔斜拉桥,大蒸港矮塔斜拉桥的主梁为曲梁预应力混凝土宽箱结构,主塔为倾斜的钢混结合结构。该文介绍了其总体设计,并针对该桥的特点,采用自适应控制法,通过对主梁和主塔的线形和内力的监测对该桥进行施工控制。研究了宽主梁在施工过程中各节段截面应力和挠度的横向分布情况,以及各斜拉索索力在整个施工过程中的变化规律情况和主塔在施工过程中应力和变形情况。     

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。     

矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化

文章根据矮塔斜拉桥的结构形式和受力特点,采用钢-混凝土组合梁为主梁,充分发挥钢-混凝土组合梁钢筋受拉、混凝土抗压的性能优点,进一步研究矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化。针对该类桥型确定成桥状态和索力优化的方法,以弯曲能量为目标函数[1]、基于最小二乘法原理和影响矩阵法,确定最优索力(即施工时的合理张拉索力)。利用有限元程序MIDAS/CIVIL2017对以钢-混凝土组合梁为主梁的矮塔斜拉桥进行索力优化,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。通过MIDAS/CIVIL2017对索力的优化,可以更好的发挥出钢-混凝土组合梁较强的承受竖向荷载能力的特点,改善主梁的内力、弯矩、应力分布。     

基于综合优化法的矮塔斜拉桥成桥索力优化

为确定矮塔斜拉桥合理成桥索力,提出一种索力综合优化法。该方法以影响矩阵法为基础,采用数据标准化法将2种或以上不同类型的离散数据变为无量纲的统一化数据,以结构控制截面位移及弯矩综合最小为目标进行索力求解。以南京地铁宁句线矮塔斜拉桥为算例,采用最小弯曲能量法、刚性支承连续梁法和综合优化法对成桥状态的索力进行计算,将计算结果与原设计成桥索力进行对比。结果表明：对于矮塔斜拉桥,在恒载作用下,采用综合优化法计算得到的索力及主梁弯矩分布最为合理;在运营阶段,综合优化法计算得到的索力与原设计索力相比,主梁上、下缘最大压应力分别降低3.3%、3.8%,并且主梁应力分布更优。     

单箱三室变截面矮塔斜拉桥主梁应力分析

为了解矮塔斜拉桥施工至运营阶段主梁的应力变化,文章结合一座主梁采用单箱三室大悬臂变截面PC连续箱梁的混凝土矮塔斜拉桥,分析计算截面的应力发展情况和运营阶段徐变效应引起的矮塔斜拉桥主梁应力变化,结果表明:矮塔斜拉桥靠近主塔的无索区,运营30a后箱梁下缘应力值增值大在2MPa左右,而矮塔斜拉桥的无索区较长,应适当增加无索区箱梁下缘的应力储备。     

矮塔斜拉桥拉索初张力优化设计研究

以某75 m+130 m+75 m三跨矮塔斜拉桥公路桥为工程背景,针对混凝土矮塔斜拉桥结构受力特点,依据影响矩阵调值原理,提出了以结构整体弯曲应变能最小为目标、以主控截面弯矩及关键节点位移为约束条件的混凝土矮塔斜拉桥拉索初张力优化方法。利用有限元分析软件Midas/Civil建立有限元模型进行正装分析,对矮塔斜拉桥的索力进行优化设计,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。     

中央索面斜拉桥主塔施工过程变形监测方法研究

长期以来,斜拉桥施工控制主要集中在主梁的分析监测上,监控以主梁挠度为主,索力为辅,忽略了主塔变形的控制,对于主塔在悬臂施工和运营期间的受力与变形规律缺乏理论分析结果和监测资料。研究表明,对于中小跨径的斜拉桥,主塔刚度的贡献不容忽视,主塔变形在施工控制中也需要得到足够的重视。本研究基于GNSS技术对斜拉桥施工过程中主塔变形进行了实时监测,分析了温度和施工荷载对其变形的影响,并比较了理论分析结果和现场实测结果。     

斜拉桥施工过程中的索力控制与优化研究

根据斜拉桥结构受力特性和施工控制的需要，在模拟斜拉桥实际施工过程计算的基础上，通过建立斜拉桥施工初始索力和主梁（或塔）内力关系的数学模型，以成桥时主梁内力最小为控制目标，以各施工阶段的塔梁受力及塔梁变形为约束条件，采用有限元方法优化出斜拉桥施工初始索力和成桥恒载时的最终索力，保证了结构受力合理和施工安全。     

大跨径斜拉桥悬臂施工线型控制技术研究

大跨径斜拉桥主梁悬臂施工线形控制是保证斜拉桥顺利合龙的重中之重,也是保证桥梁宏观质量控制的关键及桥梁建设的安全保证。同时,施工过程中影响因素多,也使得线型控制一直是施工重点、难点。以飞云江跨海特大桥为例,将现场施工控制方法和理论计算结合,通过施工过程中对斜拉索索力、位移、以及应力应变等波动量情况与理性状态下计算结果相比较,得出设计参数的误差量。然后通过分析带入影响参数计算后的已完成梁段情况,采取合理的预测方式对剩余梁段的状态变量进行误差预测。最后根据识别的影响参数的误差,以合龙状态结构控制截面内力和主梁线型,主塔偏位为主要控制点,对索力进行最优控制,求出调整值,使桥梁线型达到理想状态;此方法相对于传统方法具有更加精确、高效的特点。     

独塔单索面曲线斜拉桥主梁施工过程力学分析

详细分析了某曲线斜拉桥的施工过程中各阶段的主梁线型及关键截面的应力变化,并与施工过程力学分析结果作了对比。结果表明:转体部分主梁施工过程中实测线型与理论计算值吻合较好;关键截面平均应力及单测点应力均满足施工过程中控制应力的设计和规范要求;转体后通长束的张拉实现了主梁结构良好的连续;整桥主梁线型平顺,满足设计及规范要求;成桥阶段各截面应力水平合理,表明该斜拉桥各施工阶段的质量控制较好。     

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。     

宽幅矮塔斜拉桥后浇带对主梁受力的研究

矮塔斜拉桥的主梁不仅承受轴向压力,还要承担相当大的弯矩和剪力。为研究宽幅矮塔斜拉桥设置后浇带对主梁受力的影响,该文以东洲大桥为研究对象,通过建立拉索锚固区梁段空间实体有限元模型,确定了拉索轴向力作用下的传递角度,并分析了设置后浇带对主梁剪力滞效应的影响。结果表明:索力在顶板上呈凸曲线扩散,但为分析方便,可偏安全地认为其按一定的角度线性扩散;设置后浇带可以提高悬臂施工时顶板的压应力储备,并有效缓解悬臂结构的负剪力滞效应。     

矮塔斜拉桥索塔及索鞍区域空间应力分析

该文以65+108+65 m双塔单索面三跨预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究背景,运用土木结构详细非线性分析软件Midas/FEA建立索塔及索鞍区域的空间有限元模型,在最大索力情况下,对整个索塔的空间受力及索塔索鞍区域混凝土的局部应力情况进行分析,明确索塔受力的薄弱部位,为矮塔斜拉桥索塔的设计及施工控制提供参考.     

斜拉桥施工维修加固全过程控制分析

以某PC斜拉桥维修工程为背景,用GQJS软件研究对斜拉桥施工维修加固全过程模拟计算分析问题.根据全桥拉索索力、桥面线形、塔位、主梁混凝土应力和支座脱空等结构参数模拟维修前结构的实际状态,根据桥梁结构的病害状况对结构参数进行修正,模拟分析维修加固过程截面削弱和恢复、黏贴钢板、张拉体外预应力补强钢筋以及索力调整等施工工况.给出了维修后的结构在运营阶段中的计算分析结果.监测结果表明,维修加固后,主梁线形调整最终达到了预期目标,拉索索力更趋于均匀,维修过程中主梁混凝土应力、塔位以及摆索拉力的变化均在控制范围内,这说明了维修加固的施工控制达到了预期目标,同时保证了结构的安全.     

参数增量变化分析在斜拉桥换索施工控制中的应用

斜拉桥换索施工控制需要在整个施工过程中对索力、主梁标高、主梁和桥塔应力等参数进行控制,通过建模计算分析,将参数增量变化分析方法运用于皎平渡斜拉桥换索工程实践中。结果表明,换索后斜拉索实测和设计索力误差控制在3%以内;主梁标高变化最大值为4~5 mm,经过换索桥面线形有所优化。参数增量变化分析法可用于混凝土斜拉桥换索工程施工控制。     

曲率半径对曲线矮塔斜拉桥的影响分析

本文以曲线矮塔斜拉桥龙井河大桥为背景,通过改变结构的曲率半径来分析曲率半径对结构主要的影响,主要包括塔顶横向位移、跨中挠度、主梁扭矩和弯矩,主塔横向弯矩以及索力等效应。曲率半径影响分析结果表明,曲率半径对塔顶位移和主梁、主塔内力均有显著的影响,在曲线矮塔斜拉桥的设计计算时应关注这些参数的分析。     

南浦大桥内力调整施工监控技术研究

该文结合南浦大桥内力调整工程,探讨了斜拉桥通过局部索力调整以消除基础均匀沉降产生的附加内力的施工监控技术,在施工全过程实现了对索力、主梁应力和主梁挠度等三个主要技术指标的实时控制。通过频率法、伸长量,以及油压表等三种手段确保斜拉索索力调整量符合设计要求,主梁应力和挠度的监测结果显示不均匀沉降对主梁的附加弯矩得到了有效释放,达到了改善结构受力的预期目的。     

贵溪大桥独斜塔无背索斜拉桥塔梁同步施工技术

贵溪大桥是采用独斜塔无背索结构的大跨径斜拉桥,施工采用了塔梁同步施工技术,将主梁悬拼与倾斜索塔施工结合起来,塔、梁、索一直处于动态三角平衡状态。控制施工各阶段应力、线形、索力,修正各种施工误差,确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。     

矮塔斜拉桥施工过程非线性受力分析

以矮塔斜拉桥为工程背景,考虑矮塔斜拉桥在施工过程中的体系转换与非线性效应的影响,采用桥梁专用计算软件 MIDAS/CIVIL对矮塔斜拉桥施工过程进行模拟分析,分析了矮塔斜拉桥在恒载作用下,双非线性对桥梁挠度、内力及应力影响,提出了有益建议,可为同类桥梁的设计与施工控制提供一定的参考。