非对称单侧悬臂施工斜拉桥结构参数敏感性研究

为研究非对称单侧悬臂施工斜拉桥施工时的敏感参数,分别以成桥状态和最大悬臂状态相关力学指标为控制目标,采用不同的方法分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、斜拉索弹性模量、斜拉索初张力、主梁预应力荷载、施工临时荷载以及边跨填充铁块荷载等参数对各控制目标的影响程度。结果显示:以成桥状态主梁线形、主梁顶底面应力以及成桥索力为控制目标,将各参数增加10%的幅值,得出主要的结构影响参数为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重;以最大悬臂状态悬臂端竖向变形和主梁根部顶底面应力为控制目标,以参数敏感度为指标,分析得出此状态下主要的结构影响参数同样为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重。以敏感度为指标可以量化判断参数敏感性,建议进行具体分析时可采用此类方法。     

几何非线性对大跨斜拉桥施工阶段的影响分析

介绍了引起大跨度斜拉桥几何非线性的3个主要因素,即位移、斜拉索垂度效应和弯矩与轴力的组合作用,建立了某大跨度独塔斜拉桥的平面杆件有限元模型,分不考虑非线性和考虑非线性2种情况进行计算,并对结果进行了比较分析,最后得出了非线性对主梁弯矩、主梁部分节点的弯矩、主塔根部、主梁竖向位移等方面的影响程度不同,且与施工工况有关的结论.     

四线铁路钢箱混合梁弯斜拉桥设计研究

根据四线铁路弯斜拉桥的受力特点,采用空间杆系有限元静力分析方法,围绕斜拉桥结构体系、桥梁整体刚度、收缩徐变、几何非线性等方面对其展开拉索、主梁、桥塔、基础的构造设计与研究.采用有限元仿真分析技术,研究正交异性桥面板的弯钢箱梁在受纵横向弯曲、剪力滞和扭转翘曲组合作用下的应力分布,进行钢箱梁与预应力混凝土梁的结合段、主梁与桥塔横梁固结、斜拉索上下钢锚箱的局部应力分析和构造研究.采用车桥耦合时变分析方法对其行车动力性能进行研究.采用反应谱及地震波时程分析方法同时对结构的抗震性能和抗震措施进行分析、研究.研究结果表明:四线铁路弯斜拉桥钢箱梁采用约3m的横隔板和腹板间距对改善主梁构造起到重要作用;良好的行车动力性能说明该桥采用1/900的挠跨比控制结构刚度较为合理;采用E型钢阻尼支座改善了桥梁的抗震性能.     

大跨径混凝土斜拉桥线形优化预测研究

大跨径混凝土斜拉桥施工工序复杂,施工过程中受到诸如拉索垂度、温度变化、混凝土收缩徐变效应等非线性因素影响,使立模标高的设定存在较大误差,理想的成桥状态难以实现。为使成桥线形准确,结构受力均衡,综合分析影响施工立模标高的因素,建立基于粒子群优化算法的BP神经网络立模标高修正参数的预测模型,对修正值进行预测。研究结果表明:所建模型性能稳定,具有较好的预测泛化能力。由预测结果得到的线形更接近理想成桥线形,主梁结构受力合理,能够实现较好的成桥状态,为斜拉桥主梁线形优化方法提供参考。     

基于ANSYS平台的斜拉桥调索方法研究

在斜拉桥的极限承载力分析中,首先需要提供一组斜拉索初始索力,使计算所得的成桥状态恒载作用下的索力与设计成桥索力一致。这是一个需要反复调整、试算的过程,往往需要投入较多的人力和时间。本文利用ANSYS二次开发的功能,开发了斜拉桥调索程序,使繁琐的调索过程在ANSYS中自动完成,减少了人力,提高了工作效率。该程序已应用于我国正在修建的某一座三索面三主桁特大跨度公铁两用斜拉桥分析中,96根斜拉索的调索过程在ANSYS中自动完成,计算所得的成桥状态恒载作用下的索力与设计成桥索力误差在0.5%以内。该程序的开发为以后其他斜拉桥的分析计算提供了方便,为以后类似问题的ANSYS二次开发提供了思路。     

主跨532m混合梁斜拉桥总体设计

广佛江珠城际铁路西江特大桥主桥为(50+60+60+60+532+60+60+60+50)m的钢箱混凝土混合梁斜拉桥,结构采用半漂浮体系,主梁和桥塔之间设置阻尼器。钢混结合段位置位于主梁中跨距桥塔20 m处,即主跨492 m采用钢箱梁,其余主桥范围均采用单箱三室混凝土梁;桥塔采用花瓶形混凝土结构,塔总高187 m,上塔柱设钢锚箱锚固斜拉索;斜拉索采用1 670 MPa的平行钢丝,双索面扇形布置,最长拉索299.5 m;基础采用大直径群桩基础。混凝土梁采用悬臂对称施工,节省了大临工程的设置;钢箱梁采用节段吊装施工法;边墩及辅助墩均采用圆端形空心桥墩。本桥的设计丰富了铁路斜拉桥的形式,有利于混合梁斜拉桥在铁路桥梁中的推广及应用。     

梁桁组合结构高铁斜拉桥的收缩徐变分析——以西十高铁汉江特大桥为例

梁桁组合结构高铁斜拉桥中,混凝土收缩徐变对桥面线性的平顺性及行车的舒适性有直接影响,是桥上能够铺设无砟轨道的关键因素。因此,为分析收缩徐变对梁桁组合结构受力和变形的影响,依托新建西安至十堰高铁汉江特大桥工程,采用CEB-FIP90徐变计算模型,通过建立有限元模型分析收缩徐变影响下主要构件的内力和变形,评价各主要受力构件刚度变化对徐变变形的贡献程度,研究改善收缩徐变变形措施。结果表明：(1)收缩徐变引起主梁跨中下挠、桥塔向跨中侧偏移,同时引起主梁和桥塔的压缩变形,5年完成的收缩徐变变形占前10年的70%以上,且主梁产生的收缩徐变贡献超过50%;(2)收缩徐变引起斜拉索索力松弛,运营30年的最大变化率在5%以内;(3)收缩徐变引起主梁应力及上下缘应力差变化,随着运营时间增加主梁跨中区域应力差增大明显,主要表现在下缘压应力储备降低;(4)随着桥塔刚度、主梁刚度、加劲钢桁刚度增大,收缩徐变引起的变形有所减小,而斜拉索刚度则产生相反的趋势。(5)延长铺轨时间、适当增加底板钢束面积、增加斜拉索索力以及在跨中加劲钢桁上弦灌注混凝土可有效降低主梁跨中徐变下挠。     

高速铁路无砟轨道混合结合梁斜拉桥设计研究

广湛铁路东平水道主桥采用(67.5+60+60+350+60+60+67.5) m双塔双索面混合组合梁斜拉桥，半漂浮结构体系。主梁采用混合主梁；桥塔采用带弧A形桥塔，塔高分别为149,147 m;全桥共布置144根斜拉索，斜拉索采用锌铝合金涂层平行钢丝拉索。东平水道主桥受力合理，提升了钢-混凝土混合梁斜拉桥在高铁无砟轨道桥梁中的适用跨度。边跨采用混凝土梁提高结构刚度改善梁端转角；中跨采用开口钢箱梁及预制桥面板的结合梁，节省用钢量，且结构刚度较大。对该桥抗风、风-车-桥系统空间耦合振动、无砟轨道适应性、抗震性能进行研究，结果表明，各项性能均满足规范要求，能够满足高速铁路无砟轨道对结构安全性和行车舒适性的要求。提出复杂建设条件下高速铁路无砟轨道混合结合梁斜拉桥的施工工法，能有效提高施工质量、缩短建设工期。     

商合杭铁路矮塔斜拉桥无砟轨道适应性研究

研究目的:高速列车运行对无砟轨道的平顺性要求非常严格,而大跨度桥梁在温度荷载作用下引起的主梁竖向变形是引起轨道平顺性发生变化的主要原因。本文以商合杭铁路沙颍河大跨度矮塔斜拉桥为背景,对不同的桥梁结构体系、边跨比、主梁类型、梁高、斜拉索规格及布置、桥塔高度等进行对比分析,研究其对温度变形的影响,从而确定矮塔斜拉桥的无砟轨道适应性。研究结论:(1)矮塔斜拉桥可以满足无砟轨道的平顺性要求,保证高速铁路的行车安全性及舒适性;(2)有效释放梁体收缩徐变及温度变形的桥梁结构体系更加容易满足轨道平顺性要求,应优先选用;(3)斜拉索的温度变化及索梁温差是引起主梁竖向变形的主要因素,确定合适的斜拉索规格、安全系数、索间距,既能充分发挥斜拉索对主梁的贡献,又能减小温度荷载作用下主梁的竖向变形;(4)为减小斜拉索对温度变形的影响,主梁宜采用混凝土结构;(5)本研究成果对今后高速铁路矮塔斜拉桥设计具有一定的指导意义。     

金婺大桥施工挠度控制

金婺大桥为独塔单索面带协作体系混凝土斜拉桥 ,塔梁墩固结 ,拉索区施工采用移动支架法节段浇筑 ,协作体系采用满堂支架法整体浇筑 ,最后于主跨浇筑合龙段 ,实现全桥合龙。斜拉索施工索力张拉一次到位 ,无调索工序。大桥施工以挠度控制为关键。设计理论与施工实践相结合 ,是实施施工挠度控制的有效方法。采用自适应法 ,以张拉索力与主梁挠度变化进行双控 ,以索力控制优先 ,挠度偏差通过调整后续工况立模高程予以修正。大桥顺利合龙 ,成桥挠度曲线理想     

大跨度钢管混凝土拱桥施工稳定性分析

阐述了钢管混凝土拱桥稳定性的计算方法,然后根据江西吉安赣江大桥分析了钢管混凝土拱桥施工过程的线性和非线性稳定性,得到了各个施工阶段的稳定安全系数。分析结果表明,在钢管中混凝土已经灌注但是还没有形成强度的时候,整体稳定性最低;当混凝土刚度形成以后,整体稳定性最高;成桥以后,因为自重增加,稳定性略有降低;考虑非线性,尤其是材料非线性以后,稳定安全系数降低较大,因此,在施工过程的稳定性分析中应该考虑非线性的影响。     

四索面双塔联体分幅斜拉桥塔结构模型试验研究

为确保联塔分幅斜拉桥中塔结构的安全可靠,以宁波甬江特大桥为工程背景,进行整体桥塔3:40缩尺模型的2种斜拉索分级加载试验,以研究联塔结构的力学行为.在满足目标状态要求的前提下,以斜拉索数量最少为原则,确定试验中斜拉索的优化布置及相应的优化索力.试验测得的结构变形、控制断面应力和斜拉索的索力与计算值吻合较好.试验结果表明:斜拉索数量最少优化方法在达到预期目标的同时提高了斜拉索的利用率;在2种工况加载过程中,未出现结构开裂情况,结构的变形和受力安全、合理,结构整体受力性能良好,但联塔部位混凝土出现局部拉应力,为相对薄弱部位.     

武九客运专线铁路(82+154+88)m矮塔斜拉桥设计

武汉至九江客运专线铁路西南下行联络线特大桥主桥采用(82+154+88)m矮塔斜拉桥跨越3条既有铁路。通过对矮塔斜拉桥结构形式、主梁构造、桥塔及斜拉索锚固型式、施工方法等进行设计研究,得出如下结论:桥梁满足功能性要求;新型抗滑鞍座能够起到有效锚固作用;转体施工降低了对铁路运营的干扰;桥梁各项指标均满足相关规范的要求。     

ANSYS二次开发技术在确定斜拉桥初始恒载索力中的应用

在斜拉桥的极限承载力分析中,首先需要提供一组斜拉索初始索力, 使计算所得的成桥状态恒载作用下的索力与设计院提供的一致.这是一个需要反复调整、试算的过程,往往需要投入较多的人力和时间.为此,利用ANSYS二次开发的功能,开发了斜拉桥调索程序,使繁琐的调索过程在ANSYS中自动完成,减少了人力,缩短了调索时间,提高了工作效率.该开发程序已应用于我国正在修建的某一座三索面三主桁特大跨度公铁两用斜拉桥分析中,96根斜拉索的调索过程在1 h内自动完成,计算所得的成桥状态恒载作用下的索力与设计院提供的成桥索力误差在0.5%以内.该程序的开发为以后其他斜拉桥的分析计算提供了方便,为以后类似问题的ANSYS二次开发提供了思路.     

塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥成桥状态力学参数研究

为了提高塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥的施工控制精度,为后续的参数识别和误差修正提供理论基础,以国内某矮塔斜拉桥为工程背景,通过计算比较各设计参数在成桥状态时对主梁线形、应力、成桥索力和主塔偏位的影响,分析各设计参数的敏感性。研究结果表明:主梁容重、拉索初张力、季节温差和索梁温差为主要设计参数,而混凝土弹模、日照温差和索塔两侧温差对成桥状态的影响较小,为次要参数。研究结果可为同类型斜拉桥的施工控制提供参考。     

双塔钢箱桁梁斜拉桥斜拉索安装关键技术

研究目的:商合杭铁路裕溪河特大桥(60+120+324+120+60) m双塔钢箱桁梁斜拉桥是目前我国时速350 km高速铁路最大跨度的钢箱桁梁斜拉桥,且主梁结构形式为国内高铁首次使用~([1])。该桥斜拉索安装分两种工况:边跨钢梁顶推到位、落梁后,一次性挂设前7对斜拉索;跨中梁段悬拼架设,每架设一个节段,挂设一对斜拉索,最后进行全桥调索。斜拉索施工质量要求高,本文针对斜拉索安装重难点从展索设施、运输存放、张拉等方面进行斜拉索安装关键技术的研究~([2])。研究结论:(1)斜拉索施工中应针对结构施工的特点,结合实际条件进行施工方案确定,本工程参考现场实际条件,经过研究决定提出桥下存放、汽车吊提升展索、软硬牵引相结合的斜拉索总体安装方法;(2)斜拉索采用汽车吊提升锚头,在塔端锚头处安装组合张拉杆及抱箍,连接塔吊吊钩,配合塔吊进行斜拉索牵引展索的施工方法能够提高施工安全系数,提高效率;(3)采用塔柱内腔增加由撑脚、螺帽辅助布设的卷扬机进行牵引施工,能够解决塔内空间小不利于斜拉索牵引施工的难题;(4)斜拉索施工中在塔端增加调位夹具,地面由两台塔吊进行两点起吊施工的方法利于塔端牵引安装;(5)本研究成果适用于大部分斜拉桥的斜拉索施工,尤其适用于作业空间狭小的斜拉索施工。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥整体稳定性研究

以一座500 m跨度的四线铁路桥梁为例,采用双单元法建立了有限元模型,分析对比了第一类稳定和第二类稳定的安全系数、失稳模态,探讨了初始缺陷、混凝土强度、拱肋截面含钢率等因素对上承式钢管混凝土拱桥稳定性的影响。研究结果表明:结构稳定安全系数满足规范要求,第二类稳定安全系数为2.15,与第一类稳定安全系数之比为1/5.8;第一、二类稳定安全系数的计算结果趋势相同,包含横向风的荷载组合比包含纵向风的荷载组合更为不利;混凝土强度和截面含钢率对结构稳定性能影响较大,初始缺陷则影响很小。     

铁路大跨度混凝土部分斜拉桥关键技术研究

研究目的:近年来铁路大跨度混凝土部分斜拉桥应用广泛,为探究其设计关键技术以指导该类桥梁设计,在总结分析几座已建及在建部分斜拉桥情况,结合新建福平铁路乌龙江特大桥主桥(144+288+144)m部分斜拉桥工程,就支承体系、合理边中跨比、斜拉索加劲效果等关键技术进行分析研究。研究结论:(1)部分斜拉桥支承体系选择应结合地形、受力、刚度等因素综合选取;(2)边中跨比设计应在边跨不出现负反力的原则下结合施工便捷等因素综合考虑,建议合理比例在0.52～0.55之间;(3)斜拉索在施工阶段帮扶主梁受力,成桥阶段与主梁共同受力,运营阶段可以有效抑制主梁徐变下挠,取得良好综合经济效益;(4)本研究结论可为类似斜拉桥结构设计提供参考。     

公铁两用三索面斜拉桥结构受力分析

三索面三主桁斜拉桥主跨跨度630 m,为公铁两用斜拉桥结构。钢桁梁采用N字形桁架,桥塔为菱形加倒Y形混凝土结构,塔高为225 m。为研究该桥结构的受力,建立该桥密横梁有限元模型,进行合理成桥状态模拟计算,分析各个工况下结构的内力和变形。结果表明:斜拉索最大应力为724 MPa,主桁竖向最大挠度为112.3 cm,梁端转角为1.98×10-3rad,主桁横向最大位移为4.8 cm。该桥在应力、稳定和刚度方面均满足规范要求。     

“月牙形”独塔曲线斜拉桥成桥计算及结构优化研究

为研究独塔单索面单侧拉吊曲线斜拉桥结构受力性能,以一种新型而特殊的"月牙形"独塔曲线斜拉人行桥为工程背景,采用有限元法分析计算其合理成桥状态。针对主梁局部存在截面转角相对较大的问题,提出3种解决方案:合理布置水平斜撑的"被动"方案、设置拉压杆预应力的"主动"方案和联合方案。研究结果表明:将主塔塔顶横向位移作为主要设计目标,按斜拉索对主塔的施力方向对斜拉索分组,辅以刚性支承连续梁法、影响矩阵法对该桥进行成桥索力计算较为快速和合理;通过合理布置桁架结构和引入预应力,可在满足规范要求、减轻结构整体重量的同时减小局部截面转角较大的问题,提高结构受力性能。研究结果可为同类型斜拉桥的设计提供参考。