钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案比选

邢汾高速公路沙河特大桥主桥为主跨146m的下承式钢管混凝土拱桥,吊杆采用无应力状态法施工。为确定该桥吊杆张拉顺序,保证张拉过程安全,提出了4种吊杆张拉方案(1由两端拱脚向拱顶对称张拉;2由拱顶向两端拱脚对称张拉;3由1/4拱肋和3/4拱肋处向拱脚和跨中对称张拉;4吊杆分3批张拉),采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行仿真计算,分析4种方案的吊杆成桥拉力、拱肋位移、拱肋核心混凝土应力、拱脚水平推力。结果表明,方案4的成桥拉力与设计成桥拉力最为接近,拱肋线性良好,拱肋截面处的混凝土压应力变化均匀,未出现较大的压应力,对拱脚水平推力影响较小。因此,选择方案4施工,在实际施工中,桥梁无需二次调索,加快了施工进度,节约了施工成本。     

反对称钢筋混凝土拱肋异型系杆拱桥施工控制技术

上海大庆桥为跨径60m的异型系杆拱桥,主拱横桥向反对称布置2片C50钢筋混凝土拱肋。该桥采用"先梁后拱"方案施工,即先采用满堂支架现浇系梁并张拉预应力,再在支架上现浇拱肋。在该桥施工中,先张拉吊杆再进行拱肋脱架,以改善裸拱圈在自重作用下的不利受力问题;在横梁与系梁间设置后浇带,以缓解横梁在顺桥向的受剪状态;在主梁支架拆除后再将桥面板与系梁、横梁联结,以减少桥面板参与系梁受力;吊杆采用三轮张拉方案,吊杆在拱肋脱架前进行首轮张拉,在系梁、横梁联结后进行第2轮张拉,第2轮张拉后拆除主梁支架,在桥面系施工后进行第3轮张拉;拱肋变形较大部位的吊杆先张拉,反之后张拉。该桥成桥后的结构线形与内力均满足设计要求。     

南广铁路西江特大桥钢箱拱肋吊装施工过程仿真分析

为研究南广铁路西江特大桥主桥拱肋吊装过程中结构受力状态,指导拱肋吊装施工,对拱肋吊装施工过程进行仿真分析。该桥主桥为主跨450m的钢箱提篮拱桥,拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工,利用MIDAS软件建立整个拱肋有限元计算模型,采用"合理位移内力法"确定扣锚索初拉索力,对不同拆除过程中结构内力及位移变化的过程进行计算并确定拆除顺序,根据确定的扣锚索初拉索力以及拆索顺序计算出整个吊装过程的主体结构及临时设施的内力及位移。计算及实践结果表明:拱肋悬臂拼装过程中扣塔塔偏和应力以及主拱内力均满足规范要求;从跨中对称向拱脚方向拆除扣锚索的顺序为最优顺序,拆除过程中结构内力及位移变化过程平缓,无突变现象。实践表明,仿真分析结果顺利地指导了现场施工,大桥钢箱拱肋高精度合龙,吊装过程中结构施工处于安全状态。     

横撑施工程序对劲性骨架钢筋混凝土拱桥结构行为的影响分析

根据广安官盛渠江大桥横撑外包混凝土浇筑过程分析,结果表明按照原浇筑方案会造成拱肋外包混凝土出现过大拉应力,σt=3.0 MPaftk′=2.65 MPa不满足规范要求。该文研究以控制拱肋外包混凝土最大拉应力为目标,对横撑浇筑方案进行优化并得到满足规范要求的浇筑方案。通过对比分析各浇筑方案可知:浇筑靠近拱脚的横撑时,会增大拱脚附近截面的拉应力;浇筑靠近拱顶处的横撑时,会减小拱脚附近截面的拉应力而增大2L/5至3L/5段截面的拉应力。横撑的浇筑顺序只在横撑浇筑过程中影响拱肋拉应力,当所有横撑浇筑完成后拱肋最大拉应力会趋近于某一定值,从而提出了判断准则:若所有横撑外包混凝土浇筑完成后拱肋最大拉应力σtftk′(ftk′为施工阶段混凝土轴心抗拉强度标准值),则可以通过优化横撑浇筑顺序使拱肋拉应力满足规范限值;反之则不能。最后分析了不同位置横撑刚度的变化对结构稳定性的影响。     

大跨钢筋混凝土箱拱悬浇扣挂施工控制研究

斜拉扣挂悬臂浇筑工艺在中国钢筋混凝土拱桥施工建设中应用还较少.该文以贵州木蓬大桥为工程背景,对施工过程中的拱脚段现浇支架、扣塔、挂篮和锚固系统进行概述,重点对施工过程中的拱圈线形、截面应力、扣塔偏位、扣锚索索力的控制方法和控制参数进行分析研究,结合工程实践,对拱肋合龙成拱后的拆索程序进行探讨.     

砂卵石隧道施工力学效应数值分析

为了研究砂卵石隧道施工过程中支护结构的受力特征,本文借助数值模拟手段,对砂卵石地层隧道力学效应进行了详细分析。研究发现:(1)初期支护在施工过程中出现了应力集中,拉应力集中主要发生在拱顶、拱腰位置;压应力集中主要发生在拱脚、拱顶和拱腰位置。(2)随着施工的推进,应力一直在积累增加,同时压应力和拉应力最大值出现的位置主要在拱脚和拱顶处。其中压应力最大值由拱顶到拱腰再到拱脚,即由上往下转移,并且在下台阶支护施做后,拱脚处压应力突然增大。     

增加临时对拉装置拆除系杆拱桥的施工技术

为解决系杆拱桥在先系杆、后拱肋拆除过程中产生的拱肋水平推力平衡问题,在系杆拱桥拱肋端部增加临时对拉装置,先拆除系杆,利用增加的临时对拉装置承受拱肋端部的水平推力,使拱肋在系杆拆除后处于平衡稳定状态,再拆除拱肋,实现了系杆和拱肋依次吊装拆除。该施工技术无需在航道上搭设支架,拱肋和系杆也无需分段拆除,为系杆拱桥的拆除提供了新思路和技术参考。     

异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术

为了研究钢管拱桥吊杆张拉过程中主拱会产生扭应力和拉应力的问题,采用理论联系实际的方法对异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术进行研究。结果表明,合理确定单级张拉力的大小及张拉顺序对控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力有明显效果。以章江大桥吊杆张拉为工程依托,因同组吊杆张拉空间位置重叠,不得不错位张拉,由此在张拉过程中钢管主拱会产生扭曲应力,且拱脚部分区域混凝土可能会产生拉应力,根据建模计算,确定单级张拉力的大小及张拉顺序以控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力,根据单级张拉力的大小再确定分级数。通过优化施工方法并分解施工步骤以达到节约成本,保证安全质量为目的,对章江桥吊杆进行分级不对称张拉施工。该施工方法是一项具有较高技术难度和创新价值的技术工作,通过对特殊复杂结构的分析将施工流程再次分解,以降低施工成本和施工难度,对同类型多次超静定预应力结构施工有指导借鉴意义。     

跨航道系杆拱桥拆除及施工监控技术

根据旧桥拆除施工基本原则,结合桥梁拆除有限元仿真分析和桥梁施工监控技术,研究了跨航道系杆拱桥拆除施工关键技术。鉴于航道桥梁通航要求高、跨径大、结构形式复杂等特点,制定了合理的拆除方案和可靠的监控措施。结果表明:拆除施工过程中系杆及拱肋结构的应力和变形均处于安全范围内;临时支撑的沉降量对结构的安全性影响较为敏感;对主要构件拆除施工后应尽量减小施工间歇时间;桥面系及吊杆拆除对拱肋的变形影响不大。     

连续梁拱组合体系桥梁施工力学行为实测分析

对连续梁拱组合体系桥梁在施工过程中的受力性能进行了实桥测试和有限元模拟分析。结果显示,结构系梁、拱肋及横梁等构件在桥梁施工过程中均处于受压状态,最大压应力为13.7MPa,出现在第4次吊杆张拉完成后中拱拱肋1/4截面下缘,拱脚位置压应力水平不高;采用分阶段多次张拉,可以有效的调整该种组合体系桥梁的吊杆张拉力;有限元计算结果与实测结果吻合良好。     

Determination and Optimization of Stay-cable Buckling Scheme for Mengdong River Bridge

为确保猛洞河大桥施工过程的安全、设计目标的实现、施工工序的简化,研究其拱圈施工的斜拉扣挂方案.基于考虑施工过程的平面杆系有限元法,以拱肋线形偏差(拱肋制作线形与拱肋合龙设计线形的偏差)等于0为目标,并令交于索塔同一高度处的扣、锚索水平分力相等,采用正装迭代法确定劲性骨架安装阶段的扣锚索张拉力;以拱圈应力满足规范要求为条件,用试算法确定主拱圈外包混凝土浇注过程的扣索索力初张值和调整值.在上述方案基础上,对骨架安装和外包混凝土浇注两个关键施工阶段分别进行关于拱肋线形和应力的参数敏感性分析,找出了灵敏度较大的结构参数,以便进行有针对性的控制.利用外包混凝土合龙状态的参数敏感性分析结果,对外包混凝土浇注过程中的扣索布置方案和完成后的拆除顺序进行了优化.     

吴淞江(纪鹤路-金沙江西路)系杆拱桥拱脚施工技术

上海市纪鹤路—金沙江西路吴淞江桥为105 m跨径钢箱下承式简支系杆拱桥,鉴于系杆拱桥拱脚结构的施工对于施工工艺和质量安全控制的重要性,重点就拱脚现浇段支架体系设计计算,包括满堂支架及抗倾覆墩设计及拱肋预埋段定位支撑架设计计算进行论述,并对施工过程中的经验进行了总结。     

系杆拱人行桥无支架安装方案与施工阶段分析

以实际工程为背景,介绍了系杆拱人行桥以钢管混凝土拱肋做为施工劲性骨架,通过吊杆悬挂系梁横梁预制节段,用临时钢束平衡拱脚水平推力的无支架安装方案;分析了该无支架安装方案对结构设计的影响,采用Midas/civil建模分析,从加载顺序确定、合理选择拱肋组合断面及加载工况优化、临时束索力调整及拱脚水平位移控制等方面对无支架安装设计施工进行优化分析。     

钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析

针对钢管混凝土拱梁组合桥在整体架设过程中,钢系梁稳定性差、混凝土系梁需配置较多预应力钢束的缺点,提出采用钢管劲性骨架系梁的整体架设施工方法。为研究钢管劲性骨架系梁在施工过程中对拱梁组合桥各主要构件的内力分配影响效果,以某公路下承式钢管混凝土拱梁组合桥为背景,采用MIDAS Civil和Abaqus软件分别建立实际桥梁的整体杆系有限元模型和拱脚结点实体有限元模型,对施工阶段各主要构件进行受力性能分析。结果表明:通过分批张拉钢管劲性骨架中的系杆,可以减小各施工阶段钢管劲性骨架的钢管应力;钢管劲性骨架可以有效分担施工过程中的拱肋应力,使拱肋和钢管劲性骨架受力均匀;拱脚结点以纵向受压为主;拱肋受力均匀,稳定计算满足要求;靠近拱脚的吊杆应力稍大于跨中的吊杆应力,吊杆应力满足要求。     

大跨度外倾式非对称系杆拱桥施工监控研究

南宁大桥为主跨300 m的外倾式非对称系杆拱桥,钢拱肋和钢箱梁采用“先拱后梁、无支架缆索吊装”施工方案.为确保结构在施工过程中的安全,并使其成桥内力及线形符合设计要求,通过建立有限元模型进行施工过程的分阶段计算,并对施工过程中混凝土拱肋、钢拱肋、钢箱梁及塔架的应力和位移,承台的沉降,扣锚索、横拉索、吊杆、系杆、主缆及起重索的索力等进行现场监控.施工监控结果表明:结构的内力和线形均满足设计要求,与设计理想状态吻合较好;整个过程安全可控.     

钢管混凝土拱桥拱肋浇注顺序优化研究

钢管混凝土拱桥拱肋安装完毕后,有多种浇注拱肋内部混凝土的方案,而不同方案对拱肋产生的内力、位移及稳定安全性都有较大的影响。为了获得最优的拱肋混凝土浇注方案,采用三维有限元分析软件模拟钢管混凝土哑铃型截面拱肋内混凝土4种浇注方案,分别从应力、变形和稳定性3个方面对比不同浇注方案间的差异。研究结果表明:随着施工阶段的增加,结构的应力、变形增大,稳定性减小;初始施工时浇注相同部位混凝土对应的最大应力、变形和稳定性系数是相同的,已完成的施工阶段会对后续施工阶段的应力、变形和稳定性产生影响;相对于其他方案,先下拱肋后上拱肋的浇注顺序下结构在整个施工阶段应力、变形幅值较小,稳定性较好。     

飞鸟式无推力基础自平衡拱桥施工监控

对国内首座飞鸟式无推力基础、体外索白平衡钢箱拱肋桥--大理兴盛大桥进行施工监控,根据实测应力及温度变化,确定钢箱拱肋合龙温度.根据拱脚钢混结合处的应力变化提出肋间钢横系梁焊接工艺;分阶段张拉体外索,观测各墩顶顺桥向位移及钢锚箱变化,为设计及施工提供监控意见.     

钢管拱安装施工过程结构受力特性分析

针对位于曲线上的某新建铁路(66+132+66)m连续梁拱桥,根据先梁后拱的施工方案,对中跨132 m钢管拱安装的支架结构、拱肋的稳定、应力和支座反力等展开计算分析,研究结果显示:此类安装支架设计安全可靠;施工过程中拱肋应力呈对称分布,拱肋各关注截面顶、底部应力实测值和计算值基本吻合;桥跨结构失稳的一阶模态以拱肋横向弯曲为主,稳定系数为37;成桥时主梁边墩的内外侧支座反力相差约4.6%,中墩的内外侧支座反力相差约7.4%。     

系杆拱桥吊杆张拉方案对结构受力特性影响分析

系杆拱桥是组合体系中的一种柔性系杆刚性拱。吊杆的安装与张拉是系杆拱桥施工中至关重要的环节,拱肋为主要受压构件。系梁的刚性较一般的梁要小,吊杆的张拉力不同、张拉顺序不同会对系梁体内应力和拱肋内力分布及大小产生不同的影响。为保证系杆拱桥成桥后梁体应力满足规范限值并使拱肋受力合理,探讨了吊杆的最优张拉方案。文中以兰新二线乌鲁木齐河特大桥为工程背景,通过有限元模型和室内模型试验研究了四种工况下对梁体应力及拱肋受力特性的影响。研究发现:在不同张拉顺序及张拉力下,梁体和拱肋受力并不能同时达到最优,就一种工况而言,在梁体应力合理的同时拱肋就会出现受力不理想的情况;同样,当拱肋安全储备较大时梁体应力就会出现超出规范限制的现象。在具体施工时应综合考虑拱肋、梁体及索力分布情况,并结合现场和施工难度选择相应的施工方案。     

大跨度外倾非对称式系杆拱桥施工控制研究

成都市红星路南延线跨府河桥梁工程采用44 m+150 m+55 m的孔跨布置的曲线梁非对称外倾拱桥。钢箱拱和钢箱梁采用满堂支架法施工,全部完成拼装焊接后对吊杆和系杆进行张拉,完成体系转换,拆除钢箱拱和钢梁支架,施工过程比较复杂。因此,合理的体系转换是保证支架拆除过程中和拆除后结构安全的前提,并且决定了成桥下结构的应力状态和线形状态。采用桥梁专业软件Midas/Civil建立全桥有限元模型,根据实际施工过程进行仿真模拟计算分析。通过施工过程中现场实际数据与理论计算的数据进行对比分析,运用综合控制方法进行施工监控,对设计初期参数进行反复的修正和调整,最终桥梁结构的线形状态和应力状态满足设计要求。