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.     

反拱飞鸟式钢管混凝土拱桥设计与计算分析

湖北宜昌高阳大桥基于桥梁景观要求,设计为反拱飞鸟式中承式钢管混凝土拱桥,主孔计算跨径129.5m,边孔计算跨径23.8m。边拱采用钢筋混凝土半拱;主孔主拱圈在L/4~3L/4范围内采用上、下弦管平行的等截面形式,拱脚~L/4范围内拱圈上、下弦管逐渐分离,上弦管在相应拱脚处向上反弯,形成反拱线形,整座桥梁似飞鸟。经对主拱圈上弦管反拱部分的线形进行多方案比选和内力分析,上弦管采用柔和顺畅的圆曲线反拱线形。该结构形式整体受力特性与中承式钢管混凝土拱桥一致,但拱脚部位下弦管分担大部分内力,上弦管在反弯部分受力较小。     

大跨度钢管混凝土拱桥成桥状态钢管应力优化研究

为了优化大跨度钢管混凝土拱桥成桥状态主拱受力性能,提出了后拆扣索的新思路:在主拱圈合龙完成后对钢管采取继续保留扣索的措施,混凝土灌注完成达到强度后,再拆除扣索,钢管与混凝土共同承担后续荷载。采用有限元方法按以上思路对贵州大小井特大桥进行了分析研究。结果表明:如果混凝土灌注完成达到强度后再拆除扣索,与原方案相比,在成桥状态下拱肋上下弦钢管与管内混凝土的受力均得到改善,钢管应力值有所降低,管内混凝土应力值略有增加;在管内混凝土灌注前后扣索的索力值变化不大,扣索拉力值在允许范围内。因此通过该方法能够在一定程度上提高大跨度钢管混凝土拱桥拱肋截面的组合效率,改善主拱的受力性能。     

大跨度钢筋砼拱桥扣索索力计算分析

大跨径混凝土箱型拱桥采用缆索吊装施工时通常采用分段吊装的方法,拱桥整体结构的形成要通过一系列结构体系的变化。大跨度钢筋混凝土拱桥缆索吊装施工时,扣索索力的大小直接影响到拱桥最终的受力状态和成桥线形,因此,索力大小的计算已成为拱肋安装的重要内容。以某大桥为工程背景,采用大型桥梁结构有限元软件Midas/civil建立空间有限元模型,并进行正装计算分析,针对某大桥拱肋吊装过程中扣索索力、应力的控制,计算各个阶段的索力,内力以及拱肋的强度,并将计算值与设计值、实测值进行对比。结果表明实测值与计算值相差不大,误差在容许范围内。     

钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程中的线形控制研究

钢管混凝土拱桥的拱肋吊装过程中的线性控制是当前研究的热点问题。以西南某钢管混凝土拱桥为依托,通过定长法控制扣索索力,优化扣索索力,从而对钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程中线性的控制方法进行研究。希望能为钢管混凝土拱桥的施工和控制提供参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注顺序优化

钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注是施工中的控制性工序,为保证灌注过程的安全,在分析、比较弹性稳定计算方法和弹塑性稳定计算方法的特点和差别的基础上,提出了以施工过程中的弹性稳定安全系数为评价标准和用弹塑性稳定分析方法进行校核验算的拱肋混凝土灌注顺序优化方法,并以千岛湖1号特大桥为例进行了分析计算,同时还讨论了钢管拱肋合龙时初始应力对灌注顺序优化结果的影响。分析结果表明,最优的灌注顺序和拱肋合龙时的初应力关系密切,不同的拱肋架设方法将导致最优的灌注顺序发生变化。因此进行拱肋混凝土灌注顺序设计时,应该按照实际拱肋拼装过程考虑钢管拱肋的初应力。     

考虑遮挡的钢管混凝土拱桁日照温度场

为掌握桁式钢管混凝土拱桥各拱肋截面在日照作用下的温度场分布,对一座进藏铁路上的大跨度大管径钢管混凝土拱桥进行了研究,采用数值方法模拟计算了拱肋各弦管在夏季及冬季日照下的温度场。计算结果显示:在该地区环境中,桁式钢管混凝土拱肋的各弦管截面温度场均与日照变化规律一致,并随日照变化呈现明显的非线性特征;上弦管受遮挡作用较小,钢管温度最高升温位置始终位于向阳面,而管内混凝土的温度变化主要受整体环境温度影响,保持比较平稳的变化,受日照影响不明显;下弦管受到遮挡影响,整体温度场低于上弦管,外侧钢管温度变化较内侧明显,管内混凝土对日照作用不敏感。研究结果表明:桁式钢管混凝土拱肋截面上、下弦管的日照温度场有较大差别,设计中应分别取用温度值。     

Optimization of Cable-hoisting Erection of Concrete-filled Steel Tubular Arch Bridge

为优化多肋钢管混凝土拱桥缆索吊装施工顺序,研究哑铃形钢管混凝土灌注顺序及混凝土龄期对结构受力影响,确保桥梁在施工过程中的安全及正常使用状态下的受力合理,以4片拱肋组成的哑铃形上承式钢管混凝土拱桥王坡沟南桥为工程背景,采用MIDAS/CⅣIL空间有限元分析软件,考虑混凝土的收缩、徐变、强度形成过程以及与钢管的相互作用,对其缆索吊装施工过程进行了结构分析,并对关键的施工工序进行了优化分析.结果表明:单次缆索吊装2片拱肋,可以大大提高劳动效率,缩短施工工期;同时,缆索释放于拱脚固结后灌注混凝土前,钢管内混凝土的灌注顺序采用下→中→上,混凝土灌注时前批混凝土应保证不少于7d的龄期,上述措施对成桥状态结构受力较有利.     

空腹式连续刚构桥施工过程受力特性分析

北盘江大桥主桥为(82.5+220+290+220+82.5)m的预应力混凝土空腹式连续刚构桥,其三角区下弦采用挂篮辅以扣索施工,上弦采用支撑于下弦顶面的支架现浇施工,后续梁段采用挂篮悬臂浇筑施工。为研究该桥在施工过程中的受力特性,建立全桥有限元模型,对临时扣索张拉及拆除、预应力张拉、后续梁段施工等工况进行计算分析。结果表明,由于梁段浇筑、扣索张拉、预应力张拉的影响,上弦支架部分应力集中;三角区扣索索力变化不大,基本上随施工进度递减;中跨合龙后,支架拆除对主梁及斜腿受力影响不大,扣索拆除使主梁及斜腿应力峰值有效降低。     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。     

某钢管混凝土拱桥斜拉扣挂系统拆扣方案研究

针对某大跨径钢管混凝土(简称CFST)拱桥的斜拉扣挂系统扣索多、部分扣索角度小,调索可操作性差的实际情况,将扣索一次张拉到位、通过预拱度实现线形控制的迭代优化算法应用于拱肋吊装的线形控制和索力计算.为克服这种方法难以调整主拱肋内力和预抬高量可能偏大的缺陷,并注意到合龙前后拆除扣索的时间、顺序和方法的差异会对拱肋的线形、内力产生影响,提出修正拆扣方案,将部分扣索调整到合龙之前拆除,并对几种可行方案进行了分析和优化比选,确定了一个最佳的,更利于施工控制的方案.     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程的仿真计算

在大跨度钢管混凝土拱桥施工中,大部分采用无支架缆索吊装斜拉扣挂施工方法,因此确定扣索索力和预抬高量是保证拱肋吊装的施工质量和安全的重要措施。采用基于前进分析的有限元法能方便有效地确定拱肋吊装过程中的扣索索力和预抬高量,并能使扣索索力一次性张拉到位,最后用示例证实本方法的正确性。     

钢管混凝土拱桥拱肋吊装分析与扣索索力优化

斜拉扣挂悬臂拼接法在大跨度钢管混凝土拱桥拱肋架设中得以广泛应用,其中扣索是保证施工安全与质量的关键。以某主跨180 m的钢管混凝土拱桥为例,采用基于Midas Civil的未知荷载系数定长扣索法进行优化计算,得到合理的扣索索力和预抬高量。实践表明,该方法简单实用,计算精度高,成拱线形满足设计要求,且扣索可以一次张拉到位。此基础上,对拱肋吊装过程进行静力和稳定性分析,得到一些有益的结论,可为同类桥梁的设计、施工、科研提供参考。     

钢管混凝土拱桥拱肋灌注混凝土的配制与施工

拱肋混凝土由于施工的特殊性,要求有较高的工作性能,而拱肋混凝土灌注施工是拱肋合龙后的关键工序,其施工质量直接关系到拱肋的强度、线形和受力性能。介绍拱肋混凝土的配制技术和施工工艺,阐述如何保证拱肋混凝土的质量。     

500 m级钢管拱桥成拱计算与控制方法

在大跨径的钢管混凝土拱桥中，钢管拱肋的斜拉扣挂成拱过程面临计算困难、大悬臂结构频繁调整、成拱状态偏离等难题。在成拱的理论计算方面，引入了基于无应力参数精确控制的成拱控制方法，明确了大跨径钢管拱斜拉扣挂施工过程控制目标。基于该控制方法，构建了钢管拱桥的成拱计算理论方法。该计算理论首次给出了钢管拱肋合龙前后的力学状态联系方程，建立了成拱后拱肋线形误差与施工过程索力的数学关系，构建了同时考虑施工全过程约束条件与成拱后线形偏差的一次调索优化模型。该一次调索优化模型可在任意给定的成拱线形误差范围和施工过程中的塔偏、封铰、合龙等耦合约束条件下，求解最优的扣背索一次张拉索力。在成拱施工控制方面，首次提出采用三维扫描技术进行大型钢管拱肋的无应力参数精确控制与检测方法，给出了详细的封铰控制、拱肋节段无应力参数控制和合龙控制的具体实施方法。在跨径为507 m的合江长江公路大桥的建设全过程,采用了所提出成拱计算理论与控制方法。实践表明:所提出的成拱计算理论具有控制目标少、计算目标明确、索力分布与张拉最优的优点；所提出的控制方法确保了钢管拱肋制造与安装无应力尺寸的精度，极大地减少了施工过程中拱肋线形误差调整次数。大桥拱肋成拱后实测结果表明，拱肋线形与应力状态与一次落架状态吻合良好。     

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥施工控制关键技术

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥为(140+336+140) m刚性梁柔性拱桥,主梁为三主桁双层板桁组合结构,采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋竖向转体”方案进行施工。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,进行施工全过程和成桥分析,基于无应力状态法开展施工控制。钢梁墩顶节间施工时,设置墩旁托架,利用浮吊拼装;对称悬拼期间,为保证纵向稳定性,采用水袋对边跨进行配重,利用扣塔分别张拉2对扣索以改善钢梁受力并调整钢梁线形;采用预降边支点、4号墩钢梁整体预偏,以及扣索索力调整等措施进行钢梁中跨合龙;拱肋竖转后,主要通过扣索完成拱肋合龙调位;拱肋合龙后,从中间向两边张拉吊杆。经实测,该桥钢梁合龙口相对高差在10 mm以内;拱肋合龙口轴向偏差最大2 mm,相对高差最大1 mm;吊杆索力与设计目标索力偏差均在5%内,满足施工控制要求。     

钢管混凝土拱桥施工控制原理与控制分析算法研究

介绍了钢管混凝土拱桥的施工方法与受力特点。就拱肋安装阶段的斜拉扣索索力、轴线线形控制技术、弦杆混凝土浇筑过程中拱脚截面混凝土应力以及桥道系施工等过程的施工控制原理及控制方法作了阐述，给出详细算法。首次提出用应力影响线作应力调整计算的方法，配合自编后处理程序，能方便地计算出弦杆混凝土浇筑过程中所需应力调整值，最后用一个实桥简要介绍算法。     

南浦溪特大桥钢管拱肋悬拼阶段拱脚约束方式研究

南浦溪特大桥主桥为主跨258 m的钢管混凝土桁架上承式拱桥,拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构,2道拱肋间距17.0 m,拱肋间布置13道横撑,单片拱肋由4根?1200 mm×22 mm主钢管、水平向缀板和竖向腹杆组成。拱肋在工厂分段、分部件加工预拼合格后,运至现场拼装成吊装节段,采用缆索吊装斜拉扣挂法进行悬臂拼装。拱肋吊装阶段拱脚的约束方式和约束时机选择直接影响拱肋的线形、受力状态和结构的安全稳定,采用MIDAS Civil软件对拱肋悬臂拼装过程中拱脚不同约束方式进行对比分析,最终确定“先临时铰接、后临时固结、最后永久固结”的拱脚约束方式,优化了钢管拱肋悬臂吊装施工工艺,保证了拱轴线线形,结构受力合理、安全稳定。     

钢管混凝土哑铃形拱肋灌注混凝土时的截面应力分析

针对钢管混凝土哑铃形拱肋灌注混凝土时容易发生爆管事故的问题,建立了有限元模型,对灌注管内混凝土时钢管拱肋的截面应力进行了分析。分析时考虑了各种灌注顺序和工况。分析结果表明:哑铃形截面在灌注腹腔混凝土时,钢管与腹板交接处将产生很大的应力,是产生爆管事故的主要原因。哑铃形截面灌注混凝土时的受力情况与灌注顺序有关,灌注的顺序以先腹腔后两管的顺序最为不利,先两管后腹腔的受力较为有利。为防止爆管事故,建议采用拉杆或型钢加劲腹板,并采用分腔灌注。     

钢管混凝土拱桥吊装过程的最优化计算分析

以在建的主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥———巫峡长江大桥为例,在综合考虑拉索的垂度效应与结构几何非线性影响的基础上,采用一阶最优化计算方法来确定拱桥的合理施工状态。以成桥后拱肋的线形为目标函数,施工中拱肋节段的预转折角为设计变量,利用施工优化的原理,直接建立施工期结构状态可测变量与成桥状态目标函数之间的关系。通过对目标函数的最优化处理,求出各施工阶段的扣索索力和拱肋吊装高度,模拟了钢管拱肋的拼装过程。计算结果表明:将最优化计算理论引入拱桥的施工过程计算中是可行的,结果也是合理的。