独柱塔自锚式悬索桥锚固横梁结构空间受力分析

南京江心洲大桥边跨主缆锚固大横梁设计独特,结构受力非常复杂.为了获得锚固横梁局部应力的大小与分布规律,对其传力途径进行研究,以通用有限元程序为计算平台,采用空间索单元模拟横梁中配置的预应力束以及主缆束股,三维块体元模拟混凝土锚固横梁,应用二次开发技术,建立精细三维有限元模型.在此基础上采用合理的加载模式对锚固横梁在空缆阶段和成桥状态2种不同工况进行应力计算与分析.结果表明:在空缆与成桥2种状态下锚目横梁的应力值与分布规律变化较大;为保证锚固横梁在施工过程中的受力状态处在合理的范围之内,锚固横梁中配置的大量预应力束应配合主缆束股的内力变化而分批次张拉.     

张家口市沙城文昌南路上跨京包铁路立交桥主桥设计

以跨越铁路站场桥梁设计实例为背景,介绍该桥设计特点。其中斜拉索锚固设计为该桥的设计重点及核心,主塔采用交叉锚固方式,主梁采用顶板加厚齿块锚固方式。采用ANSYS空间计算程序对主梁斜拉索锚块及拉索横梁进行了计算分析,计算结果反映了主梁斜拉索锚固构件的受力特点及应力分布情况,同时根据计算结果进行原因分析及研究,保证了斜拉索锚固系统的可靠性。     

粉房湾长江大桥桥塔施工过程数值模拟分析

粉房湾长江大桥主桥为双塔双索面斜拉桥,桥塔采用宝塔形曲线钢筋混凝土结构.为了解该桥桥塔在各施工阶段的受力状态,采用有限元分析软件MIDAS Civil模拟桥塔施工动态力学过程,分析桥塔的受力随施工过程变化的规律.分析结果表明:该桥桥塔施工过程中临时横向支撑的最大轴力为966 kN,横梁的施工及预应力的张拉对临时横向支撑的受力影响较大;桥塔施工过程最危险的部位为下、中、上塔柱的底部,这3个部位各自在不同的施工阶段达到其拉应力最大值,且下、中塔柱的底部拉应力最大值均较大.     

斜拉桥索塔分组集聚锚固体系设计探讨

斜拉桥索塔分组集聚锚固体系是一种新型的锚固体系,它将斜拉索分组锚固于塔柱间钢箱梁横隔板之间的锚固构造内,形成索塔体外锚固体系。与传统的索塔锚固方式相比,混凝土与钢横梁承压板连接部位始终处于受压状态,降低塔柱混凝土开裂的风险,并可实现塔梁同步施工,施工便捷性和经济性均有优势。国内安徽池州大桥首次成功应用此新型锚固体系。为明确分组集聚锚固体系的力学行为特性和设计方法,以池州大桥为例,首先介绍了该体系的基本设计思想,从斜拉索分组原则、钢横梁设计要点、塔梁连接构造设计几个方面进行了阐述。接着应用有限元软件Midas建立全桥仿真模型,设计了6种计算工况,对斜拉索索面布置、分组集聚形式、钢横梁设计参数进行了敏感性分析。引入塔梁刚度比,研究主塔与钢横梁的刚度匹配,明确了分组、集聚、塔梁刚度比对全桥受力的影响,并给出了设计优化建议。结果表明:分组集聚锚固体系对全桥的横向稳定性和抗扭转性能更有利,钢横梁受力较为复杂,是今后设计的重点;改变横梁长度带来的是主塔-横梁局部受力的变化,改变横梁间距带来的是斜拉桥整体受力的变化;在满足布设空间和构造要求前提下,尽可能减小钢横梁长度和增大横梁间距,以减小塔梁刚度比、提高斜拉索效率,对索塔体系受力和经济性均有利。     

门式桥塔塔柱临时支撑及上横梁支架方案研究

为保证门式内倾桥塔施工的安全和倾斜度满足要求,对某特大跨度悬索桥桥塔施工临时支撑及上横梁支架方案进行分析比选,提出受力安全、经济合理的施工方案,并对其进行相关受力分析。研究表明：上横梁与塔柱采用异步施工可以提高施工效率,简化模板系统;对于未形成门式结构的倾斜塔柱,需通过临时支撑并施加主动水平力保证塔柱受力和线形;上横梁模架系统采用分离式三角托架方案,方便施工、经济适用、安全可靠,为类似倾斜高塔施工提供相关经验。     

武汉市金桥大道快速通道斜拉桥主塔施工研究

研究了主塔不同施工方法,包括下横梁分层成型预应力分期张拉不同量值比较;主塔的横向水平主动支撑计算,主动力的确定及迭代模拟;主塔塔柱和中横梁异步施工对比;上横梁浇筑前提前挂索计算;结合该桥的特点及分析结果,优化了主塔各关键部位的施工方法。     

组合梁斜拉桥桥面板纵向抗裂措施研究

为增强组合梁斜拉桥混凝土桥面板抗裂性能,以某在建主跨320m的双塔双索面组合梁斜拉桥为背景进行抗裂措施研究。采用ANSYS软件建立三维有限元模型,分析张拉桥面板横向预应力筋工况下混凝土桥面板、钢主梁应力以及焊钉剪力,并计算改变焊钉直径、采用柔性焊钉与改变湿接缝施工顺序后的横向预应力施加效率。结果表明:仅改变焊钉直径或采用柔性焊钉对横向预应力施加效率影响很小;相比于原设计方案(湿接缝全部施工完成后张拉横向预应力,Φ22mm普通焊钉),主纵梁或横梁与桥面板滞后结合将导致局部焊钉受力增大,焊钉剪力增大86%～130%,应用柔性焊钉后,可有效减小该效应;主纵梁、横梁与桥面板滞后结合后,施加效率可提高7%～30%,而仅主纵梁与桥面板滞后结合对施加效率影响很小。主纵梁、横梁与桥面板滞后结合,并在小纵梁布置柔性焊钉连接件的方案最有效,预应力施加效率达88%以上。     

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。     

千米跨公铁两用斜拉桥超高主塔施工关键技术

对于某千米跨公铁两用斜拉桥超高主塔,通过多台大吨位塔吊的组合配置,解决了320 m高主塔钢锚梁等构件的吊装问题;下横梁采用落地钢管支架分2层浇筑,解决了大体积横梁的施工问题;中塔柱施工设置4道临时横撑,很好地保证了主塔施工过程中的应力及线形;交汇段支架采用排架底模一体化设计,有效地保证了受力结构的安全;钢锚梁整体制造安装保障了斜拉索塔端锚固点的精度;通过黏度改性材料的应用,改善了C60高性能混凝土的可泵性及抗裂性能。通过塔柱"零变形"状态监测,解决了超高塔的线形控制问题。     

某钢桁加劲梁斜拉桥索塔锚固区节段模型有限元分析

以某钢桁加劲梁斜拉桥为背景,利用有限元软件对索塔锚固区进行受力分析。通过增大预应力损失,分析比较混凝土索塔的受力情况。结果表明:混凝土索塔锚固区配置预应力是必要的。当预应力损失为40%时,使塔壁混凝土最大主拉应力大于容许主拉应力,开始产生裂缝。预应力损失的增加,使塔壁混凝土最大主压应力减小,但均满足规范的要求。塔壁混凝土在预应力束张拉、锚固端和斜拉索锚固端均表现为应力集中,应对其进行加强处理。     

斜拉桥拱形主塔施工过程分析与下横梁预应力张拉工序优化

斜拉桥拱形主塔由于良好的受力性能和美学效果得到了广泛应用,其施工过程的安全性和施工工序的优化值得关注。该文以韶关曲江大道江湾大桥主桥拱形主塔为工程背景,采用Ansys和Midas两种软件建立拱形主塔施工全过程的有限元模型,并研究下横梁预应力钢筋张拉顺序对主塔根部拉应力的影响规律。主塔施工全过程的应力分析结果显示:下塔柱在某些工况的拉应力偏大,全过程压应力均在安全范围之内。同时,对下横梁预应力张拉工序进行优化之后,主塔根部区域的拉应力得到改善。     

斜拉桥塔梁固结区预应力束张拉对横梁应力影响研究

目前关于斜拉桥塔梁固结处横梁的应力状态研究多采用偏经验的计算方法,很少考虑横梁横向预应力束张拉对横梁应力的影响。在未张拉横梁横向预应力束时,斜拉桥塔梁固结处横梁在桥塔自重及斜拉索荷载作用下底板会出现应力值较大的拉应力区。为此,以某斜拉桥为背景,分别对横梁底板、顶板和腹板进行有限元分析,研究了横向预应力束张拉对横梁横向应力的影响,并探究改变横向预应力束张拉控制应力对横梁局部拉应力的优化效果。结果表明,在横梁处张拉横向预应力束可以使横梁预应力储备充足,同时通过改变张拉控制应力,降低了横梁局部拉应力。     

宜昌伍家岗长江大桥下横梁施工过程内力分配模式研究

桥塔下横梁支架在施工过程中受力情况复杂,需承受分层浇筑的混凝土自重,分批张拉的预应力荷载,同时还应考虑下横梁支架与已浇筑的下横梁下层截面的协同受力问题。该文以宜昌伍家岗长江大桥为例,对桥塔下横梁支架进行了设计,采用实体有限元软件分析了整个施工过程中下横梁支架的受力变化,并结合传感器实测数据进行对比分析,提出了下横梁支架设计荷载的合理计算方法。     

黄冈公铁两用长江大桥桥塔施工技术及分析

黄冈公铁两用长江大桥主桥为主跨567 m的钢桁梁斜拉桥,桥塔为H形混凝土结构.该桥桥塔塔柱采用液压爬模施工;下横梁采用落地式支架施工,与下塔柱节段混凝土同步浇筑;中塔柱施工时设置2道临时横撑,以改善塔柱施工阶段的受力;上横梁采用梯形桁架施工,与塔柱混凝土异步施工,上、下横梁混凝土均分2层浇筑.采用MIDAS有限元软件建模对桥塔施工过程进行分析,结果表明:上、下横梁混凝土分层浇筑时混凝土应力满足规范要求,且可有效降低现浇支架荷载;临时横撑的设置保证了施工阶段桥塔应力及位移均满足要求;上横梁梯形桁架支点处塔柱局部应力满足要求.     

斜拉桥曲线形钻石桥塔抗裂设计研究

为了减小斜拉桥曲线形钻石桥塔在施工阶段和运营阶段的拉应力,防止混凝土桥塔出现开裂病害,以主跨480m的宜宾盐坪坝长江大桥为例,开展桥塔抗裂设计技术研究。采用MIDAS Civil程序建立全桥空间有限元模型,计算桥塔在施工阶段和成桥运营状态下的内力,研究桥塔竖向预应力、斜拉索横向偏心布置、塔柱临时横撑及对拉、环向预应力等措施对桥塔应力的改善作用,以及桥塔混凝土掺加钢纤维对材料强度的提升效果。结果表明:曲线形钻石桥塔受力复杂,在塔柱受拉区设竖向预应力是有效的抗裂措施;斜拉索适当向曲线外侧横向偏心布置可减小塔柱横向弯矩;临时横撑及对拉既可减小施工期塔柱拉应力,又可改善塔柱成桥状态的应力;环向预应力为塔柱水平方向提供一定压应力储备;桥塔混凝土中掺加少量钢纤维对强度提升作用不大,可减小桥塔表面非受力裂缝。     

单索面斜拉桥钢—混组合索塔施工抗风性能研究

大榭第二大桥为单索面斜拉桥,为了验证其钢—混组合索塔在施工过程中的抗风安全性,采用有限元数值分析方法,对索塔在下横梁浇筑前、上横梁浇筑前、裸塔阶段等3种施工控制状态,在20年一遇台风作用下的静阵风荷载响应进行了分析,并进一步分析了裸塔状态下施加临时风缆后对抗风性能的改善情况.研究结果表明:索塔施工过程中风荷载作用下产生的最大拉应力出现在裸塔阶段,位于横桥向迎风侧中塔柱根部,与恒载效应组合后,最大拉应力值为5.04 MPa,;最大拉应力产生的裂缝宽度为0.067 mm,小于规范规定的限值(0.15 mm);裸塔状态下施加临时风缆可以显著减小混凝土塔柱的最大拉应力.     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥桥塔施工关键技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面矮塔箱桁组合梁斜拉桥,2号和3号主墩均采用门形钢筋混凝土桥塔,塔高分别为155m和130.5m。桥塔设上、下2道横梁,下塔柱外倾,上塔柱内倾。该桥塔柱采用液压爬模分节施工,在两侧上、下塔柱间分别设置钢管横撑和临时对拉钢绞线;下横梁采用落地支架法施工,上横梁采用"牛腿+支架"法施工,上、下横梁混凝土与塔柱同步浇筑;索塔锚固区采用钢锚梁拉索锚固体系与预应力锚固体系相结合的方式锚固,塔柱预应力采用"#"形布置,利用定位支架精确定位钢锚梁。在施工期间,采用"零状态"测量+相对设站法定位等措施控制塔柱线形;并采用高性能混凝土抗裂技术防止大体积混凝土表面开裂。     

池州长江公路大桥主桥桥塔上横梁锚固结构设计

池州长江公路大桥主桥为主跨828m的双塔双索面单侧混合梁斜拉桥。桥塔上塔柱设置6道钢结构上横梁,上横梁均采用箱形断面,竖向中心距均为13.5m。单个钢横梁长7m、宽5.5m、高7m,划分为4个块段,各块段间采用M30高强度螺栓进行拼接。斜拉索分组锚固于各道钢横梁横隔板之间的锚固构造内,形成索塔体外锚固体系。钢横梁端部与桥塔上塔柱接触位置设置预埋钢板,通过高强度螺杆及剪力钉将钢横梁与混凝土上塔柱牢固连接。每道钢横梁外部设置封闭钢珠结构。采用有限元软件对桥塔上横梁锚固结构进行受力分析,结果表明结构受力均满足规范要求。     

九江长江公路大桥北塔下横梁施工方案研究

九江长江公路大桥主桥采用(70+75+84)m+818 m+(233.5+124.5)m双塔不对称混合梁斜拉桥,H形桥塔塔肢间设上、中、下3道横梁.为确定该桥北塔下横梁施工方案,对同步施工方案、异步施工方案、异步施工+主动横撑方案进行分析.结果表明:异步施工+主动横撑方案结构受力合理、施工工期短、施工风险小,确定为下横梁最终施工方案.经优化,主动横撑采用2根Φ1200 mm×12 mm的螺旋焊管制作,每根施加2000 kN 水平推力,在下横梁第一层混凝土强度达到90％之后,施加第一批横向预应力前撤掉水平推力;采取增加塔柱混凝土凿毛厚度、加强局部振捣的方法,保证新老混凝土结合面混凝土的施工质量.     

嘉鱼长江公路大桥索塔应力及线形施工控制

嘉鱼长江公路大桥为主跨920 m的非对称钢混组合斜拉桥,南北索塔高度大于230 m,其应力及线形控制成为施工难点。由于嘉鱼桥下塔柱具有粗短的特点,在施工过程中出现张拉下横梁预应力束导致塔柱根部外侧产生较大拉应力;中塔柱横撑顶推力温度及焊缝收缩影响会削弱顶推效果;超高索塔结构夏季高温下施工立模位置受温度影响大。该文以嘉鱼长江公路大桥北索塔为例,对其应力和线形进行有效控制,通过有限元计算软件Midas和BDCMS对索塔施工阶段的应力位移分析,采取低温合龙下横梁并减少第一批预应力张拉束以改善下塔柱应力;从计算和控制方法上保证顶推力施加到位;塔柱在夏季施工高峰期,采用双棱镜法对主塔进行立模定位控制,结果显示基于双棱镜法施工塔柱浇筑成品线形控制良好。