高速铁路大跨钢管混凝土提篮式拱桥施工监控

为确保高速铁路大跨度混凝土提篮式拱桥的线形、应力及内力满足要求,以京沪高铁跨沪宁高速公路128m下承式尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥为例,根据有限元分析理论,采用大型空间有限元分析软件MIDAS Civil建立空间模型进行理论分析,对系梁、拱肋、吊杆进行线形、应力及索力监控.结果显示,系梁在前期施工期间沉降量较小,拆除拱肋临时支架以后的施工阶段中拱肋沉降量与理论计算值较接近,对整体线形影响不大;系梁和拱肋各应力测试截面实测应力变化趋势与理论值吻合良好,处于安全范围;吊杆实测索力与目标索力相对差值在±5％以内,满足设计要求.     

钢桁架提篮系杆拱桥索力监控

利用MIDAS/Civil有限元软件,建立了主跨45 m的钢桁架提篮系杆拱桥的三维精细化施工全过程格子梁主梁有限元仿真模型。针对首次采用实心钢拉杆作为拱桥吊杆的系杆拱结构,从三维有限元模型中提取吊杆张拉影响矩阵。通过数显扭力扳手张拉吊杆,结合修正的频率法对吊杆拉力的测试,以及对主梁、拱肋关键截面的应力监测,成功实现了桥梁的体系转换。实测结果表明,桥梁线形、吊杆拉力、主梁及拱肋内力与设计期望值的误差均在设计允许范围内。文章研究方法与所得结论可为同类桥梁的建造提供借鉴。     

京沪高速铁路青阳港大桥设计

京沪高速铁路青阳港大桥主桥采用单孔96m尼尔森体系提篮式系杆拱桥。拱肋矢跨比1∶5,采用悬链线线形,哑铃形钢管混凝土截面;系梁采用单箱三室预应力混凝土箱梁;吊杆布置采用尼尔森体系,间距为8m;系梁内设16根环氧钢绞线系杆;两拱肋之间共设5道横撑;桥墩采用T形钢筋混凝土实体墩;基础采用18根150cm钻孔灌注桩。为满足通航要求,该桥采用先拱后梁法施工。采用桥梁博士V3.2.0软件对主桥进行结构静力计算,计算结果表明:桥梁主体结构各截面应力和位移均满足规范要求。     

湛河提篮式拱桥施工控制研究

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,根据该提篮式拱桥的结构特点和施工方案,制定出桥梁的施工控制方案,并运用于该桥施工监控实践中。桥梁施工监控结果表明:各施工阶段桥面系应力实测值与计算值基本吻合,桥梁在施工阶段安全可靠;系杆梁与拱肋在吊杆张拉前后的标高变化与理论控制值吻合较好,桥梁线形控制较好;通过吊杆张力测定,全桥吊杆张力分布较为均匀且与理论值基本吻合。     

外倾式空间组合拱桥的施工监控

中山市长江北路大桥是一座非对称外倾拱肋的组合拱桥,它是由倾斜钢拱肋、曲线钢箱梁和倾斜吊杆组成的空间组合结构.为了确保该桥在施工过程中的安全,该文建立了空间有限元模型对该桥在施工过程中结构的变形和受力状态进行了模拟分析计算,并介绍了通过对拱肋变形、控制截面的应力和吊杆索力的施工监控,使该桥建成后的线形和受力状态满足设计要求.     

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.     

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。     

复式钢箱中承式拱桥施工过程分析

浏阳经开区长沙路捞刀河大桥是一座复式钢箱中承式拱桥(外倾蝴蝶拱为主拱、内倾提篮拱为副拱)。为做好施工控制,运用Midas/Civil以成桥状态为基准建立空间杆系有限元模型,进行施工受力分析和敏感性分析,研究结果表明:1成桥时刻,副拱应力最大,钢箱梁应力最小,施工控制重点在线形控制;2安装吊杆时,应精确计算其下料长度,且副拱短吊杆预紧力不宜过小以免拆除副拱支撑后短吊杆退出工作;3敏感性分析指出确保线形关键在于施工过程临时钢支撑顶面标高的确定,并应考虑均匀温度修正及非均匀温差影响;4复式钢箱中承式拱桥中副拱受力大、变形大,刚度小,安装难度大。     

钢管混凝土系杆拱桥施工中受力性能及稳定性分析

为给钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供理论依据,以南水北调工程南阳市姚湾跨渠公路桥为背景,采用有限元软件建立全桥三维空间模型,详细考虑混凝土灌注次序、混凝土徐变效应、吊杆张拉次序、系梁多次张拉等环节,对结构施工全过程的内力和变形历程及系梁浇筑过程中支架受力进行分析.结果表明,施工过程中拱肋钢管及管内混凝土应力满足规范要求;各分支钢管中混凝土的压应力与混凝土灌注次序有关;钢管内灌注混凝土的徐变会使钢管混凝土截面发生应力重分布;拱肋支架满足整体稳定性和分支稳定性要求.     

某大跨度非对称外倾拱桥施工监测技术研究

大跨度非对称外倾拱桥造型新颖独特,且结构受力复杂,施工难度较大,选择合理可行的施工方法并确保施工精度和施工安全是该类型桥梁能否顺利建成的关键。以广州南沙蕉门河车行桥为研究背景,提出了一套高效经济实用的施工方案,并基于系统化施工监测技术,完成了该桥在施工过程中拱肋、钢箱梁等关键构件的应力及变形的监测,且对系杆和吊杆张力进行了实时监测。监测结果表明:通过对拱桥各个部位的线形和内力分布实时监测,然后反馈到施工安装过程中,可以及时修正和调整施工,使结构满足设计要求。这种线形控制和内力控制相结合的施工控制技术,可以合理有效地保证大跨度非对称外倾拱桥的施工质量和结构安全,对同类桥型的施工有一定的参考价值。     

基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。     

大跨度连续刚构柔性拱组合桥施工控制

宜万铁路宜昌长江大桥主桥为(130+2×275+130) m连续刚构柔性拱组合桥,主梁采用单箱双室截面,拱肋采用钢管混凝土桁架拱.该桥采用"先梁后拱"法施工,其施工控制的难点和重点为主梁两合龙段同时对顶合龙与两跨拱肋竖转合龙,施工控制的内容主要包括线形控制和应力监测.采用预测控制法对施工误差进行分析、识别、调整;通过3种有限元模型对比,适当修正主梁预抛高值.施工过程中的线形和应力监控结果表明,主梁和拱肋成桥线形误差均控制在允许范围内,结构应力满足设计要求,施工控制效果良好.     

宣杭铁路复线东苕溪特大桥上部结构施工技术

宣杭铁路复线东苕溪特大桥主桥为跨度112m的下承式尼尔森体系提篮式钢管混凝土系杆拱桥，先拱后梁，在国内为首次设计施工。主拱采用缆索吊机、扣索塔架斜拉扣挂分段悬拼，系梁采用2套挂篮对称现浇施工。介绍该桥上部结构施工技术。     

大跨度钢拱桥顶推过程中的局部受力性能计算

为了明确大跨度提篮式钢拱肋与分离式钢箱系梁形成的钢拱桥整体顶推过程中的结构局部受力性能,以主跨213m钢拱桥为例,采用大型通用有限元软件对钢系梁节段进行了三维数值模拟,计算分析钢拱桥整体顶推施工过程中钢系梁的局部受力情况和板件的局部稳定性能。计算结果表明在整体顶推施工过程中结构受力性能良好,钢系梁腹板和横隔板的最大Mises应力分别为252MPa和243MPa,结构的局部稳定系数在6.14以上。     

某异型系杆拱桥空间力学特性分析

为研究斜吊杆异型系杆拱桥的空间力学特性,以某异型系杆拱桥为研究对象,采用MIDAS Civil建立该桥空间有限元模型,分析其在施工和使用阶段的静、动力特性及结构稳定性.分析结果表明:该桥斜吊杆附加应力对拱肋影响较大,全桥纵、横梁框架体系整体刚度较大,拱肋挠度对整体降温比较敏感,使用阶段各吊杆应力幅比较均匀,为50 MPa左右;拱肋侧倾刚度较小,拱肋刚度对全桥刚度贡献较大,各阶段稳定系数均较高;吊杆调索对全桥应力水平有较大影响,施工中应予注意.     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

六沾铁路宣天特大桥主桥设计

六沾铁路宣天特大桥主桥为钢管混凝土拱加劲三跨连续梁桥,主跨为100 m。主梁为双纵梁的"П"形双向(局部三向)预应力混凝土结构,钢管混凝土加劲拱圈由2条相互平行的拱肋及横向联结系构成,拱肋为变高度钢管混凝土桁架,拱圈平联采用"ж"形空心钢管桁架,吊杆采用钢绞线体系。计算主梁应力、挠度、自振特性及钢管混凝土的钢管及混凝土应力;经试算,吊杆预张力、安全系数均满足要求。根据有限元分析结果,对拱-梁结合部进行设计改进:主梁上翼缘增加4束纵向短束;加强纵梁上翼缘普通钢筋布置;优化竖、横向预应力根数和布置。采取先梁后拱满堂膺架的施工方案。     

葑溪大桥施工控制

为了保证葑溪大桥的施工安全和质量,根据预应力混凝土斜拉桥悬臂浇筑和支架现浇非对称施工特点,建立施工控制计算模型,探讨影响主梁线形及斜拉索索力的因素,并制定相应控制措施,对主梁线形、内力、索力、牵索挂篮应力和变形进行有效监控.施工控制结果表明:成桥状态下,主桥轴线实测标高、桥梁应力状态、成桥索力均满足设计要求,挂篮在施工过程中的应力状态及变形情况与试验变化趋势基本一致.     

连续梁拱组合桥梁边中跨比影响分析

连续梁拱组合桥梁主梁和拱肋协同受力,整体刚度大、跨越能力强。以三跨连续梁拱组合桥梁为工程背景,分析了边中跨比对桥梁内力、变形、支反力、自振频率、稳定等方面的影响。分析发现：桥梁主梁和拱肋的内力、变形,主梁边支点的支反力随边中跨比的增大而增大,且在恒载作用下边中跨比0.400时边支点出现负反力;桥梁自振频率随边中跨比的增大而减小;桥梁施工阶段稳定系数随边中跨比的增大而减小,成桥状态稳定系数随边中跨比的增大而增大,但稳定系数变化率均较小;连续梁拱组合桥梁的合理边中跨比建议在0.425～0.500之间。