空间主缆自锚式悬索桥体系转换施工控制

体系转换是悬索桥施工中的关键工序,决定着结构体系能否实现自锚.空间主缆自锚式悬索桥体系转换过程中主缆的横桥向位移、吊索转角和吊杆之间的相互影响较大,使得吊索张拉过程极其复杂.该文依托哈尔滨市阳明滩大桥——556 m五跨双塔空间主缆自锚式悬索桥,针对空间主缆自锚式悬索桥体系转换施工过程中的结构受力和变形特点,遵循体系转换方案的原则,分析了两种张拉方案,即从短索开始张拉和从长索开始张拉.运用有限元软件Midas Civil建立全桥模型,综合考虑成桥目标、结构受力安全等原则,给出了具体的吊索张拉路径.张拉过程中根据索力和位移两个参数的敏感性,对于不同的施工阶段,采用不同的控制原则.主缆放张尝试,完成吊索张拉,依据吊索无应力长度不变的原则,进行吊索微调.阳明滩大桥体系转换结束后,吊索索力误差在7％以内,主缆线形误差在5 cm以内,主梁线形误差最大值为5.9 cm.     

南京小龙湾混凝土自锚式悬索桥吊索张拉过程研究

不同于地锚式悬索桥,自锚式悬索桥先梁后缆的施工方式,使其张拉过程具有显著的可优化性。依托小龙湾自锚式悬索桥工程实例,对自锚式悬索桥张拉过程控制原则、控制目标进行了分析,在满足桥梁结构受力安全的前提下,尽量减少接长杆数量、索鞍顶推次数、千斤顶数量和张拉批次,以较少的人力物力财力和时间来完成吊索张拉方案。建立有限元模型,模拟分析小龙湾大桥张拉全过程,根据吊索张拉安全系数、桥塔及加劲梁允许最大压应力、最小拉应力等指标,提出适用于该桥的张拉控制方案。对比分析了成桥状态与张拉过程中吊索的最大索力,发现在跨中14~16号吊索索力较成桥状态索力有所增加,但均能满足张拉过程吊索安全要求。对吊索张拉过程中桥塔及加劲梁的应力变化规律进行了总结,发现在张拉14~17号吊索时,桥塔、加劲梁等混凝土构件应力发生显著变化。     

自锚式悬索桥体系转换张拉力与标记线双控方法研究

针对自锚式悬索桥缆索体系几何非线性较为明显,传统吊杆张拉控制方法精度较低的问题,提出采用张拉力与标记线双重控制方法进行精细化控制。首先确定自锚式悬索桥合理成桥状态,吊杆加工时预制环形标记线,根据张拉过程中分步张拉力计算对应主缆及主梁位移,得出各步张拉的标记线目标位置及锚杯外露量;对于边跨吊杆,进行首轮全桥吊杆张拉时以锚杯外露及标记线位置为控制量一次张拉到位;对于中跨吊杆,以张拉力及标记线位置为控制量分批逐步张拉到位,边跨吊杆内力随索鞍顶推被动增加至目标值。此方法已成功应用于南京小龙湾大桥与聊城湖南路大桥,实践结果表明:张拉力与标记线双控方法操作方便,可避免传统控制方法中繁琐的索夹位移测量工作及高空作业危险,各控制量间相互校核可快速识别并修正误差,避免各张拉步骤误差累积;所得成桥吊杆内力、主缆及主梁线形与目标成桥状态吻合良好。     

基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析

为较精确地分析悬索桥成桥线形下索夹对主缆弯曲次内力的影响,基于成桥状态下的分段悬链线理论,考虑索夹的套箍作用修正成桥线形,使其更接近于实际线形.修正后的成桥线形近似为各段悬链线与短直线段交替连续的混合线形.以三汉矶大桥为例,利用有限元法计算出索夹端面处主缆的主拉应力及索夹相对转角,代入WYATT公式,计算出主缆在各个索...     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

悬索桥空缆吊点坐标计算方法研究

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,导出悬索桥主缆成桥线形的参数方程。给出由边界条件确定参数方程未知量与通过改变参数确定主缆成桥吊点坐标的方法。由积分法导出成桥状态无应力索长的计算公式。根据成桥状态与空缆状态各跨无应力索长不变这一原则,建立了确定空缆状态主缆水平张力、索鞍预偏量的计算方法,然后再根据成桥状态与空缆状态吊点间的无应力索长不变确定空缆吊点坐标。算例结果表明本文方法具有适合程序计算、收敛速度快,计算精度较高的特点,可用于悬索桥设计与施工控制计算。     

基于无应力长度目标的平行钢绞线斜拉索张拉方法

为改善斜拉桥平行钢绞线拉索以索力控制张拉时需多次重复张拉的复杂操作工序,并减少由此产生的累计误差,同时使得张拉完成后每股钢绞线拉力分布更均匀,选择以钢绞线的无应力长度作为控制张拉的对象,设计了以无应力长度控制钢绞线逐根一次张拉到位的施工方案,并对其进行优化。考虑拉索的几何非线性,建立单根钢绞线的几何状态方程,确定其在目标索力下控制张拉的无应力长度;在实际施工中以该无应力长度控制张拉单根钢绞线,运用分阶段局部寻优的数值方法,考虑实际施工误差和塔、梁变形等因素,对实际施工索力与设计目标索力之间存在的误差进行修正,寻求对应实际工况的控制张拉无应力长度,以实现一次张拉到位、张拉完成后每根钢绞线拉力相等且成桥索力也更精确的目的;最后,通过计算机仿真算例模拟实际工况进行验证。结果表明:对给定的设计成桥目标索力,采用无应力长度控制张拉方案可一次张拉到位,考虑施工误差进行优化后控制张拉的无应力长度与对应实际工况的无应力长度相差较小,经过二次优化后,施工张拉索力与设计目标索力的相对误差为0.72%,且张拉完成后每根钢绞线拉力相等,满足施工要求;相关计算程序经固化后嵌入智能千斤顶可用于斜拉索张拉施工。     

悬索桥主缆架设过程分析

采用PWS法架设主缆时，基准索股的线形和锚跨索股张拉力是施工时的2个重要参数，为此，提出了2种成桥状态锚跨索股索力的分布模式，通过成桥状态的计算得到各索股精确的无应力长度，然后根据索股架设过程分析，计算基准索股的空缆线形和各索股架设时的张拉力，最后通过算例比较了基准索股线形和成缆线形的差异，并分析索股架设时各索股锚跨张拉力的变化情况。     

柔性悬索桥主缆空缆线形分析及索夹安装位置确定

从成桥和空缆两种状态对柔性人行悬索桥主缆线形进行分析,采用解析方法计算主缆无应力长度,根据吊杆间缆索无应力长度确定索夹位置,并以空缆和成桥状态下索夹坐标进行验证。实际桥梁空缆和成桥状态测量结果显示索夹位置满足设计要求。     

双套拱塔斜拉桥索力张拉优化及控制

为研究双套拱塔斜拉桥施工控制技术,尤其是塔间索及斜拉索的张拉方案合理性及张拉控制方法,以小凌河大桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间计算模型,进行施工过程的模拟计算,根据计算结果对拉索安装和张拉方案进行了优化。优化后,赋予塔间索初张拉无应力长度,二次调索时调整到成桥状态的无应力长度;斜拉索自内而外安装并张拉,索力小于250kN的斜拉索,调整其初张拉无应力长度使索力满足测量要求,其他斜拉索直接张拉到设计的无应力长度。监控结果表明,采用优化后的索力张拉方法对该类桥梁进行施工控制,整个施工过程中结构安全、受力明确,得到的成桥索力误差小。     

一种斜拉桥目标状态索力快速精准确定的方法

为了精准高效地确定斜拉桥目标状态索力,提出一种新型快速精准调索方法。该方法实施步骤为:计入结构的几何非线性效应,对斜拉索施加一定初张力确定计算初态;在计算初态基础上设定斜拉索的索力增量作为主调向量,通过逐次轮换主调向量进行有限元计算,相比计算初态确定关心截面内力或位移的增量效应矩阵及边界矩阵等参量;利用数值优化理论,建立约束条件及目标优化函数求解出满足要求的最优索力。以主跨518 m的荆岳铁路公安长江特大斜拉桥为工程实例,对该桥成桥状态、施工过程子目标状态的索力进行优化并对施工监控误差进行修正。结果表明:优化后的结构状态均满足工程要求,该调索方法具有快速、高效、精准等优点,可推广至斜拉桥、拱桥等成桥状态和施工过程控制子目标状态的索力确定,并为施工监控索力调整等提供了一种新的解决途径。     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法。该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力。以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分析了施加不同初始张拉力后的斜拉索内力;考虑该方法确定的初始张拉力和将设计成桥索力作为初始张拉力的2种工况,分析不同初始张拉力对桥梁结构响应的影响。结果表明:该方法计算得到的斜拉索内力与设计成桥索力相对差值小于0.01%;初始张拉力对桥梁结构变形和斜拉索内力影响显著,在斜拉索中施加该方法确定的初始张拉力,可使斜拉索内力达到设计成桥索力。     

单塔空间索面自锚式悬索桥缆索系统安装的测量控制

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,主缆架设、吊索第1轮张拉采取线形控制为主的措施,空间缆索施工测量控制环节非常重要.从测量仪器的配置、三维坐标测量系统的建立、误差分析以及成功解决空间体系施工线形测量问题等方面,介绍了该桥缆索系统安装的测量控制技术.     

无应力状态法在钢绞线斜拉索施工中的应用

针对平行钢绞线斜拉索施工过程中的索力控制问题,提出采用无应力状态法理论确定单根斜拉索中每根钢绞线挂设初张力的方法.基于无应力状态法理论与悬链线索元理论建立斜拉索无应力索长与张拉力的关系式,以各次钢绞线挂设完成为平衡状态进行力学分析,建立求解单根钢绞线张拉力的非线性方程组,采用MATLAB编程,运用最速下降法迭代得到非线性方程组的数值解.以武汉某大桥正桥为例,对其中跨22号斜拉索中单根钢绞线张拉力进行求解,结果表明所推导的方法是准确和有效的.     

刚性索自锚式悬索桥动力性能分析

平顶山市建设路立交桥主桥为刚性索自锚式悬索桥,运用MIDAS Civil有限元程序建立该桥的空间有限元计算模型,对其动力性能进行计算与分析。计算结果表明:该刚性索自锚式悬索桥的自振频率较大,竖向频率比横向和扭转频率小;桥塔的横向振型出现较早;主缆与吊杆刚性化能够有效提高桥梁结构的频率,特别是提高桥梁结构横向振动频率,控制索面的横向摆动;刚性索自锚式悬索桥与相同结构的柔性索自锚式悬索桥计算得到的桥梁振型基本一致,刚性索自锚式悬索桥振动频率比柔性索自锚式悬索桥频率有所提高。     

单塔空间索面自锚式悬索桥缆索系统安装的施工监控

悬索桥结构施工过程中难度最大、技术含量最高、最难以控制的是缆索系统的安装,对于空间索面的缆索系统而言,不同的吊索安装程序、张拉顺序及张拉力值均将对主缆的空间位置产生重大的影响,并直接影响到施工工期和成桥时的状态.通过单塔空间索面自锚式悬索桥--天津富民桥缆索系统安装与体系转换的实际施工控制过程,验证了所采用的施工控制方法与控制计算结果的科学性、合理性,对缆索系统的安装施工起到了很好的指导作用.     

一种自锚式悬索桥主缆线形的解析法

在传统的地锚式悬索桥主缆线形方程的基础上，引入了自锚式悬索桥主缆、加劲梁和索塔的变形协调方程，得到一种自锚式悬索桥主缆线形的解析方法：该方法可以在不进行有限元分析的情况下，仅给出自锚式悬索桥的跨度、矢跨比以及主缆、加劲梁和索塔的截面属性，通过求解主缆线形方程和变形协调方程所组成的方程组，就能够求出主缆的初始线形和成桥线形、主缆的无应力长度、索鞍偏移量。该方法简单、准确、高效，已经成功地应用在金华康济桥的施工监控中，建成后主缆的成桥线形与设计线形非常接近，最大误差只有27mm，由于该方法能方便而快速地计算出索鞍的偏移量和主缆线形，对优化自锚式悬索桥边跨与主跨的比例提供了一种高效的算法。     

复杂空间多段索异形塔斜拉桥施工阶段索力计算

复杂空间多段索异形塔斜拉桥的造型奇特、结构复杂,由于空间多段索的相互影响,施工阶段索力求解一直是该类桥梁设计施工的重难点,为了解决该问题,以随州市 水一桥的主桥为工程背景,结合基于差值法的正装迭代法,应用MIDAS Civil有限元分析软件,建立全桥施工阶段模型并计算分析。结果表明,运用基于差值法的正装迭代法计算的成桥索力值与设计索力值最大误差值为0.3%符合计算精度要求,且张拉过程中索力值均在设计范围内。     

拉索断落对某矮塔斜拉桥力学特性影响分析

结合已有常规斜拉桥断索行为研究,运用MIDAS／CIVIL有限元分析软件对某双塔单索面矮塔斜拉桥进行计算,对不同断索情况下及未断索情况下该桥的拉索索力、主梁线形、索塔偏移量及自振频率进行对比分析,得到该桥力学特性随断索位置及断索长度的变化规律。