大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

基于SVM的刚构桥施工期标高控制可靠度研究

为求解PC刚构桥不同施工阶段的标高控制时变可靠度,以云南省怒江州兑房河特大桥为背景进行研究。选取混凝土容重和弹性模量、预应力钢绞线张拉控制应力和弹性模量4种随机因素,利用拉丁超立方抽样法产生随机样本;代入桥梁有限元模型,计算各组样本对应的目标变量;采用遗传算法寻找最优参数,建立该桥各施工阶段的标高控制SVM模型;结合蒙特卡洛法,求解施工期标高控制时变可靠度,并利用正交试验对可靠度灵敏度进行分析。结果表明:PC刚构桥施工期标高控制可靠度指标随悬臂自由端挠度偏差容许值的增大而增大;当结构分别处于短悬臂、中悬臂、最大悬臂阶段时,建议悬臂自由端挠度偏差最大容许值分别取4,10,20mm;影响因素对PC刚构桥施工期标高控制可靠度的影响由大至小依次为混凝土容重、预应力钢绞线张拉控制应力、混凝土弹性模量、预应力钢绞线弹性模量。     

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。     

大跨预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

采用MIDAS/Civil建立某大跨预应力连续梁桥有限元模型,分析不同施工阶段荷载作用下桥梁位移和应力变化及施工过程中温度对主梁挠度的影响。结果表明,一个梁段施工完成后会影响前一个梁段标高,但各梁段控制偏差变化趋势大致相同;梁段悬臂越长,浇筑、张拉前后挠度越大;温度对悬臂梁段变形有很大影响,温度越高,悬臂竖向变形越大;大跨径连续梁桥悬臂施工时,预应力张拉产生的位移只能抵消一部分恒载位移;浇筑、张拉前后箱梁实测应力大多小于理论值,最大悬臂时梁段的预应力储备增大。     

多跨连续箱梁施工仿真及稳定性分析

以张公庙大桥为工程背景,运用MIDAS/Civil对多跨连续箱梁施工过程进行仿真分析,计算结构在最大悬臂阶段、边跨合龙阶段、次中跨合龙阶段、二期恒载阶段的应力和变形,并对最大悬臂状态及地震作用下的稳定性进行分析。结果表明,各典型施工阶段该桥主梁内力及变形均符合规范要求,最大悬臂状态及地震作用下结构满足承载力要求。     

梁拱组合桥力学性能敏感性分析

梁拱组合桥构造相对复杂,施工过程不确定因素对桥梁线形及受力影响较大。通过建立精细化空间杆系有限元模型,研究预应力张拉误差和混凝土荷载等力学参数变化对结构应力及桥梁线形的影响。分析结果表明:当主梁混凝土自重比设计值大时,主梁顶板压应力减小,底板压应力增大,跨中合龙段附近主梁向上挠度减小;在梁拱组合桥成桥阶段,预应力张拉误差对主梁跨中挠度影响较为突出,梁拱组合桥在最大悬臂阶段预应力误差对桥墩附近主梁的挠度影响相对较小,越靠近悬臂端预应力误差对主梁的挠度影响越大。研究成果可为梁拱组合桥的设计及施工过程提供技术参考。     

悬臂施工材料时变效应对PC箱梁桥的影响研究

为了研究施工过程中材料时变效应对PC箱梁桥的影响,对C55高强混凝土材料性能进行试验。在施工现场制作了24组150 mm×150 mm×300 mm混凝土试件,与主梁同步养生,分别对养护3,5,7,14,28,60 d的混凝土试件进行力学性能试验。利用格拉布斯准则检验,选取主梁同养下早龄期混凝土抗压强度与弹性模量试验测试值的有效值,进而得到了实际工程中早龄期混凝土轴心抗压强度和弹性模量的时变规律,基于MATLAB数据处理软件对试验数值进行非线性回归分析,选取4种函数形式进行回归拟合,选取最优回归方程,优化了规范中关于二者之间的函数公式。采用有限元软件Midas civil分析了考虑时变性能的PC箱梁桥各施工阶段结构应力、挠度状态,选取最大悬臂阶段主梁应力、挠度与采用规范值计算结果相对比。结果表明:相较于混凝土弹性模量,早龄期混凝土轴心抗压强度发展较快,考虑材料时变性能后,各阶段张拉预应力后箱梁根部上缘应力变化最大2. 22%,下缘应力变化最大1. 02%,材料时变效应对应力储备影响较小;最大悬臂状态时,悬臂结构累积位移最大为12. 3 mm,当前步骤位移为5. 1 mm,材料时变效应对结构挠度影响较大。     

营口辽河公路大桥抗风性能研究

以营口辽河公路大桥为背景,研究斜拉桥在施工阶段及成桥状态的抗风性能。对斜拉桥在基本风速与设计基准风速及颤振检验风速的确定,气动参数计算,弯扭耦合颤振与分离流扭转颤振的颤振稳定性分析,成桥状态、最大单悬臂状态、最大双悬臂状态、桥塔施工状态的风荷载及风载响应4个方面进行研究。按平板近似公式估算,得出该桥桥位处的基本风速、桥面高度处的设计基准风速、成桥状态的颤振检验风速、施工阶段的颤振检验风速。用ANSYS大型结构分析程序进行分析和计算。该斜拉桥方案无论在成桥状态或施工最不利状态均满足颤振稳定性要求。给出了成桥状态、最大单悬臂状态、最大双悬臂状态以及主塔施工状态的桥塔风载内力及主梁风载位移。     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。     

在役梁桥体系可靠度计算方法应用研究

基于可靠度理论,在单梁失效概率基础上,通过分析计算得出了主梁体系可靠度.对于横向联系无损伤桥梁,采用失效指标法求取权值,进而加权得出体系可靠度.同时,对于横向连接有损伤的桥梁,以最大横向分布影响线为基础,把体系失效概率分离为失效系数和单梁名义失效率的乘积,并通过刚接状况的模型试验分析了失效系数的规律,推导出了计算公式,...     

大跨、长联、矮墩连续梁桥结构施工与运营阶段稳定性分析

闽候新南港大桥主桥设计为70 m+4×120 m+70 m连续梁桥,桥址处自然条件复杂。为确保该桥施工和建成运营后的抗风稳定性及安全性,对桥梁主桥结构动力特性、最大悬臂阶段和成桥阶段进行了分析。计算结果表明:最大悬臂阶段结构稳定性最差,对结构稳定性起控制作用的是恒载,活载、风荷载等对桥梁最大悬臂状态的稳定影响不大。该计算结果为大桥的设计和施工提供了理论依据。     

高墩大跨曲线刚构桥最大悬臂与成桥阶段稳定性分析

以高墩大跨曲线刚构桥为研究对象,基于欧拉稳定理论,利用空间有限元法,考虑可能的不利荷载工况,对最大悬臂状态和成桥运营阶段的结构稳定性进行计算分析。研究表明：最大悬臂状态是施工过程中最不稳定的状态;对该桥结构稳定性起控制作用的是恒载,活载、风荷载、温度等对桥梁稳定影响不大或者比较小;在悬臂浇筑阶段,曲线刚构桥墩顶的横向位移显著增大,在成桥阶段时影响较小,尤其是风荷载的影响;得出高墩大跨曲线刚构桥墩高、曲率半径与稳定特征值之间的关系,为同类桥梁的设计、施工及线性监控提供参考。     

三塔斜拉桥主梁节段施工非线性稳定性分析

针对传统的稳定性分析方法不能反映斜拉桥施工阶段各主梁节段的稳定性的问题,基于欧拉屈曲公式和斜拉桥几何非线性稳定分析理论,提出了一种考虑几何非线性的斜拉桥主梁节段稳定性分析方法,以武汉二七长江大桥为依托,对该三塔双索面半飘浮结合梁斜拉桥施工阶段各主梁节段的稳定性进行研究。采用MIDAS软件建立了该桥施工阶段全桥有限元模型,通过给单元施加轴力增量,反复迭代计算出主梁节段的有效长度和长细比,代入主梁节段的稳定性控制方程。结果表明:在最大双悬臂阶段时,中塔处主梁节段稳定性控制方程值为0.05~0.55,均满足规范要求,中塔支座处主梁节段是悬臂施工稳定性的关键控制部位。     

基于概率有限元技术的斜拉桥静风失效风险评估

针对斜拉桥最大悬臂施工状态对风荷载敏感这一问题,结合某斜拉桥实际工程,基于ANSYS的概率设计系统,提出了将ANSYS有限元的分析功能与求解可靠度的蒙特卡洛法相结合的风致结构失效评估方法。用APDL参数化语言编写ANSYS命令,建立了最大悬臂状态的ANSYS有限元模型。根据规范给出的风速统计规律和前人的研究得到了风速的Weibull分布,以风速的Weibull分布为输入参数,采用超拉丁抽样方法,利用自行开发的斜拉桥静风失效概率分析系统进行了3 000次的仿真循环获得了静风失效概率。     

基于横向分布的简支梁桥结构体系可靠度应用研究

为了能在构件可靠度(失效概率)基础上求出体系的可靠度,寻找构件与系统可靠度之间的关系,提出了一种新的计算分析方法.在已有失效模式的基础上,将体系可靠度的计算分为2个模块,即在最大横向分布影响线基础上对失效系数的计算和在构件可靠度基础上对单梁失效概率的计算.以试验模型为原型,针对梁式桥结构的主要失效模式--主梁的失效,对铰接状况的结构体系失效系数进行了系统的计算,并和常用方法的计算进行了对比.分析表明,本文所提出的通过失效系数来计算主梁结构体系可靠度的方法是可行的,并且通过横向分布影响线计算失效系数,考虑了梁位置的影响,有效的解决横向联系损伤时的体系可靠性.     

钢管混凝土劲性骨架超高墩连续刚构桥施工阶段横向非线性变形分析

建立了劲性骨架钢管混凝土超高墩连续刚构桥施工过程的非线性有限元模型。计算了施工过程中含有曲线主梁的桥墩墩顶横向位移与最大悬臂状态桥墩墩顶横向位移。结果表明:几何非线性对于横向挠度影响明显,横向联系梁先于主梁施工有利于控制横向位移,提高整体刚度,减轻几何非线性的影响。     

云阳长江公路大桥施工控制

结合云阳长江公路大桥的施工监控实践,简述了该桥施工控制结构分析方法、施工控制体系和施工控制正装计算各标准梁段4个施工工况的划分。详细论述了主梁悬臂施工立模标高的确定方法,并给出了主梁悬臂施工立模标高的计算公式,同时阐述了受温度、结构体系转换、施工荷载、混凝土在施工阶段的收缩徐变以及挂篮的非力学因素变形等因素影响后的主梁施工梁段立模标高修正值的确定方法。简述了该桥索力测试与索力调整方法、截面混凝土应力测量方法。施工控制结果表明:成桥后主梁线形平顺,索力与主梁内力控制在了允许的范围内。     

常德汉寿沅水大桥施工控制

文中结合常德汉寿沅水大桥主桥施工监控实践，主要介绍了连续箱梁悬臂浇筑施工控制的结构仿真计算模型，分析了结构体系转换对箱梁挠度和应力的影响；并通过在各个施工阶段进行施工参数实时识别，将识别得到的参数用于下一施工阶段的实时结构分析、重复循环，使系统模型参数的取值趋于精确，实时调整主梁立模标高，从而使成桥状态尽可能达到设计要求。     

连续刚构桥施工阶段可靠性分析的支持向量机法

PC连续刚构桥采用悬臂浇筑法施工,施工过程中的结构受力状态、结构参数及外力具有随机性,为了研究PC连续刚构桥悬臂施工阶段体系可靠度,根据箱梁截面受压和受拉失效模式确定了悬臂施工阶段极限状态方程,建立支持向量机分类算法的可靠性分析计算格式,用于悬臂施工阶段可靠性分析,并应用在某高速公路大跨径PC连续刚构桥可靠性分析中,得出施工阶段可靠指标为3.719,施工荷载和梁截面尺寸的控制对桥梁施工过程中安全和质量问题至关重要,运用支持向量机法分析PC连续刚构桥施工阶段可靠度取得了良好效果,可为同类型桥梁可靠性分析提供借鉴和参考。     

双塔双索面斜拉桥结构荷载效应分析

以西南地区某大桥结构荷载效应分析为例,研究了双塔双索面斜拉桥结构在恒载、活载、温度荷载作用下,边跨1/2、中跨1/4、中跨1/2、中跨3/4截面处的位移、应力以及索力等参数的力学响应。研究结果表明:1)在恒载作用下,中跨1/2处挠度最大,主梁监测截面和索塔根部均处于受压状态,跨中截面附近出现最大压应力,达10.1MPa;2)在活载作用下,中跨1/2处竖向位移达最大值,而主塔监测截面应力位于-4~0.7MPa区间内;3)在温度荷载作用下,主梁监测截面在升温与降温两种情况下的竖向位移大小相等,挠度方向相反,应力基本呈对称分布,索力负值最大处为13#拉索处。