大跨度悬臂浇筑混凝土拱桥稳定性影响参数研究

拱桥是以承压为主的压弯构件,当主拱圈受到的荷载达到极限承载力时,拱桥往往会发生失稳破坏。对于采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥来说,其施工过程中的受力体系包括未浇筑完成的主拱圈、扣塔以及扣锚索。在悬臂浇筑过程中,结构的受力不断发生变化,因此有必要对施工过程进行稳定性分析。本文基于已建立的悬臂浇筑混凝土拱桥有限元模型,选取最大悬臂浇筑阶段,采用第一类稳定问题的有限元分析方法,通过参数分析,研究了不同混凝土强度等级、拱肋刚度、主拱圈混凝土容重、扣塔刚度、扣塔高度、扣塔钢材容重等参数对于施工过程稳定性的影响,结果表明:这些参数对沙坨特大桥施工过程的稳定性影响显著,在施工过程中应考虑这些参数的影响,同时为今后的类似工程提供参考借鉴。     

悬臂浇筑拱桥扣索索力优化研究

为保证拱桥悬臂浇筑过程中的施工安全以及成桥后拱圈受力满足合理状态要求,以四川攀枝花新密地大桥(主跨为189.9m的上承式钢筋混凝土箱形空腹式拱桥)为工程背景,采用ANSYS一阶优化方法,分施工优化和成桥优化2步对其扣索索力进行优化研究。利用ANSYS有限元软件建立该桥参数化模型,施工优化中以拱圈整体应力为目标函数,对施工过程中的扣索索力进行优化计算;成桥优化中分别以弯矩和偏心距为目标函数,并考虑活载效应的影响,对最大悬臂状态时的扣索索力进行整体调整。结果表明,优化后悬臂浇筑过程中拱圈的拉应力水平明显降低,保证了悬臂浇筑过程中拱圈的施工安全;成桥后的拱圈受力情况得到有效改善,使运营阶段的拱桥受力更为合理。     

大跨径钢筋混凝土拱桥扣锚索索力优化调整研究

扣锚索系统是上承式预应力混凝土拱桥挂篮悬臂施工过程中最重要的部分,扣锚索系统主要有塔架、扣索、锚索及锚碇组成,扣索、锚索的初拉索力直接影响着拱肋的结构内力及位移变化。本文基于重庆市某钢筋混凝土拱桥扣锚索施工,分析上承式预应力混凝土拱桥扣锚索挂篮悬臂施工过程中扣锚索索力主拱圈安全的影响,采用"零弯矩法"求解初拉索力,以悬臂节点应力为重要控制指标,使悬臂节点逼近零弯矩,通过反复迭代计算出最优初拉索力使主拱圈以轴向受压为主,保证施工过程中主拱圈在悬臂状态下的稳定性。     

攀枝花新密地大桥拱圈悬臂浇注施工监控

攀枝花新密地大桥为主跨182m的混凝土拱桥,采用悬臂浇筑法施工拱圈,为确保施工过程的安全性和成桥状态的准确性,需要在施工各阶段对线形、索力及应力等参数进行监控。以上游拱圈监控工作为背景,利用MIDAS Civil建立全桥空间分析模型,基于正装法计算出各拱段浇筑及张拉过程的理想结构参数,在误差允许范围内合理调整扣锚索的索力来调整悬臂结构的实际状态,再根据拱段实测参数修正监控计算模型,达到计算模型与实桥施工状态的统一。施工过程中对拱圈线形、扣索和锚索的索力、拱圈应力、临时塔位移等结构参数的监控结果表明,主拱圈各项参数控制良好,满足设计要求。     

大跨悬浇钢筋混凝土拱桥施工扣索力优化计算分析

为有效控制钢筋混凝土拱圈在悬臂浇筑过程中出现过大的拉应力,文中以某大跨悬浇钢筋混凝土拱桥为依托,提出一种扣索力优化计算方法。首先,基于“未知荷载系数法”获取拱圈最大悬臂状态扣索力初值;然后,开展正装分析并提取施工过程的索力、应力以及位移影响矩阵,基于优化原理并利用MATLAB软件对扣索力开展进一步优化。最后,分别基于影响线原理和无应力状态法原理确定拱圈合龙前扣索力最优拆除顺序和扣索补张拉值,确保拱圈受力合理、松索成拱后拱圈线形光滑圆顺。算例结果表明,扣索初拉力值较为均匀,所有索力值安全系数均大于2.5;拱圈松索成拱线形合理,未出现“马鞍形”;拱圈施工过程中截面拉应力均小于1.8 MPa,满足设计要求。     

混凝土拱桥悬臂施工法超长扣锚索几何非线性的影响研究

在特定地质条件下进行大跨度混凝土拱桥施工时,有时不可避免采用超长扣锚索对结构进行临时支撑,使临时结构的几何非线性效应显著增大,导致传统线性分析方法可能产生较大误差。为了评估这种影响,本文以临崖深水区沙坨特大桥为依托,采用有限元法模拟其悬臂浇筑施工过程,分别建立了桁架单元和索单元模拟扣锚索的几何线性和非线性计算模型,对比了主拱圈轴向内力、竖向位移以及上下缘应力,结果表明:考虑几何非线性影响后,沙坨特大桥的主拱圈轴向内力、竖向位移、上下缘应力均有明显变化。在施工设计中应考虑其对主拱圈安全和线形的影响。     

钢筋混凝土拱桥施工控制中的常见问题

该文以拱圈上、下缘应力平衡为原则,分析了钢筋混凝土拱桥悬浇过程中临时索力控制方法:若拱圈刚度大、节段湿重小,可一次性悬浇整个节段,并完成临时扣索张拉;反之则需分层多次浇筑、临时索力多次张拉。通过对两座实际拱桥分析,详细阐述了该方法的可行性及控制效果;其次,针对主拱圈在悬浇过程中的索力累计效应带来的不利影响,探讨了临时扣索的放张方法及效果;最后,就实际施工方案与设计阶段施工方案往往不完全一致、导致成桥状态存在差异的实际问题,提出了两种可行的解决方法。     

大跨径悬臂浇筑拱桥施工期多重风险防御研究

大跨径钢筋混凝土拱桥的主拱圈采用悬臂浇筑法施工时,主拱圈节段施工时间长,悬臂跨径大,面临多重风险考验;为了确保主拱圈施工安全,需要对风险进行分析,并采取必要的防御措施。以净跨径182 m的攀枝花新密地大桥为例,分析了极端气温、洪水、强风、挂篮滑落、扣锚索断裂对主拱圈施工安全性的影响,针对性地采取了对策措施,有效防御了施工期多重风险。     

考虑预应力的大跨径RC拱桥悬浇阶段关键参数影响效应分析

对比分析了预应力效应对悬臂浇筑拱桥施工过程中拱圈截面应力、变形、索力、塔偏及局部应力等关键因素的影响。计算结果表明:预应力效应可有效降低截面应力峰值,改善截面受力,同时在一定程度能增大拱圈刚度,减小扣锚索应力幅,预应力效应对塔偏没有显著影响,实际工程中可不考虑。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

大跨钢筋混凝土箱拱悬浇扣挂施工控制研究

斜拉扣挂悬臂浇筑工艺在中国钢筋混凝土拱桥施工建设中应用还较少.该文以贵州木蓬大桥为工程背景,对施工过程中的拱脚段现浇支架、扣塔、挂篮和锚固系统进行概述,重点对施工过程中的拱圈线形、截面应力、扣塔偏位、扣锚索索力的控制方法和控制参数进行分析研究,结合工程实践,对拱肋合龙成拱后的拆索程序进行探讨.     

特大跨径钢筋砼拱桥施工临时扣索索力调整研究

为解决钢筋砼拱桥悬臂浇筑过程中索力调整问题,基于线性规划理论建立某悬臂浇筑拱桥ANSYS有限元模型,联合MATLAB对扣索索力进行修正,并对比分析修正前后拱圈截面应力及线形变化.结果表明,通过调整扣索索力初拉力,顶板最大拉应力由3.24 MPa降至1.93 MPa,降幅40.4％,同时顶、底板最大拉应力差值减小,截面顶...     

攀枝花市新密地大桥主拱圈设计

攀枝花市新密地大桥为上承式钢筋混凝土箱形拱桥,孔跨布置为(27.5+22.55+189.9+22.55+27.5)m,主拱圈为悬链线无铰拱,采用挂篮悬臂浇筑法施工。主拱圈净跨径182m、净矢高30.333m、净矢跨比1/6、拱轴系数1.988。拱圈截面为单箱双室,高3.5m、宽9.6m。主拱圈的拱顶预拱度设计值为0.36m,为净跨径的1/506。采用MIDAS Civil软件建模进行成桥弹性阶段主拱圈应力验算,结果表明,主拱圈各截面上缘和下缘的正应力均为压应力,关键截面最小压应力为0.97MPa,最大压应力为15.4MPa,无受力裂缝,有利于提高结构耐久性。     

钢筋混凝土箱形拱桥施工控制

为使拱桥达到理想的成桥状态,结合岭兜特大桥工程,对采用预制拱肋、缆索吊装施工的钢筋混凝土箱形拱桥,利用结构有限元分析,根据倒装-正装计算法对施工过程中结构的受力特性和变形进行预测,施工控制中对主拱的应力、线形、扣索的索力等进行监测.结果表明:在拱肋吊装过程中拱轴线变化与计算一致,拱肋合龙后各控制点的实测高程与控制高程之差、轴线偏位均满足相关规范要求;主拱圈典型截面上的实测应力值与计算应力值接近;扣索实测索力与计算索力基本吻合,岭兜特大桥达到了理想的成桥状态.     

考虑预应力的悬臂浇筑拱桥温度荷载效应下主拱圈受力行为研究

以某悬臂浇筑施工拱桥为研究对象,通过建立ANSYS有限元模型,研究温度荷载和预应力荷载耦合作用下拱圈截面应力变化规律。计算结果表明:拱圈截面应力与整体升/降温、顶底板温度差、扣索与混凝土主拱圈温差基本呈正相关关系,同时预应力可有效改善温度应力的分布规律。     

现浇钢筋混凝土拱圈分段浇筑长度与顺序对悬拼钢拱架的影响及优化研究

大跨径混凝土拱桥利用贝雷梁悬拼钢拱架进行拱圈浇筑过程中,拱圈的纵向分段长度、分段浇筑顺序将直接影响拱架在施工过程中的变形及应力,进而影响整个拱桥结构的成桥状态。通过有限元模型对拱架在浇筑过程中的受力状态进行分析,对拱圈分段浇筑长度、顺序进行优化,实际工程拱圈混凝土浇筑过程中的拱架变形、应力测量结果表明:拱圈分段浇筑优化后,将使拱架受力均匀,变形合理,可保证拱架在浇筑过程的安全性及拱圈成桥后的线形、内力满足规范及设计要求。     

混凝土拱桥施工PCTS系列智能预紧系统的设计与应用

采用悬臂浇筑法施工的混凝土拱桥,扣索(锚索)连续预紧是施工难点及重点控制性工艺。对于普通的扣索(锚索)预紧,将会导致各钢绞线先后预紧受力不一致,同时人工劳动强度大,施工效率低。本文依托沙坨特大桥为工程背景并结合悬臂浇筑法施工的特点及技术要求,研制了一套可应用于混凝土拱桥施工的PCTS系列智能预紧系统。该系统运用信息自动化及液压控制原理,成功解决了混凝土拱桥拱圈施工时扣索(锚索)自动连续预紧这一难以实现的技术难题,显著提高了拱桥施工的自动化程度和安全性,可为类似工程的施工控制提供参考。     

拱桥悬浇扣挂施工中最大悬臂状态下的索力调整

为寻找合龙前的最合理扣索索力,将最优化理论与正装计算运用到拱桥施工至最大悬臂状态下扣索索力的确定与调整中,利用有限元分析软件ANSYS的单元生死和优化功能,编制了拱桥施工过程中的索力优化程序。该优化计算采用1阶分析法,将有约束问题通过添加罚函数转化为无约束问题,以成桥后的拱圈截面控制弯矩最小为目标函数、扣索索力为设计变量,对合龙前的扣索索力逐根调整获得理想成桥内力,并将其应用于实际工程。结果表明,该方法优化效果明显,可有效改善成桥后的拱圈受力,是拱桥施工过程分析的有效工具,具有一定的应用价值。     

混凝土悬臂浇筑拱桥横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响研究

采用悬臂浇筑法建造的混凝土拱桥当前较为少见,作为悬臂施工中承受梁段自重及施工荷载的重要临时设备,挂篮的不同形式影响着施工效率。本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为工程背景,为提高施工效率,考虑挂篮支点由置于拱圈的拱背改为拱腹之下,并采用可收缩式内模。受挂篮长度影响,横隔板浇筑至少需滞后两个节段,针对不同横隔板浇筑顺序建立对应的空间网格模型,研究不同横隔板浇筑顺序对薄壁箱型主拱圈力学特性的影响:对比不同情况下最大悬臂阶段梁端位移、翘曲正应力、截面顶底板应力横向分布,总结横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响规律,为同类桥梁的施工设计提供参考。     

基于ANSYS的斜拉悬臂浇筑拱桥施工中的索力优化

将优化理论引入到斜拉悬臂浇筑施工拱桥正装计算中,以悬臂浇筑阶段拱圈的整体应力水平为目标函数,以扣索初始索力为设计变量,以施工阶段截面应力限制和安全索力为状态变量,利用ANSYS软件的优化分析功能,采用一阶分析法进行迭代优化.结果表明该方法优化效果明显,可有效改善施工阶段拱圈截面受力,具有一定的应用价值.