异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术

为了研究钢管拱桥吊杆张拉过程中主拱会产生扭应力和拉应力的问题,采用理论联系实际的方法对异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术进行研究。结果表明,合理确定单级张拉力的大小及张拉顺序对控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力有明显效果。以章江大桥吊杆张拉为工程依托,因同组吊杆张拉空间位置重叠,不得不错位张拉,由此在张拉过程中钢管主拱会产生扭曲应力,且拱脚部分区域混凝土可能会产生拉应力,根据建模计算,确定单级张拉力的大小及张拉顺序以控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力,根据单级张拉力的大小再确定分级数。通过优化施工方法并分解施工步骤以达到节约成本,保证安全质量为目的,对章江桥吊杆进行分级不对称张拉施工。该施工方法是一项具有较高技术难度和创新价值的技术工作,通过对特殊复杂结构的分析将施工流程再次分解,以降低施工成本和施工难度,对同类型多次超静定预应力结构施工有指导借鉴意义。     

钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案比选

邢汾高速公路沙河特大桥主桥为主跨146m的下承式钢管混凝土拱桥,吊杆采用无应力状态法施工。为确定该桥吊杆张拉顺序,保证张拉过程安全,提出了4种吊杆张拉方案(1由两端拱脚向拱顶对称张拉;2由拱顶向两端拱脚对称张拉;3由1/4拱肋和3/4拱肋处向拱脚和跨中对称张拉;4吊杆分3批张拉),采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行仿真计算,分析4种方案的吊杆成桥拉力、拱肋位移、拱肋核心混凝土应力、拱脚水平推力。结果表明,方案4的成桥拉力与设计成桥拉力最为接近,拱肋线性良好,拱肋截面处的混凝土压应力变化均匀,未出现较大的压应力,对拱脚水平推力影响较小。因此,选择方案4施工,在实际施工中,桥梁无需二次调索,加快了施工进度,节约了施工成本。     

南叶公路桥主桥施工过程中两个关键技术问题的探讨

南叶公路桥主桥为一跨径127 m的钢管混凝土系杆拱桥,采用先拱后桥的施工方法。主桥施工过程中,在系梁没有张拉预应力之前,拱肋拱脚的水平力由临时水平拉索以及拱脚处水平止推装置共同承受,然后通过分批张拉系梁预应力钢束来替换。临时水平拉索与水平止推装置的共同受力与系梁预应力的张拉控制是主桥施工过程的两个关键技术问题。结合实际施工情况并通过详细的结构分析,合理控制了临时水平拉索与水平止推装置所承受的水平力;通过分析对系梁预应力钢束张拉顺序进行了优化,实现了水平力的替换并有效控制了系梁的混凝土压应力水平,确保了主桥施工的顺利完成。     

连续梁拱组合体系桥梁施工力学行为实测分析

对连续梁拱组合体系桥梁在施工过程中的受力性能进行了实桥测试和有限元模拟分析。结果显示,结构系梁、拱肋及横梁等构件在桥梁施工过程中均处于受压状态,最大压应力为13.7MPa,出现在第4次吊杆张拉完成后中拱拱肋1/4截面下缘,拱脚位置压应力水平不高;采用分阶段多次张拉,可以有效的调整该种组合体系桥梁的吊杆张拉力;有限元计算结果与实测结果吻合良好。     

PC梁桥结构的钢绞线张拉问题及补救措施分析

以一座预应力混凝土斜梁桥和一座预应力混凝土弯梁桥的钢绞线张拉施工问题为例,针对张拉过程中出现的锚具回缩有效预应力损失、伸长量偏小力筋超张拉的问题,采用有限元数软件建立两座大桥的分析模型,详细考虑钢绞线现场施工状态,分析张拉施工问题对梁体结构的影响。分析表明:预应力混凝土斜梁施工过程中预应力筋伸长量小的问题可通过增大锚下控制应力改善,且对该现浇箱梁桥影响很小,结构在施工期间和设计规范确定的正常运营状态下是安全的,由于超张拉使用阶段预应力束的拉应力超过0.65fpk,但后续个别预应力束张拉控制应力按照不大于0.80fpk继续施工可行;预应力混凝土弯梁桥顶板4根负弯矩束的回缩对桥梁结构的正常使用极限状态有影响,造成斜截面抗裂验算超限,钢束的回缩使得这部分预应力筋的有效预应力减小甚至失效,造成该部位箱梁顶面最大主拉应力超过规范限值,可采取增加负弯矩区的有效预应力方式补救。     

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全，以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景，研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点，采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应，提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明：拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，危及拱肋施工安全；设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，且浪风索应力满足要求，可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小，对拱顶横向位移影响较大，同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性，设计时宜适当增加浪风索截面尺寸，以提升结构整体抗风安全储备。     

广州从化大桥工程主桥施工关键技术设计

广州从化大桥主桥为单跨136 m下承式拱梁组合桥,由1根主拱肋与旁侧2根副拱肋组成倒三角钢管混凝土空间组合拱.为确保桥梁结构的施工安全与成桥质量,从梁拱施工顺序、钢管拱肋制作安装、管内混凝土灌注、系梁预应力钢束张拉、吊杆安装与张拉等方面对主桥施工关键技术进行了设计研究.     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注过程稳定性研究

为指导钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注施工,以主跨575m的中承式钢管混凝土拱桥——广西平南三桥为背景,基于稳定性基本理论,建立主桁拱结构的有限元模型,对拱肋混凝土灌注过程中主拱肋的线形、应力和稳定性进行研究。结果表明:混凝土由拱脚灌注到拱顶过程中,主拱肋存在横向偏位和竖向偏位,灌注初期的偏位大于灌注后期,跨中截面的偏位大于其它截面;拱肋混凝土灌注过程中,钢管和核心混凝土的应力不断变化,最大应力主要集中在拱脚截面,且小于材料的允许值,钢管应力变化幅度大于混凝土应力变化幅度;结构稳定系数逐渐降低,灌注初期结构的稳定系数降低幅度大于灌注后期结构的稳定系数降低幅度。     

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.     

宽幅短线预制混凝土箱梁横向预应力分次张拉研究

大跨径混合梁斜拉桥边跨混凝土梁常采用短线预制拼装法施工,施工过程中有多次体系转换。为确保施工过程中的安全和节段间的顺利拼接,以石首长江公路大桥主桥北边跨(75+75+75)m混凝土梁为对象,分析宽幅短线预制混凝土箱梁施工阶段以及成桥恒载状态下横向受力与变形,确定横向预应力分次张拉时机和控制目标,采用MIDAS Civil建立梁段有限元模型,根据施工阶段应力和位移结果确定合理的横向预应力张拉方案。研究结果表明,宽幅短线预制混凝土箱梁施工过程中以横向受力为主,且多次体系转换,横向预应力须分次张拉到位;横向预应力分次张拉方案由位移和应力双控,横向预应力分次张拉的次数和时机在保证安全和顺利拼接的基础上可根据施工特点进行优化,预应力张拉束数和张拉力百分比可结合工期要求和预应力施工的便利性来进行考虑。     

钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析

针对钢管混凝土拱梁组合桥在整体架设过程中,钢系梁稳定性差、混凝土系梁需配置较多预应力钢束的缺点,提出采用钢管劲性骨架系梁的整体架设施工方法。为研究钢管劲性骨架系梁在施工过程中对拱梁组合桥各主要构件的内力分配影响效果,以某公路下承式钢管混凝土拱梁组合桥为背景,采用MIDAS Civil和Abaqus软件分别建立实际桥梁的整体杆系有限元模型和拱脚结点实体有限元模型,对施工阶段各主要构件进行受力性能分析。结果表明:通过分批张拉钢管劲性骨架中的系杆,可以减小各施工阶段钢管劲性骨架的钢管应力;钢管劲性骨架可以有效分担施工过程中的拱肋应力,使拱肋和钢管劲性骨架受力均匀;拱脚结点以纵向受压为主;拱肋受力均匀,稳定计算满足要求;靠近拱脚的吊杆应力稍大于跨中的吊杆应力,吊杆应力满足要求。     

Determination and Optimization of Stay-cable Buckling Scheme for Mengdong River Bridge

为确保猛洞河大桥施工过程的安全、设计目标的实现、施工工序的简化,研究其拱圈施工的斜拉扣挂方案.基于考虑施工过程的平面杆系有限元法,以拱肋线形偏差(拱肋制作线形与拱肋合龙设计线形的偏差)等于0为目标,并令交于索塔同一高度处的扣、锚索水平分力相等,采用正装迭代法确定劲性骨架安装阶段的扣锚索张拉力;以拱圈应力满足规范要求为条件,用试算法确定主拱圈外包混凝土浇注过程的扣索索力初张值和调整值.在上述方案基础上,对骨架安装和外包混凝土浇注两个关键施工阶段分别进行关于拱肋线形和应力的参数敏感性分析,找出了灵敏度较大的结构参数,以便进行有针对性的控制.利用外包混凝土合龙状态的参数敏感性分析结果,对外包混凝土浇注过程中的扣索布置方案和完成后的拆除顺序进行了优化.     

钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工模型试验设计与索力优化

以西昌~攀枝花高速公路上的白沙沟1号大桥为工程背景,进行悬臂浇注施工模型试验,模拟悬臂浇注施工全过程;建立平面有限元计算模型,采用应力平衡法进行索力优化。主拱合龙前,调整计算扣索力,并对合龙后的拆索顺序进行了设计计算。结果表明,拱肋施工过程中,采用二次调索进行悬臂浇注施工,拱肋控制断面的拉应力控制在1.5 MPa以内,结构受力是安全的;成拱后控制断面基本处于均压状态,内力分布是安全合理的。为模型制作提供了技术依据和理论指导,也为原桥的设计、计算提供了参考。     

南广铁路西江特大桥钢箱拱肋吊装施工过程仿真分析

为研究南广铁路西江特大桥主桥拱肋吊装过程中结构受力状态,指导拱肋吊装施工,对拱肋吊装施工过程进行仿真分析。该桥主桥为主跨450m的钢箱提篮拱桥,拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工,利用MIDAS软件建立整个拱肋有限元计算模型,采用"合理位移内力法"确定扣锚索初拉索力,对不同拆除过程中结构内力及位移变化的过程进行计算并确定拆除顺序,根据确定的扣锚索初拉索力以及拆索顺序计算出整个吊装过程的主体结构及临时设施的内力及位移。计算及实践结果表明:拱肋悬臂拼装过程中扣塔塔偏和应力以及主拱内力均满足规范要求;从跨中对称向拱脚方向拆除扣锚索的顺序为最优顺序,拆除过程中结构内力及位移变化过程平缓,无突变现象。实践表明,仿真分析结果顺利地指导了现场施工,大桥钢箱拱肋高精度合龙,吊装过程中结构施工处于安全状态。     

横撑施工程序对劲性骨架钢筋混凝土拱桥结构行为的影响分析

根据广安官盛渠江大桥横撑外包混凝土浇筑过程分析,结果表明按照原浇筑方案会造成拱肋外包混凝土出现过大拉应力,σt=3.0 MPaftk′=2.65 MPa不满足规范要求。该文研究以控制拱肋外包混凝土最大拉应力为目标,对横撑浇筑方案进行优化并得到满足规范要求的浇筑方案。通过对比分析各浇筑方案可知:浇筑靠近拱脚的横撑时,会增大拱脚附近截面的拉应力;浇筑靠近拱顶处的横撑时,会减小拱脚附近截面的拉应力而增大2L/5至3L/5段截面的拉应力。横撑的浇筑顺序只在横撑浇筑过程中影响拱肋拉应力,当所有横撑浇筑完成后拱肋最大拉应力会趋近于某一定值,从而提出了判断准则:若所有横撑外包混凝土浇筑完成后拱肋最大拉应力σtftk′(ftk′为施工阶段混凝土轴心抗拉强度标准值),则可以通过优化横撑浇筑顺序使拱肋拉应力满足规范限值;反之则不能。最后分析了不同位置横撑刚度的变化对结构稳定性的影响。     

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.     

环向预应力钢绞线加固RC拱肋力学性能试验

通过RC方柱偏压试验和RC拱肋面内受力全过程试验,对环向预应力钢绞线（LPSW）加固拱桥方法进行研究。对相对偏心距分别为0,0.25,0.5的3类RC方柱进行偏心受压试验,偏心试验表明：RC方柱加固后,预应力钢绞线先于箍筋约束混凝土,有效抑制了混凝土裂缝的纵向开展,预应力钢绞线及箍筋之间具有良好的变形协调性;LPSW加固柱承载力提高了3%～34%,LPSW加固技术适合于小偏心受压结构,偏心距越小,增强效果越明显。在偏压试验基础上,拓展了LPSW加固RC拱肋的模型试验,对LPSW加固模型拱荷载-挠度曲线、截面应变和结构破坏模式等方面进行分析。拱肋试验表明：LPSW拱肋受力过程和破坏模式与RC拱肋相似,分为弹性阶段、裂缝开展阶段和钢筋屈服阶段,最终因出现5个塑性铰形成机构而呈塑性破坏。由于环向预应力钢绞线约束,使RC拱肋提前处于3向受压应力状态,横向膨胀受到约束,避免拱肋出现拉应力,加固拱肋的初裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载为未加固拱的2倍、1.6倍和1.47倍。基于偏压柱及拱肋试验结果,利用弹塑性失稳理论的等效梁柱法,建立LPSW加固拱肋极限承载力的计算公式,计算值与试验值吻合较好,且偏于安全,可用于评估实际加固拱桥的承载能力。     

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.     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。     

钢管混凝土拱桥拱肋水化热温度场和温度应力分析

常山南门溪大桥为钢管混凝土提篮拱桥,拱肋施工正处于冬季,针对该桥拱肋采用集束式钢管混凝土结构,截面混凝土所占比例较大,钢管又相对薄弱的情况,采用LUSAS通用有限元软件,分析拱肋混凝土水化热,对拱肋水化热产生的温度场及温度应力进行计算。分析表明:冬季施工拱肋混凝土水化热引起的温度梯度大,温度应力明显,在施工与监控过程中应考虑其影响。