两种施工方法对矮塔斜拉桥力学性能对比分析

斜拉桥施工常用的两种方法为塔梁同步施工和先塔后梁施工。以某大跨不对称T型刚构矮塔斜拉桥为研究背景,分别建立塔梁同步施工和先塔后梁施工模型,对比分析两种施工方法拉索索力、主梁内力及挠度的差异,并分析产生差异的原因。结果表明,塔梁平行施工时长索受力较小而短索相对较大;先塔后梁施工主梁弯矩及挠度大于塔梁同步施工主梁弯矩及挠度,但两种施工方法主梁轴力基本相同。     

斜拉桥塔梁同步施工过程中主塔线形控制影响因素分析

为分析塔梁同步施工时主梁、主塔线形及内力状况，探究拉索张拉次数、张拉力及主塔温度变化对索塔线形的影响，以某大桥为工程依托，采用Midas Civil有限元软件对其塔梁同步施工全过程进行仿真模拟。研究结果表明：采用塔梁同步施工方法能够保证桥梁成桥状态下主梁、主塔线形及主塔受力在安全范围内；塔梁同步施工期间，拉索张拉次数对索塔线形影响较小；对比分析索塔在不同温度工况下的位移变化，发现温度效应对主塔偏位影响很大，在实际工程中应予以考虑。     

后期收缩徐变对结合梁斜拉桥受力影响研究

为了探究混凝土后期收缩徐变对大跨度结合梁斜拉桥受力的影响规律,以赤壁长江公路大桥为工程背景,采用桥梁结构设计与施工控制计算软件BDCMS进行受力计算,选取控制截面对比分析,发现混凝土后期收缩徐变会使桥塔发生竖向变形和偏转,主梁发生内力应力重分布,桥面板轴力减小,钢主梁轴力增大,但总轴力基本不变;主梁弯矩在墩塔位置变化较大,受轴力变化量和挠度影响明显;主梁应力在墩塔和中跨跨中处变化明显,桥面板应力减小,钢主梁应力增大,平均变化率为20％左右.     

混合梁斜拉桥塔梁同步施工中主塔偏位影响因素分析

塔梁同步施工方法在混合梁独塔斜拉桥领域运用和研究较少。为分析塔梁同步施工时主塔、主梁线形及内力状况,探究斜拉索张拉次序、张拉力及主塔温度变化对主塔偏位的影响,以岳口汉江特大桥为工程依托,采用Midas/Civil有限元软件建立三维空间有限元模型,对混合梁斜拉桥塔梁同步施工全过程进行模拟。研究结果表明:采用塔梁同步的施工方法能够保证桥梁成桥状态下主梁线形及主塔主梁内力在安全范围内;斜拉索张拉次序及级数对主塔偏位影响明显,对比分析多种张拉方案,主塔两侧拉索同步分4级张拉能够保证斜拉索张拉过程中主塔偏位较小,主梁内力较合理;对比分析索塔在不同温度工况下的位移变化,发现温度效应对主塔偏位影响很大,在实际工程中应予以考虑。     

矮塔斜拉桥负弯矩区箱梁应力状态研究

由于索塔的存在,矮塔斜拉桥的负弯矩区应力特性与普通刚构桥对比具有显著不同,主要体现在索塔的集中力作用于负弯矩区箱梁,箱梁腹板支承在两根墩柱之间,腹板的受力状态实际可等效为一个深梁,从而与普通的刚构桥负弯矩区腹板受力状态显著不同。为研究矮塔斜拉桥负弯矩区0#块腹板、底板的应力形成机理,主要针对索塔正下方腹板混凝土区域压应力偏小情况,采用深梁理论进行研究,并结合材料力学方法构建考虑深梁效应的矮塔斜拉桥负弯矩区腹板下缘表达式计算应力理论数值。之后采用ANSYS数值分析软件建立空间模型,分析某桥矮塔斜拉桥负弯矩区0#块空间应力,提取该腹板下缘应力值与理论计算值对比验证。经对比可知:该区域理论计算值与数值模拟结果基本吻合,由于深梁效应在底板处及其附近区域产生纵桥向拉应力抵消部分压应力,出现该区域压应力较小的情况。     

斜拉桥超高索塔上横梁装配桁架式支撑体系设计施工关键技术

钢筋混凝土H形索塔是常见的一种索塔结构类型,其结构组成分为塔肢和横梁两部分。索塔上横梁一般为非承重横梁,不同于其他常规预应力钢筋混凝土结构,其在托架结构设计、施工动态控制等方面存在其自身特点。该文结合广东西江特大桥跨西江600 m混合梁斜拉桥上横梁托架设计和施工实况,深入研究分析了装配桁架式支撑体系的安全性和便捷性。从结构受力、整体安拆和周转利用等多角度阐述了该类型托架施工技术的可行性,实现了索塔结构安全快速化施工。     

A形索塔开口式下牛腿施工技术研究

半漂浮体系斜拉桥索塔一般设置下横梁构造,该文综合武穴长江公路大桥南索塔下塔柱较短,受力条件复杂等情况,索塔采用A形,并设置开口式下牛腿支撑主梁体系。以往索塔下横梁施工工艺主要分为塔梁同步、塔梁异步。此索塔下牛腿构造产生水平分力大,下牛腿塔柱龄期、应变幅度控制要求高,而且分两次浇筑,需重点考虑第二次浇筑对第一次已浇筑混凝土加载影响等因素;综合上述因素,比选后,选择塔梁同步施工方案,采用落地钢管支架,而且设置水平横撑,同步对称浇筑混凝土施工;通过合理安排施工顺序,择优施工工艺,圆满完成下牛腿施工。工程实践表明:该施工工艺可为下牛腿安全、高效、优质完成施工提供可靠保障。     

水下圆砾地层盾构隧道施工荷载实测及其力学响应研究

为研究水下盾构隧道穿越圆砾地层时管片结构施工期间受力的影响因素,以常德沅江越江隧道为依托,选取东线隧道水头最高位置对应的管片环,采用连续动态测量,提取管片从拼装完成至盾构远离过程中管片结构内力和地层水压力,并提取盾构施工中同步注浆压力和盾构顶推力,与管片内力数据进行对比分析,得出施工过程中影响内力变化的因素。主要结论有:1)同步注浆对管片内力的影响较为显著,且主要通过对地层水压力的影响来实现,其中,脱环后前3次注浆对管片内力影响最为显著; 2)顶推力对管片内力产生一定的影响,且主要通过对管片纵向受力的影响来实现,顶推力对内力产生负向影响; 3)管片受力稳定后,环向轴力稳定在3 700～5 000 k N,弯矩稳定在-200～200 k N·m,纵向轴力稳定在0～2 500 k N,整体呈现出轴力大、弯矩小的状态,管片健康程度较好。     

钢-混凝土组合梁斜拉桥梁结构的稳定性分析

采用有限元法建立钢-混凝土组合桥梁的结构模型,分析了不同典型施工阶段下桥梁主梁和腹板结构的受力特征,获得了桥梁整体失稳状态。并以桥梁局部失稳状态分析斜拉桥结构的稳定性特征,获得影响斜拉桥稳定性的各影响因素关系。研究结果表明:全桥一阶整体失稳态下的总体稳定系数为7. 7,大于一般计算稳定系数4. 0;桥梁施工状态下,主梁最大应力出现在成桥阶段1 000 d后,桥面板承受最大压应力出现在中跨合拢阶段,均满足规范。对于桥梁主梁腹板,在设计荷载组合作用下,主梁腹板加劲肋局部位置易发生屈曲变形。当轴力/弯矩小于0. 5时,首先在梁段产生横梁侧倾失稳,随着轴力/弯矩比值的增加,由横梁侧倾斜转化为主梁腹板或加劲肋的失稳。     

塔梁固结体系斜拉桥的下横梁预加应力效应研究

塔梁固结体系斜拉桥结构刚度大,但斜拉桥索塔巨大刚度对于索塔下横梁内预应力钢筋的张拉将产生不利影响,导致下横梁内预应力储备不足,对结构后期受力很不利.该文运用有限元分析方法,对索塔下横梁预应力张拉效果进行了对比分析研究,说明索塔刚度对下横梁预应力施加效果的影响程度,并提出了若干改进下横梁内预应力钢筋张拉效果的方法,以供类似桥梁设计和施工时参考.     

公路槽形梁端横梁设计与计算方法研究

端横梁是公路混凝土槽形梁重要的受力构件,其内力的准确计算十分重要。通过对比分析的方法,分析了端横梁对槽形梁受力的影响,探讨了端横梁的设置方法,研究了公路槽形梁端横梁的设计计算方法。结果表明:端横梁的影响范围主要为距离端横梁约L/5的区域,其主要作用表现在影响行车道板的横向受力以及梁端附近梁体的变形,对行车道板的横向应力及弯矩影响较大,对边梁及行车道板的纵向应力和弯矩影响较小,对梁体的变形影响较大。从改善行车道板横向受力的角度考虑,建议端横梁高度宜大于等于行车道板厚度,端横梁长度宜大于等于行车道板厚度与端横梁高度之和。并完善了作用在混凝土槽形梁端横梁上的荷载分布模式,提出了修正方法。     

温度效应对含有叠合梁段混合梁斜拉桥主梁受力行为的影响

该文以某双塔混合梁斜拉桥为工程背景,并利用桥梁专业软件Midas/Civil建立了全桥有限元模型。对比分析在成桥阶段,体系温差、索梁温差、索塔温差及梯度温度等温度效应对含叠合梁段混合梁斜拉桥主梁受力行为的影响。分析结果表明:温度作用下,在靠近塔墩固结处混凝土主梁的应力值较大,远离桥塔处,应力值较小;温度作用下混凝土主梁的轴力值小于叠合梁的轴力值;温度作用对主梁的剪力影响较小,仅在塔墩固结处及辅助墩处产生剪力突变;梯度温度作用对主梁的弯矩影响较显著,在体系温差、索梁温差及索塔温差作用下,均会在塔墩固结及辅助墩处产生弯矩突变。     

自锚式斜拉—悬索协作体系桥的合理成桥状态分析

合理成桥状态是自锚式斜拉—悬索协作体系设计中的关键问题。根据其结构特点,基于Midas Civil专业软件平台,以一座即将建设的斜拉-悬索协作体系——宁波常洪大桥为例,利用主梁和主塔弯矩最小、线形最佳的原则,探讨了一种三步骤迭代分析法:首先采用分段弹性悬链线法确定悬索大缆的初始线形及内力,然后耦合斜拉桥结构部分,采用弯曲能量最小法确定斜拉索的初始内力,最后采用优化迭代的方法微调斜拉索和主缆内力以获取协作体系的合理成桥状态。实际工程应用分析结果表明,常洪大桥成桥状态的斜拉索内力分布合理;主梁和桥塔的弯矩应力较小,塔梁基本处于轴压状态;斜—吊混合区主梁弯矩变化平缓;主梁线形平顺;协作体系中跨主梁的弯矩及变形受斜拉索和主缆内力的影响较为敏感。     

赤水河大桥索塔快速建造关键技术研究

赤水河大桥主桥为主跨1 200 m悬索桥,索塔高233 m,由塔柱和上、下2道横梁组成。索塔采用6 m节段液压爬模、塔梁异步与主动横撑配套施工工艺,利用有限元数值仿真技术,论证了该工艺的可行性。塔梁异步施工,塔柱施工到一定高度施工下横梁,塔柱封顶后,同步施工上部结构和上横梁,上、下横梁均不占主线工期。横梁采用空中附壁支架施工,节省了用钢量,减少了占用塔吊的时间。同时,高性能混凝土的成功应用,以及钢筋安装新型工艺的实施,极大提高了索塔建造质量和建造工效。上述工艺实现了索塔的快速建造。该工程并没有采用特殊施工设备,该工艺在高墩建造方面具有极大的推广价值。     

多塔斜拉桥力学性能研究

以嘉绍大桥为工程背景,进行多塔斜拉桥力学性能研究.首先分析了多塔斜拉桥索塔数量逐渐增加时,索塔活载变形、内力以及主梁竖向挠度的变化规律,通过分析得出多塔斜拉桥中间塔受力特点和存在的问题.其次研究了改善多塔斜拉桥中间塔受力的两个解决方式(一是采用大刚度索塔;二是合理采用塔梁结构体系),并对这两种解决方式的适用性进行研究.     

考虑二次衬砌有效承载厚度的隧道结构安全系数解析模型

为研究严重腐蚀环境和施工缺陷等导致的衬砌厚度损失对隧道结构安全的影响，基于弹性地基曲梁理论和空间状态法建立二维衬砌受力解析解模型，采用Laplace变换求解衬砌各位置处的内力与位移，并与同工况下的数值模拟结果进行对比验证。数值模型中，通过折减局部二次衬砌厚度以及调整折减范围，模拟二次衬砌有效承载厚度的损失情况。研究结果表明： 1）增大二次衬砌厚度损失的范围和程度，均会导致厚度损失处截面弯矩显著降低，但轴力变化较小。2）二次衬砌厚度损失对安全系数的影响主要集中在厚度损失附近区域。随着损失范围的增加，厚度损失区域内的弯矩呈现下凹式抛物线形降低，安全系数经历突降—回升—稳定3个阶段。3）当损失厚度较小时，安全系数受到轴力偏心变化的影响较小，与有效承载厚度近似呈线性关系。值得注意的是，劣化厚度继续增大后，轴力偏心距降低对安全系数的增益迅速提升，当其大于承载截面积的劣化效益时，计算安全系数反增，但存在局部结构变形破坏的风险。     

门楼式主副塔混凝土横向连接关键受力性能分析与优化

悬索桥牌坊门楼式索塔的主副塔连接横梁通常不作为主受力构件,但是施工方法的不同会导致主副塔之间由于竖向力差异引起相对位移,并且随着徐变和温度长期荷载作用下连接横梁会出现开裂等问题。而这一问题在设计上往往被忽视。综合分析上下连接横梁的受力性能,并结合不同的施工方案,评价连接时机对其受力性能的影响及对桥塔横向稳定性的影响。通过空间杆系有限元模型和三维实体模型作为主要分析手段,分析不同荷载对连接横梁受力性能的影响,包括横梁应力、裂缝及施工过程中的稳定性,并对连接横梁的构造尺寸进行优化分析,为同类设计提供参考。     

马普托大桥索塔上横梁牛腿支架法施工技术研究

结合马普托大桥索塔上横梁施工工程实例,通过采用钢管支架法、牛腿支架法、内置支架法3种施工方案的比选,最终上横梁采用分层浇注、钢材用量少、施工简便、工期短、安全风险小、经济效益可观的牛腿支架法施工索塔上横梁。上横梁牛腿支架结构体系主要由塔壁牛腿、三角支架片架、型钢承重梁及贝雷承重梁、型钢分配梁、模板系统、操作平台组成,牛腿采用爬锥系统预埋于塔柱壁上,作为锚固系统。采用Midas Civil有限元软件对支架结构体系进行受力分析,经有限元受力分析,支架强度、刚度、稳定性均满足要求,牛腿爬锥系统受力也满足要求。同时全面系统地阐述了马普托大桥索塔上横梁采用牛腿支架法施工技术和施工工艺特点。上横梁采用牛腿支架法施工,可为同类型的大型桥梁工程施工做借鉴和参考。     

(70+110+70)m跨江钢混组合连续梁索塔辅助顶推施工计算分析

该文通过对(70+110+70) m大跨径跨江钢混组合连续箱梁索塔辅助顶推施工过程的仿真模拟分析,得到各施工工况下钢箱梁、导梁、临时索塔、临时拉索及临时支撑等构件的受力状态,计算结果表明顶推施工过程中各构件受力变形满足设计要求,为顺利施工提供可靠的理论依据和有效指导,同时也可为同类工程项目提供借鉴。     

纯压弯受力下大断面盾构隧道管片接头抗弯足尺试验研究

针对管片接头抗弯试验中接头是否处于纯压弯受力状态影响试验结果准确性问题,设计一套可使接头具有较大转动角度、保证其处于纯压弯受力状态的抗弯加载装置,并开展一系列不同轴力和弯矩下接头抗弯性能试验,试验中采用差动式位移计和应变传感器等对接头变形和螺栓应变进行测量。基于试验结果得出： 1）接头处于纯压弯受力状态时,正负弯矩下管片接头竖向位移、张开量、闭合量、转角、螺栓应力随弯矩变化的曲线较为平顺; 2）正弯矩下接头张开高度随弯矩变化可分为2个变化阶段,而负弯矩下受接缝面复杂变形接触关系影响,在上述2阶段变化规律之间出现了明显的“平台段”; 3）接头采用斜螺栓连接时,[JP2]正弯矩下轴力对接头的抗弯性能影响大于负弯矩下轴力对接头的抗弯性能影响,且正负弯矩下抗弯性能的差异随着轴力的增大而减小。