系杆拱桥合理成桥状态研究分析

系杆拱桥成桥状态的合理与否直接关系到桥梁合理施工阶段的确定及成桥运营阶段的安全.现通过对刚性支承连续梁法、最小弯曲能量法和相对刚度变化法在系杆拱桥合理成桥状态确定中的应用的介绍,并通过某钢管混凝土系杆拱桥工程案例的有限元分析,对比分析了不同计算理论下的吊杆、系杆和拱肋内力和系杆位移状态,结果显示相较于其它两种方法,相对...     

市政管线入廊经济性分析

系杆拱桥成桥状态的合理与否直接关系到桥梁合理施工阶段的确定及成桥运营阶段的安全。本文通过对刚性支承连续梁法、弯曲能量最小法和相对刚度变化法在系杆拱桥合理成桥状态确定中的应用中的介绍,并通过某钢管混凝土系杆拱桥工程案例的有限元分析,对比分析了不同计算理论下的吊杆、系杆和拱肋内力和系杆位移状态,结果显示相较于其它两种方法,相对刚度变化法均能实现拱桥结构性能最合理状态。     

基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。     

下承式系杆拱桥结构体系内力分布优化分析

为改善下承式系杆拱桥结构体系受力性能,提高设计效率,采用有限元法对下承式系杆拱桥进行力学数值分析,在不改变结构构造参数的前提下,通过研究吊杆、系杆张力和拱轴线形状对下承式系杆拱桥内力分布的影响,构建下承式系杆拱桥内力分布优化分析方法。研究结果表明:以拱肋、吊杆和系杆组成的结构体系应变能最小为目标,采用无约束优化算法可对吊杆和系杆张力进行优化;以拱肋截面偏心距最小为目标,采用三次样条插值函数进行拱轴线拟合,能快速得到与吊杆和系杆张力优化值对应的拱轴线;合适的吊杆、系杆张力和拱轴线形状,可以优化下承式系杆拱桥结构体系内力分布,提升下承式系杆拱桥结构体系安全性。     

空间组合拱桥吊杆张拉力的确定

确定拱桥吊杆在成桥状态时合理内力的方法,主要有指定受力状态法（刚性支承连续梁法、零位移法等）、无约束的吊杆力优化（弯曲能量最小法、弯矩最小法等）、有约束的吊杆力优化（索量最小法、最大偏差法等）。以位移、成桥时整体受力状态、弯矩为控制目标来确定中山一桥在成桥状态下吊杆的合理张拉力,并分析了这几种方法的优缺点。     

空间组合拱桥吊杆张拉力的确定

确定拱桥吊杆在成桥状态时合理内力的方法，主要有指定受力状态法（刚性支承连续梁法、零位移法等）、无约束的吊杆力优化（弯曲能量最小法、弯矩最小法等）、有约束的吊杆力优化（索量最小法、最大偏差法等）。以位移、成桥时整体受力状态、弯矩为控制目标来确定中山-桥在成桥状态下吊杆的合理张拉力，并分析了这几种方法的优缺点。     

吊杆断裂对系杆拱桥力学性能的影响

为研究吊杆断裂对系杆拱桥力学性能的影响,以某钢管混凝土系杆拱桥为研究对象。首先建立其有限元模型,采用正装迭代和倒拆相结合的方法计算其成桥索力,后与设计成桥索力相比较,验证了有限元模型的正确性。然后分析了吊杆断裂的数量及断裂位置对主梁线形、剩余吊杆内力及拱肋应力的变化规律。其结果表明,任意吊杆断裂,主梁线形变化值在断裂位置出现下挠峰值,且随着断裂位置往跨中偏移,该峰值不断增大,最大增加了7.18%。吊杆断裂只会引起同侧附近相邻吊杆的内力变化,对其余吊杆内力变化影响不大;其中跨中截面和L/4截面的吊杆对主梁线形和吊杆内力影响较大。双吊杆断裂之后,主梁线形和吊杆内力的变化值可近似认为单吊杆断裂时产生的变化值之和。且吊杆对称断裂时,主梁线形变化值和吊杆内力出现对称分布。吊杆断裂之后,拱肋最大值应力较完好时增加了24.8%。     

有约束的最小能量法优化系杆拱桥成桥索力

为优化成桥索力,借鉴斜拉桥成桥索力的优化方法——有约束的最小能量法。以某系杆拱桥为工程背景,采用Midas/civil建立有限元模型,以各吊杆索力为自变量,求得主拱拱肋和主梁的拉压及弯曲应变能之和作为因变量,并限定节点位移、截面弯矩,以及吊杆索力。采用MATLAB建立数学模型求得最优成桥索力,并与刚性连续梁法、刚性吊杆法所得索力,以及成桥状态对比。有约束的最小能量法求得的索力使得主拱挠度平顺,拱脚处的弯矩更为合理。     

系杆拱桥典型架设方法的施工控制研究

为了研究不同架设方法的系杆拱桥的施工控制问题,以2座采用不同方法施工的系杆拱桥为背景,从施工方法的选择、控制原理分析以及成桥监控成果等方面进行研究比较。以成桥理想状态为目标,从理论模拟关键工况入手,结合现场施工过程的控制,对先拱后梁和先梁后拱2种施工方法的过程控制关键点进行对比分析。分析结果表明:要综合拱梁刚度分配特点和现场可操作性来选择合适的施工方案;拱梁线形和吊杆内力的偏差控制是保障系杆拱成桥受力合理性的目标节点,而不同的设计理念和施工方案决定了不同的控制侧重点。并基于现场控制过程对系杆拱的施工细节给出了建议。     

确定系杆拱桥吊杆初始张拉力方案及施工控制

利用力学的平衡条件,推导出一种以系杆拱桥的系杆为相应刚性支承连续梁弯矩为目标控制量的吊杆钢束初始张拉力的确定方法,同时考虑整体结构与预应力钢筋的作用。利用得到的目标控制量,实现在每一施工阶段或在确定的某一状态下对吊杆的张拉。得到吊杆与阶段张拉的施工控制程序,该程序使施工张拉过程简单明确,能较为准确地使系杆达到期望的内力状态和合适的线形要求,最终使成桥状态达到满意的结果,为大跨径系杆拱桥的设计与施工提供一种参考方法。     

某钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂影响分析

为提高钢管混凝土系杆拱桥的结构安全性,给桥梁加固提供依据,以某三跨下承式钢筋混凝土系杆拱桥为背景,采用有限元法建模,通过模拟某系杆拱桥单根吊杆或2根吊杆突然断裂情况,分析桥梁的内力和变形状态。结果表明:刚性拱刚性系梁结构,整体刚度大,单根或2根吊杆断裂,结构整体性没有遭到破坏;吊杆一般不会发生连锁断裂;系梁一般不会发生裂缝迅速开展等事故,但会产生局部裂缝或引起既有裂缝的延伸;内力变化端横梁大于中横梁;单根或2根吊杆失效对全桥的变形影响不大;跨中和1/4跨附近处的吊杆是养护重点。     

滁河特大桥吊杆张拉控制力计算

为了实现系杆拱桥吊索(或吊杆)力张拉的“一步到位”,避免后期的索力调整,针对滁河特大桥(尼尔森结构体系)的结构特点,以成桥状态下的吊杆力满足设计要求为目标,提出了优化数学模型及迭代算法实现过程,对吊杆张拉控制力进行了优化计算,给出了综合考虑成桥状态满足设计要求的吊杆张拉控制力,成功地进行了滁河特大桥施工过程控制.实践证明,采用优化的吊杆张拉控制力,能够满足该桥施工过程中拱肋、系梁的强度安全和稳定性要求,避免了吊杆多次张拉及调整方案.     

钢管混凝土拱桥吊杆施工技术优化研究

有吊杆参与的桥梁结构均存在结构线型调整与吊杆索力优化问题,吊杆张拉状况很大程度上可决定桥梁结构最终的外形和内力分布情况。以钢管混凝土拱桥吊杆施工优化关键技术为对象,研究吊杆施工初始张拉力的确定以及不同吊杆张拉顺序对成桥状态的影响。     

特大跨系杆钢拱桥成桥状态与吊杆张拉力优化分析

特大跨异型系杆钢拱桥的成桥状态确定至关重要。采用基于影响矩阵的综合方法确定合理成桥索力,该方法考虑了系杆拱桥各吊杆间受力的相互影响;并采用Ansys Workbench有限元程序,建立了杭州市运河二通道358m大跨度异型钢拱桥有限元模型,通过结合刚性吊杆法和自动调索法确定吊杆的合理张拉力。以合理成桥索力为目标索力,采用影响矩阵法确定有应力状态下吊杆的施工张拉力,索力调整后与目标索力进行对比,误差控制在3%以内,达到了索力优化调整的目标。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂动力性能分析

吊杆是钢管混凝土拱肋和桥面系荷载传递的纽带,吊杆的可靠性、耐久性关系着下承式拱桥的安全和正常使用。以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立全桥空间模型,分析钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂前后的自振频率。     

钢管混凝土系杆拱桥施工监控研究

钢管混凝土系杆拱桥因为结构新颖及受力合理而应用日益广泛,但由于系杆自重、材料弹性模量、温度场、预应力钢束及吊杆张拉力误差等因素,使得成桥时结构实际线形和内力状态与设计要求之间产生较大偏差,因此必须对其进行施工监控,论文结合南水北调中线某工程通过科学的现场数据采集和有效的调控手段,对上述影响因素进行合理调控,保证桥梁的应力状态及线形与设计目标相吻合,可供同类工程参考借鉴。     

确定P.C系杆拱桥吊杆初始张拉力方法及施工控制

在设计P．C系杆拱桥时，合理地确定柔性吊杆在全部恒载作用下的钢束初始张拉力是一项重要和比较困难的工作。合理的吊杆索力可以使系杆所受弯矩布置均匀和合适。本文利用力的平衡概念推导出一种以系杆拱桥的系杆为相应刚性支承连续梁弯矩为目标控制量的吊杆钢束初始张拉力的确定方法，同时考虑了整体结构与预应力钢筋的作用。有了目标控制量后，如何在每一施工阶段或在确定的某一状态下张拉吊杆预应力钢束又是一项较为重要的工作。本文解决吊杆分阶段张拉的施工控制程序，使施工张拉过程简单明确，能较为准确地使系杆达到期望的内力状态和合适的线形要求，最终使成桥状态达到满意的结果，为大跨径系杆拱桥的设计与施工提供一种参考方法。     

钱江四桥双层桥面梁拱组合桥--吊杆内力的多次调整及优化分析

建立了一种施工阶段结构状态变量，可以直接、正向地反映与成桥状态目标之间的关系。通过对状态目标的最优化处理，可以求得不同施工阶段结构内力合理的吊杆张拉力。介绍了钱江四桥85m跨双层桥面的梁拱组合桥施工控制中吊杆内力的多次调整及优化成果。     

结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究

为了研究系杆拱桥在关键构件损伤后的安全性能和内力重分布规律,以某钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,设置吊杆损伤、吊杆失效和拱肋损伤不同工况,对比分析该桥在损伤状态和完好状态下的结构性能,分析损伤状态对其动力特性、稳定性、结构位移和内力的影响。结果表明:吊杆损伤、失效和拱肋损伤会使桥梁整体刚度降低、自振频率减小,但对振型基本没有影响;吊杆损伤、失效和拱肋损伤会导致桥梁稳定性降低,但降低幅度较小,对失稳形式没有影响;吊杆损伤会引起桥面竖向位移和吊杆应力增加,但对拱肋弯矩影响不大;吊杆失效会对其相邻部位产生显著影响,使结构发生显著的内力重分布;拱肋损伤对桥面竖向位移和吊杆应力影响很小,对拱肋弯矩影响较大。     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆布置形式对结构稳定与动力性能的影响

钢管混凝土系杆拱桥通过吊杆将桥道系和拱肋联成整体,共同承受荷载。吊杆的布置形式对结构力学性能有较大的影响。对一座钢管混凝土系杆拱桥进行计算分析,比较了直吊杆和3种斜吊杆布置形式下结构的稳定与动力性能。结果表明,采用斜吊杆可提高系杆拱桥面内刚度,减少地震作用下面内位移。