无应力状态法在钢拱塔斜拉桥组合索张拉中的应用

钢拱塔斜拉桥由于结构形式和施工顺序与常规斜拉桥有所差异,拉索张拉顺序和张拉力存在多种可能,为达到合理的成桥状态,需进行大量调索测算。文中以随州■水一桥为例,采用无应力状态法快速确定终张索力,并利用索的无应力长度变化量进行索锚头伸出量监控,完成该桥斜拉索张拉施工。     

基于无应力长度目标的平行钢绞线斜拉索张拉方法

为改善斜拉桥平行钢绞线拉索以索力控制张拉时需多次重复张拉的复杂操作工序,并减少由此产生的累计误差,同时使得张拉完成后每股钢绞线拉力分布更均匀,选择以钢绞线的无应力长度作为控制张拉的对象,设计了以无应力长度控制钢绞线逐根一次张拉到位的施工方案,并对其进行优化。考虑拉索的几何非线性,建立单根钢绞线的几何状态方程,确定其在目标索力下控制张拉的无应力长度;在实际施工中以该无应力长度控制张拉单根钢绞线,运用分阶段局部寻优的数值方法,考虑实际施工误差和塔、梁变形等因素,对实际施工索力与设计目标索力之间存在的误差进行修正,寻求对应实际工况的控制张拉无应力长度,以实现一次张拉到位、张拉完成后每根钢绞线拉力相等且成桥索力也更精确的目的;最后,通过计算机仿真算例模拟实际工况进行验证。结果表明:对给定的设计成桥目标索力,采用无应力长度控制张拉方案可一次张拉到位,考虑施工误差进行优化后控制张拉的无应力长度与对应实际工况的无应力长度相差较小,经过二次优化后,施工张拉索力与设计目标索力的相对误差为0.72%,且张拉完成后每根钢绞线拉力相等,满足施工要求;相关计算程序经固化后嵌入智能千斤顶可用于斜拉索张拉施工。     

斜拉桥施工控制张拉力的计算方法研究

为了简化斜拉桥施工控制张拉力的计算过程,基于无应力构形控制法的思想,以设计构形为成桥目标,采用无应力索长值作为张拉控制参数进行无应力构形迭代求解,并得到一组满足设计成桥状态的施工控制张拉力,求解过程均由程序自动计算完成,该过程为反复正装迭代过程,且计算过程中充分计入了结构非线性效应和徐变、收缩效应,因此计算结果精度较高。在嘉鱼长江公路大桥施工全过程计算分析中应用结果表明:该方法能够极大方便斜拉桥施工过程中控制张拉力的求解,求解结果与设计结果吻合良好,避免了反复试算的求解过程。     

钢绞线斜拉索一次安装逐根张拉力不均匀系数影响分析

钢绞线斜拉索在现代斜拉桥建设中得到越来越广泛的应用,其施工方法一般是采用小吨位千斤顶张拉,单股钢绞线的超张拉控制是钢绞线斜拉索施工的关键。基于无应力状态法和悬链线有关理论,在编制钢绞线斜拉索张拉控制程序的基础上,分别针对结构刚度、拉索索长及单根拉索内索股数量对钢绞线超张拉施工的影响进行对比研究,并选取一座矮塔斜拉桥进行算例验证分析。研究得到以下结论:(1)结构刚度越大,钢绞线超张拉不均匀程度越小;(2)拉索索长越大,钢绞线超张拉不均匀性越显著;(3)单根拉索内索股数越多,超张拉不均匀性越显著;(4)总体上,矮塔斜拉桥结构刚度更大、跨度更小,拉索较短,钢绞线超张拉不均匀程度较小。     

考虑套管影响的钢绞线斜拉索索力测试方法

平行钢绞线斜拉索一般采用单根牵引、单根张拉的方法施工,具有现场安装及张拉工艺简单、施工便捷等优点,同时后期维护时易于更换,使其在国内外斜拉桥建设中得到广泛的应用.在斜拉索张拉过程中,HDPE外套管的影响使得采用频率法测定钢绞线斜拉索索力时产生较大误差.为研究HDPE外套管对钢绞线斜拉索索力测试产生的影响,以息县淮河大桥...     

倒退分析法确定拉索中钢绞线的张拉力

提出使用倒退分析法得到每根钢绞线的初张力.通过分析各次钢绞线张拉后及张拉前的状态,推导出各阶段拉索应力的相互关系,可以由最后一个阶段的拉索应力逐步计算出每根钢绞线的初张力.通过使用该方法对金婺大桥单根换索过程的模拟表明:在拆索的过程中剩余钢绞线的拉力是增大的;在张拉的过程中,已有钢绞线的拉力是减小的.通过使用倒退分析法得到的钢绞线初张力进行换索,可得到均匀的、闭合的索力,即换索前后,结构的状态没有发生变化.利用倒退分析法.不仅可以计算新建桥梁拉索中每根钢绞线的初张力,还可以确定旧桥换索过程中每根钢绞线的张拉力.     

矮塔斜拉桥拉索施工控制研究

通过对斜拉索索力张拉控制方法的研究发现,有必要对平行钢绞线斜拉索在张拉过程中进行索力张拉控制。为了研究矮塔斜拉桥平行钢绞线索的索力施工控制精度,以中堂水道桥为依托,采用压力传感器配套压力环的等张力法对整索索力和单根钢绞线张拉力进行测定。研究结果表明,施工阶段采用等张力法对平行钢绞线索的索力进行控制,能够达到良好的控制精度,对后续的平行钢绞线索施工具有指导意义。     

平行钢绞线斜拉索每股钢绞线安装索力的计算

该文首先基于悬链线理论得到了在给定整束索索力的条件下,无应力索长的计算公式;其次,引入无应力状态法理论,以钢绞线无应力长度为目标,通过迭代计算解决了在已知每股钢绞线无应力长度的条件下,主塔两侧斜拉索的各股绞线的安装索力确定问题,采用Fortran语言编制了该算法的程序;最后,将该方法运用于南宁市五象大桥中,对其边、中跨7号斜拉索A7、J7的各股钢绞线的安装索力进行了求解,结果表明:该方法可靠,可为该类型的拉索施工提供理论指导。     

矮塔斜拉桥斜拉索单根张拉均匀性研究

矮塔斜拉桥的斜拉索采用平行钢绞线,钢绞线使用单根张拉。基于斜拉索全部张拉完后每一根钢绞线的力值达到均值,通过按斜拉索施工的逆顺序建立拉索的平衡方程,推导出计算每一根钢绞线张拉控制力的公式,并对其进行温度修正。修正的公式正确反映了主梁和斜拉索的温度效应。此计算方法运用于瑞丽江特大桥工程实例中,与Midas/civil2012有限元计算结果对比,最大误差为0.9%。结果表明,此种计算方法具有科学、准确、简单等优点,能够达到斜拉索单根张拉均匀性的目的,同时为同类型桥梁的设计施工提供经验。     

斜拉法施工张拉模拟技术研究

为解决斜拉法施工大范围分级张拉工序复杂、受桥面临时荷载影响大等实际问题,依托"先斜拉—后悬索"工艺施工的某大跨度桥梁,详细计算张拉过程中斜拉索的引出量,并利用无应力状态法和传统计算中的预应力模拟分级张拉.研究结果表明:影响矩阵法计算张拉引出量精度较高且操作简单;"等效温差法"和"单元生死法"以无应力索长为控制指标,张拉...     

双套拱塔斜拉桥索力张拉优化及控制

为研究双套拱塔斜拉桥施工控制技术,尤其是塔间索及斜拉索的张拉方案合理性及张拉控制方法,以小凌河大桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间计算模型,进行施工过程的模拟计算,根据计算结果对拉索安装和张拉方案进行了优化。优化后,赋予塔间索初张拉无应力长度,二次调索时调整到成桥状态的无应力长度;斜拉索自内而外安装并张拉,索力小于250kN的斜拉索,调整其初张拉无应力长度使索力满足测量要求,其他斜拉索直接张拉到设计的无应力长度。监控结果表明,采用优化后的索力张拉方法对该类桥梁进行施工控制,整个施工过程中结构安全、受力明确,得到的成桥索力误差小。     

500 m级钢管拱桥成拱计算与控制方法

在大跨径的钢管混凝土拱桥中，钢管拱肋的斜拉扣挂成拱过程面临计算困难、大悬臂结构频繁调整、成拱状态偏离等难题。在成拱的理论计算方面，引入了基于无应力参数精确控制的成拱控制方法，明确了大跨径钢管拱斜拉扣挂施工过程控制目标。基于该控制方法，构建了钢管拱桥的成拱计算理论方法。该计算理论首次给出了钢管拱肋合龙前后的力学状态联系方程，建立了成拱后拱肋线形误差与施工过程索力的数学关系，构建了同时考虑施工全过程约束条件与成拱后线形偏差的一次调索优化模型。该一次调索优化模型可在任意给定的成拱线形误差范围和施工过程中的塔偏、封铰、合龙等耦合约束条件下，求解最优的扣背索一次张拉索力。在成拱施工控制方面，首次提出采用三维扫描技术进行大型钢管拱肋的无应力参数精确控制与检测方法，给出了详细的封铰控制、拱肋节段无应力参数控制和合龙控制的具体实施方法。在跨径为507 m的合江长江公路大桥的建设全过程,采用了所提出成拱计算理论与控制方法。实践表明:所提出的成拱计算理论具有控制目标少、计算目标明确、索力分布与张拉最优的优点；所提出的控制方法确保了钢管拱肋制造与安装无应力尺寸的精度，极大地减少了施工过程中拱肋线形误差调整次数。大桥拱肋成拱后实测结果表明，拱肋线形与应力状态与一次落架状态吻合良好。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法.该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力.以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分...     

超千米级公铁两用斜拉桥斜拉索安装关键技术

沪通长江大桥主航道桥主跨1 092m,斜拉索采用双塔三索面、扇形密索体系,最长索长576.2m,最大索重83.5t,超长、超重斜拉索安装难度大。斜拉索采用先塔端挂设,再梁端牵引,最后塔端张拉的总体施工方案。短、中索采用常规的先塔端挂设后脱空展索的方式施工,长索采用斜拉索桥面整体运输及展索技术,按照先桥面展索后塔端挂设的步骤施工。短索采用卷扬机牵引系统完成斜拉索梁端牵引。中、长索采用梁端卷扬机快速牵引技术,加大卷扬机牵引力,将梁端锚杯向锚固位置牵引一段距离。中索、中跨长索梁端作业空间有限,采用钢绞线软牵引系统和梁端反压牵引技术完成梁端牵引;边跨长索采用常规的钢绞线软牵引系统完成梁端牵引。斜拉索张拉时,采用防扭转装置。为加快施工进度,29号墩斜拉索采用同步智能张拉系统,同步完成2层共12根斜拉索张拉。     

大跨混凝土斜拉桥拉索施工期的可靠度分析

从结构可靠度理论出发，采用极值分布方法直接推导建立了斜拉索的强度概率模型，通过现场试验得到了钢绞线式斜拉索的索力均匀性指标，分析了影响施工期索力的主要设计变量的概率特征，在此基础上提出施工期斜拉索的可靠指标计算方法；进而分析施工阶段拉索可靠水平的变化规律，从而基于结构可靠度理论提出施工期斜拉索的安全性评价方法，并结合大跨混凝土斜拉桥实际工程背景验证了这一方法的有效性。计算结果表明：施工期斜拉索的可靠指标小于运营期；研究成果对于评价混凝土斜拉桥施工期的结构整体性能和安全程度具有参考价值。     

一种斜拉桥目标状态索力快速精准确定的方法

为了精准高效地确定斜拉桥目标状态索力,提出一种新型快速精准调索方法。该方法实施步骤为:计入结构的几何非线性效应,对斜拉索施加一定初张力确定计算初态;在计算初态基础上设定斜拉索的索力增量作为主调向量,通过逐次轮换主调向量进行有限元计算,相比计算初态确定关心截面内力或位移的增量效应矩阵及边界矩阵等参量;利用数值优化理论,建立约束条件及目标优化函数求解出满足要求的最优索力。以主跨518 m的荆岳铁路公安长江特大斜拉桥为工程实例,对该桥成桥状态、施工过程子目标状态的索力进行优化并对施工监控误差进行修正。结果表明:优化后的结构状态均满足工程要求,该调索方法具有快速、高效、精准等优点,可推广至斜拉桥、拱桥等成桥状态和施工过程控制子目标状态的索力确定,并为施工监控索力调整等提供了一种新的解决途径。     

单塔空间索面自锚式悬索桥悬吊结构安装与体系转换

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,该桥体系转换是通过对吊索进行3轮循环张拉与几轮循环索力调整来完成,主要介绍悬吊结构(索夹与吊索)安装及体系转换技术.     

滨州黄河公路大桥斜拉索安装工艺探究

滨州黄河公路大桥主桥为6跨连续PC箱梁三塔双索面斜拉桥,斜拉索为直径7mm的镀锌高强低松弛钢丝。斜拉索安装分为放索、安装、牵引、张拉4道工序。为保护斜拉索PE保护层,斜拉索吊装时采用尼龙绳,运输采用自制的运索平车,运索平车设有导向转盘,放缩盘增设刹车装置。在塔上安装大吨位的斜拉索时首次采用两道索夹牵引的方法,减小了导链引索的引力,有效避免了斜拉索的滑脱。斜拉索张拉分3次进行,第1次张拉时为避免引索时刮伤保护层,针对挂篮悬浇端和支架现浇端的特点,分别设计制作了挂篮端引索支撑架和现浇端引索支撑架。斜拉索安装工艺改进后,有效地保护了斜拉索PE层,提高了工作效率和安全性。     

无应力状态控制法在斜拉桥并行作业中的应用

现代大跨度斜拉桥施工工序繁多、体系转换复杂,在其施工控制中若以索力为控制依据,因施工临时荷载变动、温度变化、混凝土收缩徐变的影响,难以实现多工序并行作业。为此,无应力状态控制法利用相对稳定的无应力索长作为控制量,可避免桥面荷载和其它索力调整对目标索索力的影响,为并行作业提供了条件。基于结构力学的力法方程,分别采用索力控制和索长控制2个过程,分析了荷载移动和调索顺序对结构内力、位移的影响,在理论上论证了该方法应用于并行作业的正确性;并通过实例计算,证明了该方法的可行性与优越性。