模拟退火算法在悬臂浇筑拱桥索力计算中的应用研究

基于模拟退火算法理论,建立某悬臂浇筑拱桥参数化有限元模型,使用Matlab与Ansys联合求解施工阶段全局最优索力数值解。计算结果表明:修正后的索力较原设计索力普遍偏大,索力最大增量为563.8 kN,最大增幅为37%,在修正后索力作用下,拱圈节段截面拉应力峰值由4.73 MPa降低至1.72 MPa,降幅为63.6%;扣塔最大Von Mises应力为180 MPa,且大部分区域应力流分布平缓,无明显集中现象。     

钢筋混凝土拱桥主拱圈悬臂浇筑施工影响因素分析

以贵州木蓬特大桥为工程背景,采用Ansys有限元程序分析了主拱圈悬臂浇筑长度、挂篮构造形式以及扣索锚点位置对拱圈截面应力与变形的影响。结果表明:节段长度对主拱整体受力影响不大,但缩短节段长度可减小拱圈变形幅度;相对于后支点挂篮,前支点挂篮能有效改善施工阶段主拱内力和线形;扣索锚固位置对主拱施工阶段拱圈应力和变形影响不大。     

夜郎湖大桥主拱圈悬臂浇筑施工挂篮优化分析

夜郞湖大桥为净跨径210m的上承式钢筋混凝土箱形拱桥,主拱圈采用斜拉扣挂悬臂浇筑法施工时,提出了一种新型三角桁架式挂篮。挂篮自重(含模板)82.5t,最大承重188t,初步设计采用4根锚吊杆,锚固在拱圈底板。为验证挂篮初步设计方案的可行性,采用MIDAS Civil和MIDAS FEA有限元软件分别建立挂篮整体模型和拱圈1号节段模型,分析挂篮及拱圈局部受力性能;并根据分析结果进行挂篮优化设计及分析。结果表明:初步设计方案下挂篮应力较大,拱圈节段在锚吊杆锚固附近的主拉应力过大,不能满足施工要求;将锚吊杆数量优化为2根,并将锚固位置移至拱圈顶板后,与初步设计方案相比,优化方案的经济性更好,拱圈节段受力更合理,新型挂篮的优化设计方案可行。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

湿接缝滞后浇筑叠合梁斜拉桥线形控制技术研究

为了缩短叠合梁斜拉桥主梁安装施工周期,出现了一种多节段间湿接缝同时浇筑的多节段一循环的叠合梁安装工艺。这种新工艺会导致接缝处主梁在叠合前后的索力施加效果存在明显差异。为了解决这种新工艺下主梁的线形控制难题,本研究以主跨450 m的广西平南相思洲大桥为依托,利用理论分析、有限元计算与现场跟踪测试相结合的方法,对叠合梁斜拉桥在采用3节段一循环安装工艺下的线形控制技术进行了研究。研究表明,在湿接缝浇筑前受到刚度突变的影响,已叠合的节段刚度会出现变化,线形控制计算时应在湿接缝浇筑前对该循环范围内节段的抗弯刚度进行折减。本研究给出了多节段一循环施工的拉索合理张拉力优化原则。采用这一方法对相思洲大桥进行了线形控制,在合龙时主梁的最大高程误差为38 mm,合龙口相对误差为3 mm,线形整体平顺,控制效果良好。     

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。     

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。     

基于线性规划理论的大跨径悬臂浇筑拱桥施工阶段临时预应力效应分析

基于线性规划理论,通过matlab求解了索力、临时预应力及拱圈应力之间的影响系数,得到了满足约束条件的最小预应力数量,并将其导入有限元模型中进行对比分析,计算结果表明:临时预应力可显著降低拱圈截面应力峰值、实现扣锚索索力的“重分配”、降低扣塔高应力区域,有利于保证结构施工安全。     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑顺序研究

拱圈外包混凝土的分环多工作面浇筑在工程上取得了成功,但该施工方法对大跨径400m以上拱桥仍需进一步研究来保证施工过程拱肋的受力与变形更加合理。以云桂铁路南盘江特大桥为例,建立该桥的有限元模型,在确定分环与分段数目的前提下,模拟不同的纵向浇筑顺序,系统分析外包混凝土多工作面浇筑过程中,不同浇筑顺序对拱圈结构的瞬时应力、永存应力、变形及稳定性的影响,得出最优浇筑顺序,为同类型拱桥的施工提出参考和依据。研究结果表明,浇筑顺序的改变可以优化浇筑过程中拱圈结构的瞬时应力与永存应力,最优浇筑顺序使下弦钢管最大环末永存应力降幅达7.8%,骨架受力更为合理,提高骨架应力的安全储备。     

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。     

叠合梁施工工艺调整对斜拉桥施工索力的影响

该文以钢-混凝土叠合梁斜拉桥施工工艺调整为背景,分析单节段循环浇筑湿接缝和滞后一个节段进行湿接缝浇筑对于施工监控的影响,包括对钢梁恒载切线累计位移、制造线形、成桥索力影响等;以施工工艺调整前所确定的钢梁制造线形和成桥索力为目标,允许施工索力在一定区间变化,基于线性规划方法进行了施工索力调整计算。研究结果表明:①叠合工艺调整影响了叠合梁刚度形成过程,如果工艺调整后不进行施工索力调整,则控制点切线累计位移偏差显著,对实例桥梁而言最大达到2.2 m;②如果限定施工索力只在较小的区间变化,则施工索力难以适应原制造线形和成桥索力;如果放松施工索力调整区间,则可以较好地适应;③采用线性规划的方法进行施工索力调整计算,可以较好地兼顾控制点切线累计位移和拉索成桥索力等优化目标。     

波形腹板组合梁桥大节段异步浇筑施工分析

波形腹板组合梁桥异步浇筑施工以波形钢腹板作为挂篮主要承重构件,将节段顶、底板混凝土与腹板划分成多个独立工作面,是一种新型高效的施工方法。为研究悬臂大节段波形腹板在挂篮异步施工过程中的安全、可靠性,通过实际工程——北京达摩沟大桥,利用Midas Civil建立全桥模型,对施工全过程进行整体分析,并结合该桥大节段长悬臂腹板支撑挂篮受力的特点,利用ABAQUS建立关键工况局部模型,研究腹板节段长度对异步浇筑线形控制的影响,推导节段变形计算公式。结果表明：施工全过程结构受力安全,腹板悬臂长度对浇筑前后所在节段的变形影响较大,异步浇筑过程结构呈现悬臂根部至N-1节段、N节段、N+1节段3个区域不同的受力模式,提出的变形计算公式理论值与施工实际下挠值吻合较好,可为该类桥型的异步浇筑施工提供参考。     

夜郎湖特大桥挂篮悬浇施工关键技术

夜郎湖特大桥为净跨径210m的钢筋混凝土拱桥,主拱圈采用宽7.0m、高3.5m的单箱单室结构,共分29个节段,节段最大长度为7.14m、最大重量为1 886kN。2～14号节段采用三角桁架式挂篮悬臂浇筑施工。挂篮包括主桁承重系统、C型挂钩、行走装置、斜拉吊带和锚吊杆等,底模采用大模板,通过垫块使模板形成微小转角,实现以直代曲和线形调控。施工时,挂篮按挂钩、后篮、前篮的顺序拼装完后,在原地面设置竖向锚索,采用钢绞线反拉的方式预压;挂篮前移施工中采用内滑梁支撑系统,辅助混凝土浇筑,保证了混凝土浇筑质量;借助液压助推千斤顶实现挂篮倒退行走,直到挂篮依靠自重自行行走时拆除助推千斤顶;挂篮倒退至拱脚后,利用已浇节段的吊杆孔安装吊杆,临时固定挂篮,按前篮、后篮、挂钩的顺序拆除挂篮。     

沙坨特大桥施工控制参数敏感性分析

沙坨特大桥是一座采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥,其在施工过程中必须要保证主拱圈的变形与应力满足设计要求。为了减小悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工误差,本文利用有限元软件Midas/Civil进行建模计算,通过比较施工过程中各设计参数在成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈累计位移差值与截面上下缘累计应力差值,对各设计参数的敏感性进行了分析。结果表明:在悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工过程中,主拱圈混凝土容重、扣锚索索力对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较大,为主要设计参数;主拱圈刚度、扣塔刚度、扣锚索刚度对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较小,为次要设计参数。     

基于变形指标控制混凝土拱桥拱架现浇分段长度研究

合理的浇筑顺序和适当的分段长度能优化拱架现浇钢筋混凝土拱圈混凝土浇筑过程中拱架的受力和变形,提高拱架安全系数,因此,可通过控制拱架变形确定混凝土拱圈分段浇筑长度。基于拱架截面挠度影响线,提出以变形控制指标确定混凝土拱圈分段长度的方法。应用ANSYS的APDL语言,编写专门用于计算拱架现浇钢筋混凝土拱圈分段长度的程序。通过拱架变形规律分析以及大量的试算,确定了控制指标的取值范围。