一种确定既有斜拉桥内力初始状态的方法研究

对运营多年的斜拉桥进行索力调整,也就是内力优化调整,与优化一个处于设计阶段或正在施工过程中的斜拉桥内力优化不同,主要体现在前者施工工序的不确定和材料结构参数的退化。把施工工序的不确定和结构参数的变化以及外荷载的改变引起的相应桥梁结构的位移归于索力的变化,基于静力测试数据的基础上,验证了索力的变化和位移的变化之间存在着对应关系,提出了依据"索力-位移"对应关系的参数识别方法以确定既有斜拉桥的内力初始状态。该法应用于运营多年的G325九江大桥斜拉桥调索换索加固工程中,确定了桥梁的内力初始状态,指导了该桥调索加固工程,检验了实测参数误差对参数识别结果的影响程度。     

天津团泊新桥施工控制

为了使团泊新桥(独柱斜塔空间扭面背索混合梁斜拉桥)的成桥线形和索力、应力均达到设计及规范要求,根据该桥结构特点及主要施工过程,确定该桥施工控制以桥塔线形控制为主,索力的确定采用基于正装法及最小二乘法原理的优化方法,该桥斜拉索控制张拉索力的确定分桥塔悬臂施工和体系转换施工2个阶段进行.通过参数识别确定将背索和前索索力作为重点识别的结构参数.桥塔目标线形控制主要通过对塔柱拼装线形控制与索力调整控制来实现.塔柱施工过程中需采用合理的索力张拉顺序保证桥塔施工中及成桥状态的内力安全,桥塔线形控制包括塔柱拼装线形与塔柱整体姿态2部分.团泊新桥成桥后各控制参数满足设计要求.     

基于频率法的斜拉索索力测试影响因素分析

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,其索力的大小直接影响桥梁结构的内力和变形状态。频率法是运营期间的桥梁索力测试的常用方法。本文以某斜拉桥为例,通过MIDAS CIVIL建立全桥有限元模型,确定合理成桥状态,结合ANSYS斜拉索减震装置仿真分析,采用频率法对其斜拉索索力进行测试,综合考虑频率法精度的各影响因素,对索力进行安全判定。结果表明:利用未知荷载系数功能优化后的索力可靠性较高;随着减震器等效刚度的不断增大,计算索长选取方式对索力误差存在影响;考虑减震器为刚性支撑,其计算的索力更能接近真实索力;该桥实测索力整体与原成桥索力差别不大,斜拉索索力整体处于安全可控的范围内。     

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,并对比分析了施加不同初始张拉力后的斜拉索内力;考虑该方法确定的初始张拉力和将设计成桥索力作为初始张拉力的2种工况,分析不同初始张拉力对桥梁结构响应的影响。结果表明:该方法计算得到的斜拉索内力与设计成桥索力相对差值小于0.01%;初始张拉力对桥梁结构变形和斜拉索内力影响显著,在斜拉索中施加该方法确定的初始张拉力,可使斜拉索内力达到设计成桥索力。     

无应力状态法在斜拉索张拉控制中的实际应用

以几内亚Boffa省一在建斜拉桥为例,采用无应力状态法对斜拉索张拉调整过程进行分析,比较了该方法所对应成桥状态与理想成桥状态主要参数的偏差,论证了无应力状态法在斜拉索张拉调整过程中的合理性和可行性,进而应用于几内亚Boffa斜拉桥索力张拉和调整的施工监控过程,简化了施工和监测的工作量和难度,提高了工作效率和精度。     

基于无应力状态控制法的斜拉桥运营期调索计算方法研究

以某座运营多年的斜拉桥调索施工为例,基于无应力状态控制法,结合ANSYS的优化分析功能,先后识别出斜拉桥运营期调索基准状态的斜拉索无应力长度、刚度参数和目标状态的斜拉索无应力长度,基准状态与目标状态斜拉索无应力长度之差即为相应张拉拔出量,而利用ANSYS后处理器先后提取的基准状态与目标状态的计算索力之差即为斜拉桥运营期调索的施工索力调整量。通过调索施工控制实践,验证了该方法计算结果精确,能有效控制斜拉桥运营期调索施工过程的内力与线形,确保预期合理目标状态得以实现。     

桥梁结构运营模态参数识别方法对比

为比较不同桥梁运营模态分析理论和方法在实际桥梁长期运营中的识别效果和效率,以某大跨度斜拉桥健康监测系统1年的实测数据为依托,用探索性数据分析方法对桥梁实测数据进行评判,从实测数据中筛选符合识别方法基本假定的数据,分别运用频域和时域运营模态参数识别方法识别该桥主梁和斜拉索12个月的运营模态参数,并对识别结果进行对比分析。分析结果表明:不同构件可采用不同的识别方法,基于自适应总体平均经验模态分解的数据驱动随机子空间法对运营状态下斜拉桥主梁的密集模态参数识别效果最好;峰值拾取法能准确、快捷地识别运营状态下斜拉索的模态参数。     

基于斜拉索张力测定的斜拉桥健康诊断

应用试验校正的高精度三维有限元模型,对斜拉桥主梁结构损伤位置识别的斜拉索张力指标进行了研究。模拟12种可能的损伤情况,研究了基于斜拉索局部模态基频构造索张力指标的方法,索张力指标对各损伤情况下损伤位置的识别效果和对损伤程度的敏感性。结果表明,用斜拉索局部模态基频所构造的张力指标对不同的损伤程度呈现较好的稳定性和灵敏性,对模拟的12种损伤情况的正确识别率可达75%。该方法的突出优点是只需测量斜拉索局部振动模态的基频,就能获得较好的损伤识别效果,比其他面向损伤检测的测量容易得多。该方法可十分方便地推广应用于悬索桥加劲梁结构的损伤定位,具有较高的实用价值。     

斜拉桥斜拉索安装牵引方法研究

为解决斜拉桥建设及斜拉索更换时斜拉索牵引的技术难题,研究了斜拉桥斜拉索安装牵引方法.基于斜拉索无应力索长的计算,提出了斜拉索安装各牵引工况下牵引力的实用计算方法,给出斜拉索安装时的设备选择方法,将该方法成功应用于东南亚某跨海双塔双索面斜拉桥安装工程,取得了较好的安装效果.     

基于影响矩阵的双塔斜拉桥合理成桥状态研究

斜拉桥是高次超静定柔性结构,其主要特点是可以通过调整斜拉索索力对自重引起的内力和桥体变形进行人为地控制,因此可以通过对斜拉桥进行优化设计,找到一组可以使桥梁达到合理成桥状态的斜拉索索力。提出采用索力影响矩阵的主梁力平衡法与刚性支承连续梁法相结合确定合理成桥索力的方法,并以某双塔斜拉桥为工程实例进行计算分析,得到计算结果与实际结果相接近,最大偏差仅为1.7%,表明该方法具有可行性。     

基于Midas Civil的单塔双索面折塔斜拉桥关键施工阶段的有限元分析

依托四川某单塔双索面折塔斜拉桥,利用有限元软件MIDAS Civil对斜拉索索力进行分析,并基于影响矩阵法对斜拉索初始拉力系数进行求解,从而较为准确地对合理成桥状态进行确定。根据桥梁结构制定了2种施工方案,然后分别对2种施工方案下的斜拉桥主要施工步骤进行有限元分析,通过分析斜拉索、主塔和主梁的位移及内力,并与实测数据对比,最终得到较优的施工方案。     

Ansys优化模块在斜拉桥索力优化中的应用

将斜拉桥的索力优化问题归结为一阶优化的数学模型,以系统最小弯曲应变能为目标,根据合理成桥状态指定各种边界约束条件,利用投影梯度法进行优化问题的求解。采用Ansys软件建立了斜拉桥的有限元模型,然后据此建立斜拉索索力优化的数学模型,并进行优化计算。结果表明:优化后的索力呈均匀变化趋势,且结构内力状态得到了极大改善,增强了主梁和索塔的强度安全储备。     

百色东合大桥索力分析及施工控制技术

斜拉桥属高次超静定结构,施工过程复杂,索力的施工控制与成桥状态具有相关性.索力的施工控制是将设计理论状态转变成实体受力的过程,是斜拉施工过程中最关键的控制技术之一,其主要目的是为了保证施工过程中结构的安全可靠,主桥线形合理、顺利合龙及成桥后结构内力合理.尤其是悬臂施工的斜拉桥,在施工过程中受到温度、收缩、徐变等因素的影响,使成桥后桥梁线形和内力的可调范围都比较小,因此需要对斜拉桥索力施工进行严格控制,以保证实现桥梁设计状态.以东合大桥为施工背景,浅谈斜拉桥索力分析及控制技术.     

杨泗港快速通道青菱段跨铁路斜拉桥施工控制

杨泗港快速通道青菱段跨铁路斜拉桥为半飘浮体系双塔钢箱梁斜拉桥,桥面宽44 m,跨越既有铁路采用转体法施工,转体长248 m,转体重达18 500 t。转体前进行不平衡称配重,确定平衡状态参数,确保主桥转体过程中的稳定性。施工过程中,控制钢箱梁拼装线形精度,使其转体后满足成桥目标状态;结合有限元分析,对主梁和桥塔最不利控制截面的内力及斜拉索索力进行控制,及时修正实际施工状态,保证成桥线形、结构内力和斜拉索索力满足设计要求。结果表明:成桥后主梁高程与设计值吻合良好;主梁应力为-22.6～-6.2 MPa;桥塔应力为-6.6～-3.9 MPa;斜拉索索力偏差小于10%;成桥线形和结构内力均满足设计要求。     

大跨度斜拉桥参数识别方法研究与应用

以苏通长江公路大桥为背景,采用基于后验概率估计的递进识别算法对超大跨度斜拉桥主梁节段自重进行了连续识别,计算结果显示了识别方法的可靠性.     

大跨度混合梁斜拉桥施工控制关键技术

江顺大桥主桥为主跨700m的双塔双索面混合梁斜拉桥,该桥钢箱梁采用悬臂拼装施工,边跨预应力混凝土箱梁采用支架现浇法施工。为保证成桥后的线形及内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥杆系有限元模型,并基于无应力状态法对该桥进行施工控制。在施工控制中,采取了桥塔应力及线形控制、塔内斜拉索锚固块预抬量及钢锚梁预抬量控制、主梁的钢箱梁制造线形及施工线形控制、斜拉索的下料长度及施工中斜拉索索力控制等关键控制技术。成桥后对桥塔应力和偏位、主梁测点高程、斜拉索索力的实测值与理论值进行对比分析,结果表明:以上各数据的实测值与理论值均吻合较好,误差均在合理范围内,满足设计要求,成桥状态良好。     

斜拉桥索力测定及其参数识别

文章总结了当今几种斜拉桥斜拉索索力的检测方法及其优缺点,重点讨论了当今应用最为广泛的索力检测法——频率法的原理、应用及所存在的理论问题。分析采用频率法测定索力时,对影响其测量精度的主要因素:索的刚度、索的垂度、索的边界条件等进行了比较详尽的分析,并对不易确定的拉索抗弯刚度进行参数识别,通过对拉索振动信号的频谱分析,得到扭绞型高强钢丝斜拉索的抗弯惯性矩约为同直径钢棒的0.5倍,并提出了两端为墩头锚的斜拉索索长修正的经验公式。该方法对于精确测定施工过程中、使用状态及成桥状态的拉索的索力均适用,并在某斜拉桥工程算例得到验证。     

波形钢腹板-PC组合箱梁矮塔斜拉桥参数分析

以波形钢腹板-PC组合箱梁矮塔斜拉桥为例,运用Midas建模进行参数分析,得到桥墩刚度与主梁内力的关系,桥塔高跨比与主梁内力以及斜拉索索力的关系,可为今后该桥型的设计提供参考.     

基于神经网络技术的斜拉桥损伤分步识别方法

结合神经网络技术进行了斜拉桥损伤分步识别的系统性研究,提出了具体的斜拉桥损伤分步识别过程,给出了每一识别步骤中适当的损伤识别参数.可实现斜拉桥主要构件即拉索和主梁中损伤的有效识别.采用概率神经网络确定损伤构件的类型,采用径向基函数(RBF)网络实现损伤的定位定量分析.针对润扬大桥斜拉桥的损伤模拟分析表明:将测试数据进行平均计算可以大大降低噪声对于概率神经网络识别结果的影响;噪声水平对2个径向基函数网络的损伤位置和损伤程度的识别能力方面的影响较小.采用不同的神经网络分阶段实现大跨斜拉桥的损伤识别,不仅提高了损伤识别的效率和准确性,而且增强了损伤识别方法在实际结构中应用的可行性.     

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。