基于差值法的系杆拱桥更换吊杆方案优化研究

采用临时吊杆法更换中承式钢筋混凝土系杆拱桥吊杆,通过临时吊杆梯度转移吊杆力,完成吊杆更换。在现有等步长更换的基础上,为减小更换吊杆对相邻吊杆索力和桥面线形的影响,对吊杆张拉方案进行研究,提出采用差值法进行梯度张拉和卸载。研究表明,采用差值法更换吊杆,可以明显减小桥面线形的变化量,减小对相邻吊杆索力的影响,并且至张拉完毕索力和线形均在限值范围之内,无需二次调索。     

钢管混凝土系杆拱桥拱肋及吊杆施工监控

以在建郑州—万州铁路河南段一座128 m钢管混凝土系杆拱桥为工程实例,介绍了施工中拱肋及吊杆的监控要点。选取拱肋线形、拱肋应力、吊杆索力作为主要的监控对象,通过有限元分析,选取了拱脚、1/4拱、拱顶作为拱肋线形、应力的监控截面。根据工程实际情况,选择合适的仪器(HF-5B型桥梁光电挠度仪)进行数据采集,提高了测量精度。同时,结合虚功原理运用MIDAS/Civil建立了考虑现场实际的全桥仿真模型,获得了经实测数据验证的吊杆张拉影响矩阵,用于指导吊杆张拉,并将各施工阶段的实测值与有限元计算值进行对比,指导现场施工。结果表明,各施工阶段的拱肋线形、应力及调整后的吊杆索力均在合理范围之内,满足设计要求。     

钢筋混凝土拱桥更换吊杆施工过程有限元分析

采用临时吊杆法对钢筋混凝土下承式拱桥吊杆进行更换时,首先将旧吊杆索力转移到四根临时吊杆上,分批割断旧吊杆钢丝,拆除旧吊杆及端部锚头,安装上新型吊杆,再将临时吊杆所承担的荷载分批转移到新吊杆上,锚固新吊杆,完成更换.通过数值方法对临时吊杆法更换吊杆的过程进行了有限元模拟,分析结果表明临时吊杆法不仅能够保证吊杆索力的平稳转移,而且可以保证桥梁内力和线形满足设计要求,是一种安全、高效和经济的吊杆更换方法.     

整束挤压式吊杆安装及张拉施工关键技术

阜阳市向阳路颍河大桥主桥为(47+148+47) m三跨下承式梁拱组合体系钢结构拱桥。全桥共设吊杆42根,采用钢绞线整束挤压可更换成品吊杆体系。为安全、高效地完成吊杆安装,研发了一种拱桥柔性吊杆高空安装操作平台,借助起吊设备能高效精确地将吊杆固定端叉耳与拱圈耳板对接。为最大限度减少吊杆张拉对桥梁结构内力及线形的影响,针对整束挤压式吊杆构造特点,研发双顶对称同轴专用张拉工装与之配套施工,对纵横桥向同一编号的4根吊杆同步进行张拉。通过MIDAS/Civil程序对不同张拉工况进行有限元分析,确定合理的张拉顺序,减少了吊杆索力调整次数。通过施工实践及监控实测表明:吊杆安装及张拉方法在技术上是可行的,吊杆张拉顺序是合理的。     

预应力混凝土连续梁拱组合桥吊杆成桥索力计算及影响因素分析

根据预应力混凝土连续梁拱组合桥的结构特点,充分考虑主梁的承载能力,提出基于指定截面应力法的吊杆成桥索力分步算法。根据主梁截面的应力控制条件,以总的吊杆索力最小为目标函数,采用数学规划方法初定吊杆索力,然后采用最小二乘法进行吊杆索力调匀,从而得到较为合理的吊杆成桥索力。应用该方法对宿淮铁路京杭运河特大桥主桥(62+132+62)m连续梁拱组合结构进行吊杆成桥索力分析,研究主梁截面尺寸、施工方法等对吊杆成桥索力、主梁预应力布置的影响。结果表明:随着梁高的增大,主梁参与全桥受力的程度随之增大,吊杆索力减小,拱肋负担的荷载也减小;施工方法不同,吊杆成桥索力和主梁内的预应力布置也不同,当主梁由悬臂浇注法改为支架现浇法施工时,吊杆的成桥索力增大,主梁在中支点截面处需配置的预应力钢绞线数量减小,在中跨跨中截面处需配置的预应力钢绞线数量增大。     

辅助吊杆加固三拱肋钢管混凝土系杆拱施工监控研究

受损三拱肋中承式钢管混凝土系杆拱桥在加固过程中采用辅助吊杆内力和桥面变形双控制原则,对辅助吊杆增设过程进行施工监控。根据实测值修正有限元计算模型,确保结构在各种工况下以及成桥后,内力和变形均处于合理状态,满足规范要求。研究结果表明:完成全部辅助吊杆张拉后,桥面各测点实测累计变形控制在允许范围内,最大未超过6 mm;吊杆内力实测值和理论计算值较吻合,差值绝大多数在-10~30 k N,加固完成后吊杆内力和桥面线形均达到了设计目标。     

拱桥吊杆病害及桥面铺装无损更换标准研究

从桥梁事故灾害出发,重点分析了拱桥吊杆常见病害,对吊杆更换保证桥面铺装不开裂条件及控制方法进行了研究,提出了由正常使用设计荷载建立桥面铺装不开裂,控制桥面标高的计算方法。结合实际桥梁吊杆更换,按照此方法进行计算,得出了更换吊杆时桥面标高变化不超过10 mm的控制标准,经过实际工程应用,表明结果是合理和安全的。此研究为实现桥面铺装不开裂提供了理论依据。     

考虑施工阶段的高铁系杆拱桥吊杆张拉优化研究

将影响矩阵法引入系杆拱桥,建立以优化前后吊杆成桥索力差值向量二范数平方的最小值为目标函数,以吊杆张拉力为变量,以各个施工及成桥阶段中系梁和拱肋的挠度、应力以及吊杆索力作为约束条件的优化模型,通过该优化模型的计算来减少施工阶段的吊杆张拉次数。基于该优化模型,以新建某高铁线144 m下承式尼尔森体系简支拱桥为工程实例,获得施工阶段1次张拉的吊杆张拉力。研究结果表明:优化后采用吊杆1次张拉方案的系梁和拱肋的挠度、内力与设计状态较接近,验证了该优化模型的可靠性和有效性。该优化方法可为同类型桥梁的设计和施工提供参考。     

系杆拱桥吊杆索力张拉的模型试验研究

钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力张拉是系杆拱桥施工的重要步骤。本文结合相似比理论,根据现场实际桥梁模拟浇筑1∶16试验模型,采用有限元分析得出实际桥型与实验室模拟桥型的索力张拉值。通过与兰新铁路第二双线实际桥梁的张拉值对比,得出索力张拉顺序对各个吊杆索力的影响,以及索力在第一次张拉完成后实测值与预期张拉值的相差值,通过实测值反推出系杆拱桥索力张拉初始值。实验室桥梁模型模拟实际桥型进行索力的测定和调整,对现场施工以及对系杆拱桥的调索具有指导意义。     

刚性系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法的适用性研究

针对刚性系杆拱桥的成桥吊杆索力优化问题,在综述常见的几种索力优化方法基础上,结合具体的工程实例,通过比较分析吊杆索力及其相应的系梁、拱肋弯矩,探讨这些方法在确定刚性系杆拱桥成桥吊杆优化索力上的适用性。研究结果表明：刚性支承连续梁法和零位移法不适用于此类系杆拱桥,内力平衡法和刚性吊杆法不适用于本文的工程实例;弯曲能量最小法和弯矩最小法适用于在初步设计阶段确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力;有约束的弯曲能量最小法适用于在施工图设计阶段和施工监控过程中确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力。     

系杆拱桥吊杆更换桥面铺装无损控制标准及应用

对系杆拱桥吊杆更换过程中桥面无损控制标准进行了研究,从桥梁设计荷载标准出发,利用位移影响矩阵与转角影响矩阵,建立了桥面铺装最大转角的简化计算公式,提出了便于更换控制桥面铺装不破损条件下最大位移控制标准的优化算法。结合实际拱桥吊杆更换工程,利用本文方法计算,得出吊杆更换时保证桥面不破损的标高控制标准是不超过7.2 mm,并以此作为工程施工控制条件,通过施工验证该控制标准能保证更换过程桥面铺装不破损,达到了预期目标。     

振动频率法测量斜拉桥索力的影响因素研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件。在施工阶段斜拉索的索力对主梁的线形控制及内力的分布起决定性作用;在成桥及运营阶段斜拉索的索力依然影响着主梁和塔柱的内力和线形。通过调整拉索索力,可以使斜拉桥结构处于理想的工作状态,因此索力的准确测量是非常重要的。以天水市藉河斜拉桥为工程背景,研究振动频率法测量索力的影响因素。通过现场实测数据对垂度、阻尼器、频率等因素作了详细的比较研究,结果表明:垂度对索长超过50 m且自重张力比23.89的拉索影响较大;若忽略斜拉索垂度的影响,频率阶数对测量的结果影响较小。     

杭台铁路椒江特大桥线形控制关键技术

针对大跨度铁路桥梁线形控制存在的不足，依托杭台铁路（杭州—台州）椒江特大桥主跨480 m四线钢桁梁斜拉桥施工实践展开探讨。通过分析线形控制重点难点确定线形控制原则，采取主墩和桥塔预抬高施工控制、主梁安装桥面绝对坐标控制、斜拉索张拉施工控制、二期恒载加载与调索施工步序控制、调索精准控制等系列措施，指导钢梁架设及线形控制，最终成桥状态下轨道线形满足设计和安全运营要求。     

大跨度铁路斜拉桥换索方案设计与受力性能分析

由于斜拉索安全性病害和功能退化,斜拉桥在运营一定年限后需进行拉索更换。以某大跨双线铁路斜拉桥为工程背景,提出一种适用于铁路斜拉桥的斜拉索更换方案,该方案仅对出现病害的单根拉索进行拆除更换,无需中断桥上铁路行车。基于空间非线性有限元手段,计算拉索更换所致结构效应。结果表明,拉索更换会引起轻微的主梁线形不平顺和结构竖向刚度降低,桥面列车需作限速通行要求,换索状态下,桥梁各构件受力均满足规范要求,本文提出的换索方案是安全可行的。结合计算结果,针对换索方案的拉索张拉工艺和施工条件提出建议,以保证换索施工全过程的桥梁受力合理性。     

斜靠式系杆拱桥浮拖法施工监控

以跨径100 m的斜靠式系杆拱桥为对象,针对浮拖法施工中的单侧拱肋拼装、浮拖施工、两侧框架结构就位、桥面板铺装、索力二次张拉等主要施工工况下结构的受力及变形进行了详细的计算分析。根据计算结果,明确了具体的施工监控内容及测点布置位置,通过施工监控对该桥主要施工过程进行控制,确保成桥后的几何线形和内力状态符合设计要求。研究结果表明:本桥经过有效的全过程监控,成桥后系杆线形理想,主吊索索力及成桥内力与设计状态偏差较小,满足相关要求。本文所述的监控方法及思路可为日后采用同类施工方法架设的长大构件提供一定的参考及经验积累。     

既有PC斜拉桥的主梁桥面线形调整实践

当PC斜拉桥运营一段时间后,主梁线形常常发生改变,此时通过索力调整来改善主梁线形是有效的技术途径之一.以国内某PC斜拉桥为工程背景,介绍了PC斜拉桥主梁线形调整的基本方法.对比分析当前结构状态与原桥竣工线形、索力等的差异基础上,确立了主梁线形调整的目标和索力调索幅度,利用平面杆系有限元计算分析拟定了调索方案,并提出了主梁线形调整的施工控制原则.监测结果表明,通过索力调整来改善主梁线形达到了预期目标,主梁线形调整兼顾了索力、主梁混凝土应力以及塔位的变化,保证了结构的安全.     

斜拉索人行天桥承载力研究

斜拉索人行天桥具有外形优美的特点,往往成为城市的地标性建筑。为了明确该种桥梁的受力特点,以朔黄春霖街天桥为研究对象,通过桥梁结构的设计要点和Midas Civil有限元计算分析,对朔黄春霖街天桥的主梁和吊杆进行了强度和稳定性分析,并考虑了吊杆失效对结构强度、刚度和内力的影响,通过现场实测的方法对桥梁的真实受力状态进行了测试。结果表明,斜拉索人行天桥整体刚度较大,跨越能力强;单根吊杆失效后,结构的应力和变形没有明显改变,表明该桥具有足够的安全储备;单根吊杆失效后,导致相邻吊杆的内力增大,约增大了30%;频率法测试吊杆索力时应根据实际约束情况进行索长调整,在实际应用中不能忽视,并应与数值模拟的结果相比较。该研究为今后类似工程的设计提供参考。     

超宽桥面部分斜拉桥主梁线形控制分析

研究目的:为较好地控制超宽桥面的线形,研究超宽桥面部分斜拉桥主梁线形控制系统,分析影响主梁挠度变化的因素及全桥合龙后高程理论值与实测值存在偏差的原因,取得现场实测数据以修正计算模型参数。研究方法:以基于最小二乘法的误差控制理论为基础,结合柳州三门江大桥施工特点,运用有限元分析软件建立线形控制模型,通过实测数据与理论计算结果确保桥梁线形施工质量。研究结论:超宽桥面部分斜拉桥主梁结构变位及高程变化特点与预应力混凝土连续箱梁相接近;采用现场实测数据修正计算模型参数,达到理论计算模型与实桥相吻合,保证了主梁的安全施工;施工中要实时监测挂篮变形,并根据梁段重量对预抬量进行适当调整。     

系杆拱桥吊杆张拉方案优化试验研究

以兰新二线新疆乌鲁木齐河特大桥1跨128 m系杆拱桥为背景,建立室内1/16缩尺模型,参照等跨径的3座系杆拱桥索力张拉力进行系杆拱桥吊杆索力张拉试验。设计了4种张拉方案分析系杆拱桥张拉过程中索力变化规律及拆除支架后系梁的应力分布和线形变化情况,推荐了整体受力合理的张拉方案。吊杆在张拉过程中表现出明显的应力重分布,且应力重分布规律呈非线性变化。试验中最先张拉的5#,13#吊杆索力受到的影响最大。拆除支架后系梁变形呈抛物线状,吊杆索力、系梁挠度和系梁应力均增大。     

大跨度铁路斜拉桥索力快速识别方法研究

大跨度铁路桥梁天窗时间有限且上道条件苛刻,如何基于常规监测设备利用简易方式实现大跨度铁路斜拉桥索力高精度识别十分重要。研究提出一种考虑斜拉索抗弯刚度的索力快速识别方法,既可提高索力识别精度又可大量简化运营期索力识别步骤,且不受拉索边界条件和铁路桥梁实际运营状态的限制。研究表明,抗弯刚度是对索力识别精度影响较大的因素之一,通过考虑拉索实际抗弯刚度可以提高索力识别的准确性,基于拉索加速度振动实测数据在拉索简支梁模型基础上建立索频、索力以及抗弯刚度的函数关系,通过数值方法计算实测多阶模态下抗弯刚度—索力连续变化图,再通过多阶模态的交线则可进一步确定拉索的唯一抗弯刚度和索力值,并以某大跨度铁路斜拉桥为依托工程,对方法的有效性进行了验证。结果表明：(1)该方法识别的索力结果相对误差可降低5.22%,换算成绝对索力值可达254.45 kN;(2)在实际应用中识别结果易受到低阶频率干扰,宜采用拉索高阶频率进行识别,建议采用5阶及以上实测频率。