倒Y型索塔下塔柱施工过程模拟与预张拉方案设计

以石首长江公路大桥索塔为研究对象,对倒Y型索塔下塔柱施工过程进行了有限元仿真模拟,掌握了下塔柱结构薄弱开裂位置,并进行了裂缝控制方法研究;采用预张拉方案,在索塔浇筑到中层节段后进行预张拉,调整主塔结构初始节段应力状态及线形效果明显,并可以最大程度地控制塔柱根部的开裂几率。     

大跨径拱桥缆索施工支架非线性受力特性分析

随着钢管混凝土拱桥跨径的增大,缆索吊装施工过程中,塔架的受力安全性问题备受关注,但主索的计算为简化的理论计算,不考虑主索滑移及塔架偏位对主索受力的影响,导致塔架受力计算不够精确。以某430 m大跨度钢管混凝土拱桥为例,建立索塔一体化并考虑主索非线性及滑移的有限元模型,考虑塔架偏位对主索及塔架变形与受力的影响,将得到的有限元受力分析结果与现有解析方法的求解结果对比分析,结果表明:有限元方法计算结果偏大,与解析法差距在10%以内,说明考虑主索滑移及塔架偏位时结构受力更不利,此种模拟方式能够较精确地计算主索及塔架的变形及受力特性,为钢管混凝土拱桥的施工提供指导。     

甬江斜拉桥索塔空间应力有限元分析

宁波甬江斜拉桥是双塔四索面预应力混凝土叠合梁斜拉桥,由于两索塔相接在一起,两幅桥的受力呈现出耦合状态;且索塔塔顶部位通过混凝土板将两塔柱连接在一起,构成单箱三室的结构,该区域受环向预应力和斜拉索共同作用,受力状态异常复杂.有必要对索塔进行有限元仿真分析,分析结果为设计和施工提供重要参考依据.     

芜湖长江大桥索塔锚固区模型试验研究

芜湖长江大桥桥塔拉索锚固区为预应力混凝土箱形结构，无中间梁，索塔锚固区为单箱单室结构，拉索锚固区通过双向预应力平衡强大的拉索水平分力，受力十分复杂，为研究索塔锚固区应力分布状况，检验其抗裂性能，为设计提供科学依据，对芜湖长江大桥斜拉桥主塔锚固区段进行了足尺模型试验，并结合有限元分析，指出了索锚固区应力分布特点，介绍了该桥索塔锚固区模型试验的内容，步骤和方法，并将试验结果与有限元分析计算的结果进行了比较。     

柳州三门江大桥大体积混凝土温度控制技术

研究目的:通过模拟柳州三门江大桥主墩承台、墩身、索塔及主桥箱梁0#块大体积混凝土现场施工情况,以及考虑混凝土物理热学性能,仿真计算大体积混凝土内部温度及应力场.从而解决大体积混凝土在施工过程中由于内外温差过大而造成开裂的问题.以便为今后大体积混凝土施工提供借鉴.研究结论:通过对大体积混凝土温度控制技术的研究和计算分析,揭示了大体积混凝土的温度特征和变化规律,提出了大体积混凝土的温度控制标准.采用合理的混凝土配合比、适当的分层浇筑和有效的保温养护措施,可以保证主墩承台、墩身、箱梁0#块和塔柱实心段各层混凝土的内外温差控制在规定的范围内.     

南京长江第三大桥钢塔柱设计与加工

南京长江三桥钢混结合区置于索塔下横梁顶面。为避免涡激振动和驰振,通过10种切角方案和3种切角形式断面不同攻角情况下风洞试验对塔柱进行选型,并在塔端设置一组制振设备,以控制索塔架设过程中的振动。节段连接采用高强度螺栓。使用ANSYS程序进行结构有限元分析,对最不利的施工状态进行检算。在工厂制造板块和锚箱,在工地组焊钢塔柱节段,在桥位进行钢塔柱节段安装。通过焊接评定试验,确定焊接工艺和焊接顺序,采用大型数显端面加工落地铣镗床和精密测量设备,确保加工精度。     

独塔双索面曲线斜拉桥方案优化分析

围绕一座跨既有铁路编组场大桥方案设计,采用有限元方法计算分析独塔双索面曲线斜拉桥的受力特征,从桥塔高度、桥塔塔壁厚度、桥塔倾斜角等三个方面对桥塔受力进行了参数分析,从而找到优化主桥桥型方案的关键因素。结果表明:独柱式曲线斜拉桥桥塔在恒载作用下横向变形较大,桥塔曲线外侧边缘易出现拉应力产生开裂;塔高、塔壁厚度对塔柱应力状态均有一定的影响;索塔向曲线外侧适当倾斜能够改善桥塔横向变形,明显改善桥塔应力状态。     

塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥成桥状态力学参数研究

为了提高塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥的施工控制精度,为后续的参数识别和误差修正提供理论基础,以国内某矮塔斜拉桥为工程背景,通过计算比较各设计参数在成桥状态时对主梁线形、应力、成桥索力和主塔偏位的影响,分析各设计参数的敏感性。研究结果表明:主梁容重、拉索初张力、季节温差和索梁温差为主要设计参数,而混凝土弹模、日照温差和索塔两侧温差对成桥状态的影响较小,为次要参数。研究结果可为同类型斜拉桥的施工控制提供参考。     

高速铁路矮塔斜拉桥运营阶段收缩徐变效应分析

为探究高速铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥运营阶段收缩徐变效应规律,依托新建京沈高铁潮白河特大桥工程,借助有限元方法,以成桥阶段为基准,分析运营3个月至30年等时间段后,收缩徐变引起结构主要构件的变形和受力变化规律。研究表明：(1)收缩徐变引起主跨主梁下挠,有斜拉索锚固的边跨主梁上拱,无斜拉索锚固的边跨主梁下挠,桥塔有向主跨跨中方向变形的趋势;(2)收缩徐变作用下,主梁截面上下缘应力变化规律不同,塔柱和斜拉索内力均减小;(3)收缩徐变对结构变形和受力的影响呈现早期大、后期小和早期快、后期慢的规律,运营3年后,收缩徐变引起的结构变形和受力变化完成约80%,运营5年后,收缩徐变对结构的变形和受力几乎无影响;(4)非对称施工使结构运营期间的收缩徐变最大变形减小约20%,对结构后期运营无不利影响。     

一种新型斜拉桥索-塔锚固结构的设计研究

研究目的:某斜拉桥项目采用非对称独塔斜拉桥结构形式,索塔两侧拉索索力在施工阶段及成桥运营阶段差异较大,为有效解决这个问题,设计将交叉锚固形式与索鞍锚固形式相结合,在传统分丝技术索鞍基础上,索塔两侧单根钢绞线均穿过各自分丝管分别利用抗滑键锚固在索塔的相对一侧,每一根钢绞线均可作为一个单独的拉索系统,亦可以实现单根钢绞线换索。本文通过对该类型斜拉桥索-塔锚固结构进行研究,包括有限元计算分析及模型试验,为该类型索-塔锚固结构用于其他项目提供一些建议。研究结论:(1)与现有的索鞍锚固形式相比,该形式彻底解决了斜拉索在弧形索鞍处的滑移问题,可以满足桥梁索塔两侧拉索索力不同的使用需求;(2)可以根据索塔两侧不同的索力需求设置不同的拉索结构形式,达到降低拉索用量的目的;(3)与空心塔侧壁锚固形式相比,本索-塔锚固结构形式可以使混凝土索塔只受压不受拉,提高了结构的耐久性,而且可以简化索塔结构,达到为斜拉桥索塔"瘦身"的效果;(4)本索-塔锚固结构形式在中小跨径独塔斜拉桥中具有良好的应用前景。     

外包钢壳钢-混组合拱形索塔施工关键技术研究

集结大桥主塔为“鱼跃式”拱形索塔,采用外包钢壳钢-混组合结构,满足城市桥梁造型美学效果及结构受力需求。为满足施工需求,根据设计要求,施工中借鉴现有索塔拼装施工方法,总结出一套针对外包钢壳的钢-混组合拱形索塔塔吊法施工的钢壳节段安装技术、索塔线形监控技术、索鞍定位技术以及拱形索塔临时支撑工艺措施,可为今后类似异型钢-混组合桥塔采用塔吊法节段安装施工提供一套有效途径,为异型索塔拼装施工提供参考。     

斜拉桥超高索塔施工几何测量与监控技术研究

新建广州南沙港铁路西江特大桥跨西江主桥为(2×57.5+172.5+600+4×57.5) m混合梁斜拉桥,主跨600 m跨越西江。两个主塔设计采用H型塔,高度分别为208 m和200 m,塔柱施工采用液压爬模分节浇筑。本文重点介绍了西江特大桥H型索塔施工测量及监控相关技术,重点对劲性骨架精确定位、索导管精确定位、钢锚梁精确安装、塔柱倾斜度测量等方法进行了阐述,提出了索塔倾斜测量预偏、钢锚梁支撑转固结、实时应力自动监控的方法,以期为类似高塔施工测量提供借鉴。     

超高钻石型索塔“拉杆-撑杆”优化设计方法研究

甬江左线特大桥主桥为我国首座铁路混合梁斜拉桥,索塔采用钻石型,全高177.91 m。施工过程中,索塔下塔柱及中塔柱均处于长悬臂、大角度倾斜状态,若不采取适当措施,会导致索塔截面出现不良应力,并出现较大偏位,严重影响索塔后期施工及外观质量。为控制索塔在施工过程中的受力状态,建立施工阶段有限元模型,对索塔施工全过程进行模拟分析,提出一种"拉杆-撑杆"优化设计方法,对类似工程设计与施工具有一定的指导意义。     

钢锚箱索塔锚固区受力机理

根据苏通大桥索塔锚固区钢锚箱的实际尺寸进行有限单元计算分析和节段足尺模型试验研究。有限单元分析采用ANSYS程序,全面分析钢锚箱在荷载作用下的应力,得知钢锚箱中受力最大位置发生在侧面拉板靠下部的圆倒角处,钢筋混凝土结构的最大主拉应力出现在索孔出口下边缘处。节段足尺模型试验研究表明,钢锚箱实测最大应力位置与计算分析结果基本相同,但应力水平稍低一些;混凝土结构中拉应力较大的位置出现在斜拉索索孔出口、内壁倒角、侧壁内侧等处;剪力钉应力最大者是最外侧的几列,且表现为从外侧列向中间列逐渐减小;试验的顶推荷载水平分力约75.7%由钢锚箱侧面拉板和横隔板承担,竖向分力通过端板上的剪力钉与混凝土之间的相互作用传递到混凝土上。     

索塔承台大体积混凝土温度控制研究

由于索塔承台混凝土体积大,水化热高,导致内部温度、内表温差过大,很容易产生温度裂缝,因此有必要对其进行温度控制。采用线单元解耦算法对榕江大桥索塔承台混凝土不同浇筑方案进行数值模拟,分析浇筑厚度、冷却水及冷却水温度对混凝土温度、应力的影响,从而选择合适的浇筑及温控方案,并将现场实测数据与计算数据进行对比。研究结果表明:混凝土内部温度通常在浇筑后第3～4 d达到峰值,降温速率小于升温速率;通冷却水可降低最高温度3℃～4℃,且可增加混凝土降温速率;但降低冷却水温度对混凝土内部温度影响有限,且会增大混凝土内部应力;根据数值计算结果,承台采用分3层浇筑、冷却水温度为25℃的施工方案;实测承台第1浇筑层内部温度最大为65.8℃,内表温差最大为24.3℃,内部温度、内表温差和应力均未超过规范允许值,温控方案合理。研究成果对索塔承台大体积混凝土的浇筑及温控具有一定参考价值。     

徽水河大桥塔梁结合段构造优化研究

斜拉桥外倾H型塔柱与钢板组合主梁在塔梁结合处采用固结式连接,是一种构造较为复杂的斜拉桥塔梁连接形式。本文以芜黄高速徽水河大桥为依托,利用有限元分析和BIM模型分析方法,从受力需求和施工便利性角度对塔梁结合段的合理构造进行研究。结果表明,钢板组合主梁在塔梁结合段位置存在刚度突变,应在靠近结合面位置合理设置过渡加劲以实现应力平顺过渡,优化后的结合段局部受力状态良好;采用BIM技术准确模拟结合段范围内钢构件、钢筋、预应力空间位置,以主受力钢筋和钢构件保持连通为原则,精准确定钢梁开孔位置,保障了开孔质量与精度,解决了结合段钢结构及钢筋安装难题,最后提出合理的塔梁结合段构造形式。     

混凝土斜塔斜拉桥的结构设计与施工特点

正在修建的中山市板芙镇板芙二桥,是一座主跨102 m的混凝土有背索斜塔斜拉桥,这种新型桥梁结构的设计与施工具有一定的特殊性.在论述塔梁截面的选取、塔柱结构的形式、结构平衡与主塔倾角的关系之后,进一步分析结构的受力特点以及主边跨的施工工艺.分析表明:通过边跨填重可平衡主跨自重,且可以使结构受力最优状态与结构材料总支出最经济效果同时达到;边跨与主跨分别采用满堂支架与悬臂浇筑施工方案,这不仅使得结构在施工过程中受力合理而且也加快了施工进度.     

公轨共用大跨斜拉桥索塔锚固区节段试验研究

以上海长江大桥索塔锚固区为研究对象,采用1∶2.5缩尺模型试验与有限元数值分析相结合的方法,研究钢锚箱与混凝土组合结构索塔在不同索力状态下的受力特性和混凝土塔壁的抗裂性能,模型试验最大试验荷载340 t,达到实际结构设计索力的1.7倍。研究结果表明：试验荷载与实际结构设计索力相同时,钢锚箱有应力集中现象,尽管个别测点的应力超过了材料的设计强度,但钢锚箱整体基本表现为弹性工作状态,塔壁混凝土在横桥向外侧中心部位出现开裂,最大裂缝宽度为0.12 mm;试验荷载为实际结构设计索力的1.7倍时,索塔结构能继续承载,塔壁混凝土的最大裂缝宽度为0.25 mm,表明钢锚箱与混凝土组合结构索塔有很大的超载潜力。     

铁路斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能研究

新建杭州至温州铁路楠溪江特大桥主桥为(40.5+79.5+240+79.5+40.5)m双塔混凝土梁斜拉桥,考虑到大跨度铁路混凝土斜拉桥具有自身荷载重及疲劳活载大等特点,本桥采用了内置式钢锚箱型的索塔锚固形式来保证索塔锚固区受力的安全性与可靠性,通过对锚固体系构造与有限元计算分析表明:内置式钢锚箱型组合索塔锚固体系受力合理,传力途径明确;斜拉索水平荷载传递时各节段钢锚箱承担比例较高,较好地发挥了钢结构抗拉性能强的特点;索塔锚固区混凝土塔壁与钢锚箱构件各应力计算指标均满足规范设计要求,钢构件可通过工厂进行加工组装,施工质量得到保证,可为类似大跨度铁路桥梁设计提供参考。     

连续刚构桥施工过程中腹板裂缝检测与研究

研究目的:针对某大跨预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中腹板开裂的问题,对该桥主桥腹板所有裂缝进行全面检查,完成可查裂缝宽度、深度的检测。通过归纳总结裂缝的分布特征,利用有限元分析软件ANSYS建立开裂混凝土节段的空间模型,结合腹板开裂相关理论,分析腹板开裂的原因,探究裂缝分布规律。研究结论:(1)腹板两侧的裂缝基本对称于箱梁纵轴线,较多出现在腹板内侧,与腹板下弯束的布置位置、方向符合程度较高;(2)有限元分析结果表明,腹板下弯束及其锚固点周围的部分区域主拉应力超过混凝土抗拉强度设计值,且该区域基本沿预应力束分布;(3)该腹板裂缝属于主拉应力裂缝,过大拉应力主要来源于预应力束径向力、箱梁空间效应产生的次拉力以及锚固应力扰动区的横向拉应力;(4)设计者应重视箱梁横向应力和空间效应,必要时对复杂受力区域进行精细的局部分析,以保证主拉应力不超过限值;(5)本研究成果可为预应力混凝土连续刚构桥的相关设计及施工提供参考借鉴。