多拱肋蝶形拱桥的稳定及其影响因素研究

多拱肋蝶形拱桥由于拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,拱肋的外倾角、矢跨比、含钢率等各种设计参数均会对该桥型的空间稳定性产生不同程度的影响。以太原市南中环主桥为背景,采用不同的方法对钢管混凝土拱肋进行模拟,并建立全桥空间有限元模型,深入研究了多拱肋蝶形钢管混凝土拱桥的空间稳定性及其影响因素,结果表明:主副拱肋的外倾角对结构稳定性的影响并不明显;存在一个理想的矢跨比值,使得结构的稳定系数最大,结构最为稳定;拱肋的初始缺陷会降低结构的整体稳定性;拱肋刚度的计算方法对稳定系数的影响也较大;增大拱顶附近截面的含钢率有利于增强结构的整体稳定性;拉杆等构件的刚度对结构的稳定性也存在着规律性的影响。     

拱桥悬浇扣挂施工中最大悬臂状态下的索力调整

为寻找合龙前的最合理扣索索力,将最优化理论与正装计算运用到拱桥施工至最大悬臂状态下扣索索力的确定与调整中,利用有限元分析软件ANSYS的单元生死和优化功能,编制了拱桥施工过程中的索力优化程序。该优化计算采用1阶分析法,将有约束问题通过添加罚函数转化为无约束问题,以成桥后的拱圈截面控制弯矩最小为目标函数、扣索索力为设计变量,对合龙前的扣索索力逐根调整获得理想成桥内力,并将其应用于实际工程。结果表明,该方法优化效果明显,可有效改善成桥后的拱圈受力,是拱桥施工过程分析的有效工具,具有一定的应用价值。     

大跨度悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥多目标索力优化研究

为实现对某库区大跨度悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的合理索力优化,基于多目标优化理论建立了该拱桥的索力优化数学模型,采用改进的多目标粒子群算法联合ANSYS参数化模型对其进行数值求解。计算结果表明：改进后的多目标粒子群算法对该拱桥的索力寻优模型具有良好的适应性,Pareto收敛前沿以较快速度逼近各目标函数最小值,输出的最优索力组合有效降低了各拱圈节段的峰值拉应力,改善了成桥状态下的内力分布,且在维持了合理拱圈线形的基础上进一步实现了对拱圈变形的控制。     

钢筋混凝土拱桥悬臂浇注施工模型试验设计与索力优化

以西昌~攀枝花高速公路上的白沙沟1号大桥为工程背景,进行悬臂浇注施工模型试验,模拟悬臂浇注施工全过程;建立平面有限元计算模型,采用应力平衡法进行索力优化。主拱合龙前,调整计算扣索力,并对合龙后的拆索顺序进行了设计计算。结果表明,拱肋施工过程中,采用二次调索进行悬臂浇注施工,拱肋控制断面的拉应力控制在1.5 MPa以内,结构受力是安全的;成拱后控制断面基本处于均压状态,内力分布是安全合理的。为模型制作提供了技术依据和理论指导,也为原桥的设计、计算提供了参考。     

蝶形拱桥主梁的非线性行为及影响因素分析

蝶形拱桥造型独特其主梁部分的非线性行为规律相对其他拱桥较为难掌握,传统未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用.在自编程序的基础上,全面分析了各种非线性因素下蝶形拱桥主梁部分的非线性行为并研究了外倾角、矢跨比、含钢率等设计参数的影响及规律.结果表明:拱肋单元的梁柱效应对主梁弯矩的影响是不利的,而主梁单元的梁柱效应能够有效地抵消这种不利影响;主梁弯矩的非线性行为规律相对挠度更加复杂;未加载侧边梁的影响系数受偏载距离的影响较大;各梁跨中挠度和弯矩的影响系数均随主拱肋外倾角的增大而增大;主拱肋含钢率和索拱平面间夹角对主梁非线性行为的影响可以忽略.     

蝶形拱桥主梁的非线性行为及影响因素分析

由于蝶形拱桥造型独特其主梁部分的非线性行为规律相对其他拱桥较为难以掌握,传统的未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用.在自编程序的基础上,全面分析了各种非线性因素下蝶形拱桥主梁部分的非线性行为并研究了外倾角、矢跨比、含钢率等设计参数的影响及规律.结果表明:拱肋单元的梁柱效应对主梁弯矩的影响是不利的,而主梁单元的梁柱效应能够有效地抵消这种不利影响;主梁弯矩的非线性行为规律相对挠度更加复杂;未加载侧边梁的影响系数受偏载距离的影响较大;各梁跨中挠度和弯矩的影响系数均随着主拱肋外倾角的增大而增大;主拱肋含钢率和索拱平面间夹角对主梁非线性行为的影响可以忽略.     

大跨径拱桥拱肋吊装过程索力仿真分析

大跨径拱桥的拱肋吊装是一个复杂的过程,为了保证施工过程中的安全、最终的成桥线形和受力状态满足设计和验收规范要求,需要对拱肋吊装全过程实施施工仿真控制.该文以南里渡大桥为例,采用MIDAS/Civil桥梁专业软件编制了仿真程序,建立了基于未知荷载系数的定长扣索法优化计算扣索索力的空间模型.计算结果表明该法既能得到满意的线形,且相对于其他方法能更好地模拟实际情况,计算出更接近实测的数据,又能大大简化施工工艺,缩短施工时间,减少施工风险.     

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。     

基于索力精准测量的桥梁调索试验研究

调索是索体系桥梁加固施工中的重要内容.以大同市开源街御河桥张拉调索施工作为调索模型试验,利用影响矩阵法进行调索施工.结果表明:Jacobi矩阵的计算方式能够有效控制索力张拉,使开源街御河桥成桥后全桥索力与线形均达到较理想的状态,减少人的主观干预,可应用于指导六景郁江特大桥的调索施工.     

无支架施工的系杆拱桥吊杆索力优化

本文结合蕴藻浜大桥施工过程,吊杆索力调整的计算和实施,采用平面有限元模型对其进行索力调整计算,探讨了吊杆调索方法及运用“桥梁博士”进行索力调整的方法,可为以后系杆拱桥的设计施工提供实用参考意义。     

基于影响矩阵法的斜拉桥成桥索力优化

介绍了斜拉桥成桥索力优化的影响矩阵法,运用大型有限元程序ANSYS中的优化模块,结合某独塔斜拉桥验证了这种方法计算合理成桥索力的可行性和有效性。计算结果表明,将影响矩阵法引入斜拉桥成桥索力的有限元分析中是可行的,可为类似桥梁的设计提供参考和验证。     

钢管混凝土拉索拱桥成桥索力优化研究

基于钢管混凝土拉索拱桥的受力特点,以拱肋恒载弯矩分布为控制目标变量,以斜拉索索力为控制优化变量,借助影响矩阵,确定钢管混凝土拉索拱桥的合理成桥索力。通过对已建成的天子山桥的计算分析表明该方法简单、合理、有效。     

斜塔斜拉桥合理成桥索力研究

斜拉桥是一种高次超静定结构,索力的大小对结构的受力影响非常大,确定斜拉桥合理成桥状态的关键问题是如何控制斜拉索在成桥时的索力。该文以厦门某座斜塔斜拉桥为例,运用几种调索理论进行调索,进行比选后确定了适合本桥的成桥索力。     

钢管混凝土拱桥吊杆施工技术优化研究

有吊杆参与的桥梁结构均存在结构线型调整与吊杆索力优化问题,吊杆张拉状况很大程度上可决定桥梁结构最终的外形和内力分布情况。以钢管混凝土拱桥吊杆施工优化关键技术为对象,研究吊杆施工初始张拉力的确定以及不同吊杆张拉顺序对成桥状态的影响。     

大跨拱桥吊装施工线形控制计算方法研究

针对大跨度拱桥缆索吊装施工线形控制计算中有关模型建立、确定目标控制线形和吊装过程模拟计算等问题进行了研究.分别考虑吊装系统中各构件之间相互作用的复杂关系及其对结构的影响程度,根据最终成桥线形,采用倒拆法确定目标控制线形;根据设计线形和所有恒载、活载变形,确定预制时的无应力长度.针对拱圈预制节段的两种不同安装方法,提出分别采用正装迭代法和刚性支承-弹性索法计算拱肋安装坐标及扣索索力.通过工程实例分析表明.两种方法计算的扣索索力很接近,但安装坐标相差很大.施工控制结果表明,采用本文方法进行控制的拱肋线形与设计线形吻合良好.     

基于 Midas 有限元下的大跨斜拉桥成桥索力优化

为了深化对大跨斜拉桥成桥索力优化问题的认识,根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则,阐述各类方法的求解思路与优化过程。大跨斜拉桥成桥索力优化,仅靠一种方法完成索力优化是不够精确的。通过论述斜拉桥合理成桥状态的基本原则,介绍了常用的几种成桥索力优化方法。首先选择最小弯曲能法获得初始索力,并使用影响矩阵法进行二次优化,对成桥索力状态进行叙述。基于大型有限元软件Midas Civil建立斜拉桥模型,以合理成桥状态为控制目标,对背景桥梁成桥索力进行优化。     

支架现浇系杆拱桥张拉索力调整计算

采用支架现浇施工的系杆拱桥,主梁落架后结构的边界约束易于模拟计算,该阶段下利于吊杆索力的调整计算。以主梁落架后实测索力为吊杆初始索力,该阶段下设计理论索力值为吊杆调整索力,采用影响矩阵计算方法,考虑张拉过程中主梁及主拱圈应力、位移的约束条件,同时兼顾实际张拉施工张拉次数及张拉顺序的要求,完成了南昌云飞路大桥吊杆张拉索力的调整计算。张拉完成后实测结果表明:采用该方法对吊杆索力调整张拉后,原索力偏差较大、全桥索力分布不均等情况大为改善,验证了该方法在实际工程中的有效性。同时,该方法可推广至其他索吊结构的索力调整计算中。