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。     

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。     

中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋吊装施工控制

广安官盛渠江大桥主桥为主跨320m的中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥,劲性骨架采用斜拉扣挂法施工,施工过程中扣索一次张拉到位。针对正装分析法和倒退分析法2种索力计算方法的局限性,为了精确计算扣索索力及节段安装预抬标高,使成拱线形接近理论线形,提出以成拱线形为控制目标的优化索力调整方法,利用MIDAS Civil 2015建立吊装阶段的全桥有限元模型,考虑切线位移对之后施工阶段的影响,以线形控制为主、索力控制为辅,分析该桥的线形、扣索和尾索索力、弦杆应力,并与实测值对比。结果表明:大桥的线形、扣索和尾索索力、弦杆应力的实测值与理论值符合度非常高,主拱线形及结构应力满足设计及规范要求。说明该优化索力调整方法是可行有效的。     

钢筋混凝土箱形拱桥施工控制

为使拱桥达到理想的成桥状态,结合岭兜特大桥工程,对采用预制拱肋、缆索吊装施工的钢筋混凝土箱形拱桥,利用结构有限元分析,根据倒装-正装计算法对施工过程中结构的受力特性和变形进行预测,施工控制中对主拱的应力、线形、扣索的索力等进行监测.结果表明:在拱肋吊装过程中拱轴线变化与计算一致,拱肋合龙后各控制点的实测高程与控制高程之差、轴线偏位均满足相关规范要求;主拱圈典型截面上的实测应力值与计算应力值接近;扣索实测索力与计算索力基本吻合,岭兜特大桥达到了理想的成桥状态.     

基于弹性-刚性支撑法的钢拱架预抬高值确定

钢拱架现浇主拱圈施工法是山区大跨径拱桥常用施工方法,施工控制的核心为拱圈现浇安全及拱圈线形,而钢拱架是保证拱肋安全和线形的重要结构,其预抬高值不仅关系到钢拱架的顺利合龙,也关系到主拱圈的成桥线形能否满足设计要求。文中提出基于弹性-刚性支撑法的钢拱架吊装预抬高值确定方法并应用于实际工程中,结果表明该方法能保证施工安全和精度。     

钢拱架裸拱线形及预抬高值迭代算法研究

大跨径拱桥主拱圈施工特别是缆索吊装钢拱架现浇主拱圈施工是一个复杂的过程。为保证施工安全,控制施工精度,需要精确确定钢拱架裸拱线形及其吊装过程扣索的控制索力。以某主跨108m的上承式钢筋混凝土拱桥为例,对缆索吊装钢拱架现测主拱圈的施工过程进行模拟,给出钢拱架裸拱线形及预抬高值的迭代算法及合理的扣索索力,对同类型桥梁仿真计算具有借鉴意义。     

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。     

钢管混凝土桁式组合拱桥施工过程主拱圈变形的影响因素分析

天子山大桥是世界上第一座钢管混凝土桁式组合拱桥,且主拱圈采用两端分段悬拼至跨中合龙的施工方法。该文在该桥1∶20的试验模型上,分5段对主拱圈施工过程进行了模拟。通过对试验结果的线性回归分析,得到了施工过程中斜拉索力和其他荷载对主拱圈变形的影响规律。     

悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工扣索索力控制

斜拉扣挂系统施工的大跨度钢筋混凝土拱桥索力确定通常分为拱圈施工阶段索力调整及合龙前2次调索2个步骤,而2次调索需在初始索力及拆索顺序确定后才能进行。以涪陵乌江大桥复线桥为工程背景,进行该类拱桥悬臂状态下索力初调及合龙前2次调索,斜拉扣挂施工中索力控制方法对同类型桥梁的设计计算具有一定的参考意义。     

CFST拱桥斜拉扣挂施工优化计算方法

针对现行的CFST拱桥斜拉扣挂施工优化方法计算过程繁琐、约束条件多、计算效率较低、各扣索索力均匀性较差、施工过程线形难以控制,难以满足工程施工要求的状况,提出并建立了基于"过程最优,结果可控"的施工优化计算方法。以合龙松索后各控制节点的实际位移与目标线形位移差为约束条件、各吊装施工阶段的拱肋控制点实际位移与目标位移差的平方和为优化目标函数,结合影响矩阵法建立CFST拱桥斜拉扣挂施工一次张拉扣索的施工优化计算方法。以在建主跨336m,拱圈分24节段的中承式CFST拱桥-马滩红水河大桥为工程依托,应用该方法进行斜拉扣挂施工控制时,具有约束条件少、索力均匀性好、施工线形好等优点。     

钢管拱桥落梁法施工钢箱梁的优化控制研究

为了解决钢管拱桥施工中的钢箱梁落梁问题,建立了梁-拱-索三控方法的优化模型,以主拱圈和主梁的线形状态以及吊杆索力三者与设计值相对误差之和为目标函数,钢箱梁顶升高度为设计变量,在施工阶段采用坐标轮换法和抛物线法进行求解,基于落梁法施工原理,以越南钢管拱桥-龙桥为工程实例,采用梁-拱-索三控方法对其落梁法施工控制进行优化研究,结果表明:主拱圈和钢箱梁的线形、应力的实测值与理论值变化趋势一致,主拱圈和钢箱梁的位移最大误差分别为18mm和23mm,最大应力分别为-127.60 MPa和-33.39 MPa,吊杆力误差均在10%以内,吊索索力分布均匀合理,采用梁-拱-索三控法优化后落梁法施工的钢管拱桥成桥内力、线形和索力具有较高的精度,满足规范要求,能够很好地应用在钢管拱桥施工中,可为同类型桥梁的高效施工提供借鉴和参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥安装线形控制方法研究

为解决大跨度钢管混凝土拱桥钢管拱架设过程中存在的索力偏差大、线形调整难、索力与标高不匹配等问题,提出"宁高勿低、宁静勿动"的线形控制原则和一种新的扣索索力计算方法。以某主跨360m铁路钢管混凝土提篮拱桥为例,对比新方法的计算索力与实际张拉索力的差异,研究各节段在架设过程中的线形变化及预抬高对节间焊缝宽度的影响。研究结果及实际工程表明,该线形控制原则和索力计算方法具有较高的索力计算精度,能够保证节段重量由缆索吊承载向扣索受力的顺利转换,满足成拱线形光滑的要求,且可实现扣索一次性张拉达到线形控制目的。     

大跨钢筋混凝土箱拱悬浇扣挂施工控制研究

斜拉扣挂悬臂浇筑工艺在中国钢筋混凝土拱桥施工建设中应用还较少.该文以贵州木蓬大桥为工程背景,对施工过程中的拱脚段现浇支架、扣塔、挂篮和锚固系统进行概述,重点对施工过程中的拱圈线形、截面应力、扣塔偏位、扣锚索索力的控制方法和控制参数进行分析研究,结合工程实践,对拱肋合龙成拱后的拆索程序进行探讨.     

苏拉马都跨海大桥主桥施工控制技术研究

根据苏拉马都跨海大桥主桥斜拉桥的结构特点和采用的施工方法,确定施工控制对策、施工控制内容,对施工过程进行结构分析,对施工全过程进行监测控制.该桥最终实现高精度合龙,达到了索力和线形双控,取得了较好的控制效果.     

重庆粉房湾长江大桥施工监控计算

为了对重庆粉房湾长江大桥进行施工监控,使该桥成桥线形及内力达到设计要求,采用MIDAS Civil有限元软件对该桥结构进行三维建模分析,计算施工过程中结构的内力及变形,并确定斜拉索的初张拉力及成桥索力.计算结果表明:施工过程中结构线形及内力均满足规范要求,成桥状态满足设计要求;短悬臂状态下以索力控制为主,长悬臂及合龙后以线形为主要控制因素;双悬臂施工时严禁单侧起吊主梁.     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

七都大桥北汊桥辅助墩合龙方案优化分析

七都大桥北汊桥主桥为五跨连续半漂浮体系叠合梁斜拉桥。为解决三向千斤顶调整墩顶梁段时操作空间受限及支架局部受力不能满足顶梁要求、辅助墩合龙前悬臂梁段起吊角度过大的问题,文中对原方案进行了优化,采用调整索力与线形,改变合龙段梁长,桥面吊机起吊墩顶梁段匹配的方式进行施工控制。结果表明,施工控制过程中结构的塔偏、应力、线形、索力在允许范围内变化,现场实测数据与理论计算结果相吻合,优化方案可行。     

大跨径上承式砼拱桥扣索索力计算与优化

以牛路河特大桥缆索吊装施工为依托,采用力矩平衡法、零位移法及弹性-刚性支承法计算扣索索力,并对计算结果进行施工仿真分析,结果表明弹性-刚性支撑法计算的索力更合理、更贴近实际施工过程,但局部阶段主拱圈截面拉应力超限;采用基于MIDAS/Civil中未知荷载系数的影响矩阵法进行索力优化计算,结果表明以优化分析法计算索力进行吊装,松索成拱后的线形与目标线形最接近且拉、压应力相对均匀,均在施工控制范围内。     

西宁河大桥拱肋安装施工方案分析

西宁河大桥主桥桥型方案为150m钢筋混凝土箱板拱桥。建立有限元模型对该桥主拱节段悬拼施工过程和1次成拱的成拱状态进行计算分析,模型拱肋成拱安装过程中,节段与节段、拱座之间的连接采用刚接,通过调整扣索达到合龙状态。计算结果表明,其最后成拱状态内力和变形状态与1次成拱的完全一样,成拱安装施工过程受力明确、结构安全,故该成拱安装施工方案是可行的。     

Determination and Optimization of Stay-cable Buckling Scheme for Mengdong River Bridge

为确保猛洞河大桥施工过程的安全、设计目标的实现、施工工序的简化,研究其拱圈施工的斜拉扣挂方案.基于考虑施工过程的平面杆系有限元法,以拱肋线形偏差(拱肋制作线形与拱肋合龙设计线形的偏差)等于0为目标,并令交于索塔同一高度处的扣、锚索水平分力相等,采用正装迭代法确定劲性骨架安装阶段的扣锚索张拉力;以拱圈应力满足规范要求为条件,用试算法确定主拱圈外包混凝土浇注过程的扣索索力初张值和调整值.在上述方案基础上,对骨架安装和外包混凝土浇注两个关键施工阶段分别进行关于拱肋线形和应力的参数敏感性分析,找出了灵敏度较大的结构参数,以便进行有针对性的控制.利用外包混凝土合龙状态的参数敏感性分析结果,对外包混凝土浇注过程中的扣索布置方案和完成后的拆除顺序进行了优化.