悬臂浇筑拱桥扣索索力优化研究

为保证拱桥悬臂浇筑过程中的施工安全以及成桥后拱圈受力满足合理状态要求,以四川攀枝花新密地大桥(主跨为189.9m的上承式钢筋混凝土箱形空腹式拱桥)为工程背景,采用ANSYS一阶优化方法,分施工优化和成桥优化2步对其扣索索力进行优化研究。利用ANSYS有限元软件建立该桥参数化模型,施工优化中以拱圈整体应力为目标函数,对施工过程中的扣索索力进行优化计算;成桥优化中分别以弯矩和偏心距为目标函数,并考虑活载效应的影响,对最大悬臂状态时的扣索索力进行整体调整。结果表明,优化后悬臂浇筑过程中拱圈的拉应力水平明显降低,保证了悬臂浇筑过程中拱圈的施工安全;成桥后的拱圈受力情况得到有效改善,使运营阶段的拱桥受力更为合理。     

基于MPGA算法的大跨径悬浇拱索力修正研究

基于MPGA算法理论,建立某悬浇拱ANSYS参数化模型并联合Matlab对扣索索力进行修正,并对比了索力、施工阶段拱圈截面应力及成拱后弯矩.对比分析结果表明:通过MPGA算法适当提高扣索索力初拉力值,可有效降低拱圈在施工过程中的截面最大拉应力,最大降幅可达21.3％,顶底板应力差值有不同幅度下降,截面应力分布得到明显改...     

模拟退火算法在悬臂浇筑拱桥索力计算中的应用研究

基于模拟退火算法理论,建立某悬臂浇筑拱桥参数化有限元模型,使用Matlab与Ansys联合求解施工阶段全局最优索力数值解。计算结果表明:修正后的索力较原设计索力普遍偏大,索力最大增量为563.8 kN,最大增幅为37%,在修正后索力作用下,拱圈节段截面拉应力峰值由4.73 MPa降低至1.72 MPa,降幅为63.6%;扣塔最大Von Mises应力为180 MPa,且大部分区域应力流分布平缓,无明显集中现象。     

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。     

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。     

沙坨特大桥施工控制参数敏感性分析

沙坨特大桥是一座采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥,其在施工过程中必须要保证主拱圈的变形与应力满足设计要求。为了减小悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工误差,本文利用有限元软件Midas/Civil进行建模计算,通过比较施工过程中各设计参数在成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈累计位移差值与截面上下缘累计应力差值,对各设计参数的敏感性进行了分析。结果表明:在悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工过程中,主拱圈混凝土容重、扣锚索索力对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较大,为主要设计参数;主拱圈刚度、扣塔刚度、扣锚索刚度对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较小,为次要设计参数。     

钢管混凝土拱桥施工控制原理与控制分析算法研究

介绍了钢管混凝土拱桥的施工方法与受力特点。就拱肋安装阶段的斜拉扣索索力、轴线线形控制技术、弦杆混凝土浇筑过程中拱脚截面混凝土应力以及桥道系施工等过程的施工控制原理及控制方法作了阐述，给出详细算法。首次提出用应力影响线作应力调整计算的方法，配合自编后处理程序，能方便地计算出弦杆混凝土浇筑过程中所需应力调整值，最后用一个实桥简要介绍算法。     

基于ANSYS的斜拉悬臂浇筑拱桥施工中的索力优化

将优化理论引入到斜拉悬臂浇筑施工拱桥正装计算中,以悬臂浇筑阶段拱圈的整体应力水平为目标函数,以扣索初始索力为设计变量,以施工阶段截面应力限制和安全索力为状态变量,利用ANSYS软件的优化分析功能,采用一阶分析法进行迭代优化.结果表明该方法优化效果明显,可有效改善施工阶段拱圈截面受力,具有一定的应用价值.     

考虑预应力的悬臂浇筑拱桥温度荷载效应下主拱圈受力行为研究

以某悬臂浇筑施工拱桥为研究对象,通过建立ANSYS有限元模型,研究温度荷载和预应力荷载耦合作用下拱圈截面应力变化规律。计算结果表明:拱圈截面应力与整体升/降温、顶底板温度差、扣索与混凝土主拱圈温差基本呈正相关关系,同时预应力可有效改善温度应力的分布规律。     

大跨径RC拱桥悬臂浇筑过程中临时预应力效应分析

本文基于应力指标控制法,分析了临时预应力对悬臂浇筑RC拱桥拱圈截面应力影响,计算结果证实了临时短束预应力可有效降低拱圈截面施工过程中最大拉应力水平,同时对预应力效应参数敏感性进行了对比分析,为该类桥梁跨径推至300 m级提供一种新的思路。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

考虑预应力的大跨径RC拱桥悬浇阶段关键参数影响效应分析

对比分析了预应力效应对悬臂浇筑拱桥施工过程中拱圈截面应力、变形、索力、塔偏及局部应力等关键因素的影响。计算结果表明:预应力效应可有效降低截面应力峰值,改善截面受力,同时在一定程度能增大拱圈刚度,减小扣锚索应力幅,预应力效应对塔偏没有显著影响,实际工程中可不考虑。     

钢箱提篮拱桥施工控制的关键技术研究

为了探讨大跨钢箱提篮拱桥施工控制的主要内容和技术难点问题,针对钢箱提篮拱桥施工控制的关键技术,提出一次张拉到位的思想方法确定主拱圈安装过程中的扣索索力和定位标高。应用扣索一次张拉到位的控制思想,对一座钢箱提篮拱桥实桥进行了施工控制计算,得出了合理的扣索索力和定位标高。通过与实测值比较验证了该方法是可行的和有效的。该方法可应用于采用斜拉扣挂施工工艺的其他拱桥的实际控制工程中。     

波形钢腹板矮塔斜拉桥施工过程力学性能分析

为指导波形钢腹板矮塔斜拉桥施工,对该类型桥梁的施工全过程进行力学性能分析。以(58+118+188+108)m的朝阳沟特大桥为研究对象,采用MIDAS/FEA有限元软件建立有限元模型,对其施工全过程进行计算。计算结果表明:施工过程中张拉悬臂顶板预应力束使主梁悬臂端轻微下挠,对悬臂施工主梁悬臂端竖向变形的影响远小于张拉斜拉索和浇筑梁段混凝土产生的影响;悬臂根部顶、底板应力在合龙束张拉时应力增量较大,应在施工中重点关注;斜拉索索力受施工阶段的影响不大,索力分2次张拉调整到成桥索力是合适的;矮塔斜拉桥桥塔和主梁刚度较大,两桥塔塔顶位移在悬臂施工过程中基本为0,顶推力作用下一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约5cm,另一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约4cm,可抵消后期运营中桥塔向跨中的偏位。     

基于最优化理论的特大跨悬臂浇筑拱桥施工阶段拱圈节段浇筑长度分析

基于最优化理论,以某拱桥悬臂浇筑节段长度为优化目标,建立了优化数学模型,并通过有限元软件ANSYS得到了最优数值解。计算结果表明:拱圈节段浇筑长度变化对索力峰值有较大影响,优化后索力最大增幅40.8%;同时,优化节段浇筑长度可有效降低施工过程中截面拉应力峰值,最大降幅15.34%,成拱后拱圈应力线更逼近于"一次成拱"状态。     

空腹式连续刚构桥施工过程受力特性分析

北盘江大桥主桥为(82.5+220+290+220+82.5)m的预应力混凝土空腹式连续刚构桥,其三角区下弦采用挂篮辅以扣索施工,上弦采用支撑于下弦顶面的支架现浇施工,后续梁段采用挂篮悬臂浇筑施工。为研究该桥在施工过程中的受力特性,建立全桥有限元模型,对临时扣索张拉及拆除、预应力张拉、后续梁段施工等工况进行计算分析。结果表明,由于梁段浇筑、扣索张拉、预应力张拉的影响,上弦支架部分应力集中;三角区扣索索力变化不大,基本上随施工进度递减;中跨合龙后,支架拆除对主梁及斜腿受力影响不大,扣索拆除使主梁及斜腿应力峰值有效降低。     

大跨度钢管砼拱桥索力计算与优化

以张花(张家界—花垣)高速公路古丈连接线唐家河特大桥为工程背景,采用MIDAS/Civil有限元软件的未知荷载系数法对大跨度上承式钢管砼拱桥扣索索力进行计算和优化,确定其合理的成拱线形和扣索索力,并对计算所得线形和应力进行分析。     

大跨度悬臂浇筑混凝土拱桥稳定性影响参数研究

拱桥是以承压为主的压弯构件,当主拱圈受到的荷载达到极限承载力时,拱桥往往会发生失稳破坏。对于采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥来说,其施工过程中的受力体系包括未浇筑完成的主拱圈、扣塔以及扣锚索。在悬臂浇筑过程中,结构的受力不断发生变化,因此有必要对施工过程进行稳定性分析。本文基于已建立的悬臂浇筑混凝土拱桥有限元模型,选取最大悬臂浇筑阶段,采用第一类稳定问题的有限元分析方法,通过参数分析,研究了不同混凝土强度等级、拱肋刚度、主拱圈混凝土容重、扣塔刚度、扣塔高度、扣塔钢材容重等参数对于施工过程稳定性的影响,结果表明:这些参数对沙坨特大桥施工过程的稳定性影响显著,在施工过程中应考虑这些参数的影响,同时为今后的类似工程提供参考借鉴。     

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。     

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥施工控制关键技术

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥为(140+336+140) m刚性梁柔性拱桥,主梁为三主桁双层板桁组合结构,采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋竖向转体”方案进行施工。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,进行施工全过程和成桥分析,基于无应力状态法开展施工控制。钢梁墩顶节间施工时,设置墩旁托架,利用浮吊拼装;对称悬拼期间,为保证纵向稳定性,采用水袋对边跨进行配重,利用扣塔分别张拉2对扣索以改善钢梁受力并调整钢梁线形;采用预降边支点、4号墩钢梁整体预偏,以及扣索索力调整等措施进行钢梁中跨合龙;拱肋竖转后,主要通过扣索完成拱肋合龙调位;拱肋合龙后,从中间向两边张拉吊杆。经实测,该桥钢梁合龙口相对高差在10 mm以内;拱肋合龙口轴向偏差最大2 mm,相对高差最大1 mm;吊杆索力与设计目标索力偏差均在5%内,满足施工控制要求。