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.     

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。     

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。     

大跨度钢管混凝土拱桥施工优化分析

目前,大跨度钢管混凝土拱桥较多采取无支架缆索吊装悬拼法施工,通过将拱肋分段预制再悬臂拼装的方式形成主拱,其最终结构的形成要经过一系列结构体系的变化。在施工时,扣索索力大小直接关系到拱肋成拱线形和最终受力状态,因此索力计算十分重要。在拱肋合龙之后要灌注钢管内混凝土,而灌注顺序对成桥后结构受力及施工中的结构稳定性有较大影响。该文以唐家河大桥为工程背景,采用桥梁结构有限元软件Midas/Civil建立空间有限元模型,基于一次张拉扣索的思想,运用弹性-刚性支撑法和基于影响矩阵的未知荷载系数法对扣索索力进行计算和优化分析,对比合龙线形偏差发现优化算法合龙精度更高。对不同灌注顺序进行对比分析,发现较为合理的灌注顺序为先内侧下弦管,再内侧上弦管,然后外侧下弦管,最后灌注外侧上弦管。     

基于分段悬链线和索力连续算法的缆索吊装系统准确计算

介绍根据重载跨中垂度,采用分段悬链线算法,进行缆索吊装系统重载线形计算,并在重载无应力索长已知的情况下,采用分段悬链线和索力连续算法,进行缆索吊机空载线形和施工阶段准确计算方法;同时介绍了采用影响刚度矩阵法进行分段悬链线水平力、竖直力修正和采用滑移刚度法对滑移索塔顶索端力进行修正的方法。     

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.     

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。     

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。     

跨运营线高速铁路拱塔斜拉桥上部结构施工控制关键技术

新建常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路桥为(32.7+90+90+32.7) m空间双索面钢拱塔钢-混结合梁斜拉桥，以18°小角度跨越既有高铁运营线路。该桥采用先拱后梁方案施工，其中，桥塔采用先竖转再跨线平转法施工，钢主梁采用拖拉法跨线施工。为确保成桥线形和应力满足设计要求，采用MIDAS Civil软件建立有限元模型，对拱塔竖转与跨线平转、钢主梁跨线拖拉、斜拉索张拉及混凝土桥面板浇筑进行施工模拟，提出拱塔顶推力及无应力线形、钢主梁临时扣塔结构与扣索力、混凝土桥面板分段施工、斜拉索三次张拉等控制技术，并将施工中拱塔与主梁的实测应力、线形与理论值进行对比分析。结果表明：拱塔转体施工过程中，拱塔线形与应力实测值与理论值吻合良好；钢主梁拖拉合龙精度控制良好；混凝土桥面板浇筑、斜拉索张拉后，主梁和拱塔的应力、线形实测值与理论值误差均在合理范围内，桥面标高满足无砟轨道铺设精度要求；铺轨后，拱塔和主梁的线形与应力、斜拉索索力等各项指标均良好，大桥整体施工控制精度良好。     

大跨度钢筋砼拱桥扣索索力计算分析

大跨径混凝土箱型拱桥采用缆索吊装施工时通常采用分段吊装的方法,拱桥整体结构的形成要通过一系列结构体系的变化。大跨度钢筋混凝土拱桥缆索吊装施工时,扣索索力的大小直接影响到拱桥最终的受力状态和成桥线形,因此,索力大小的计算已成为拱肋安装的重要内容。以某大桥为工程背景,采用大型桥梁结构有限元软件Midas/civil建立空间有限元模型,并进行正装计算分析,针对某大桥拱肋吊装过程中扣索索力、应力的控制,计算各个阶段的索力,内力以及拱肋的强度,并将计算值与设计值、实测值进行对比。结果表明实测值与计算值相差不大,误差在容许范围内。     

杭台铁路椒江特大桥主桥施工监控

杭台铁路椒江特大桥主桥为主跨480 m的双索面、双主桁钢桁梁斜拉桥,主梁采用边跨顶推、中跨悬臂吊装的总体方案施工.为使成桥线形、结构内力满足设计要求,保证主桥施工过程安全,根据总体施工方案,采用M IDAS Civil软件建立主桥施工过程计算模型进行结构正装计算分析;根据无应力状态法,中跨悬臂吊装阶段按照"线形控制为主...     

青海哇加滩黄河特大桥施工控制

青海哇加滩黄河特大桥为主跨560m的双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,其主梁采用双悬臂拼装架设,并采用单节段拼装浇筑法施工。为提高主梁架设效率、缩短工期,提出一种优化方案——不增加斜拉索张拉次数的两节段拼装浇筑法。为指导施工,使成桥后内力和线形满足设计要求,采用有限元软件MIDAS Civil建立全桥模型,利用正装迭代法对优化方案进行全过程施工及合龙控制分析。结果表明:施工过程钢梁最大应力212.2 MPa,桥面板最大拉应力1.42MPa,斜拉索最小安全系数2.31,塔柱最大拉应力1.6MPa,均满足规范要求;主梁合龙精度控制在3mm内;成桥后索力偏差最大值6.8%,索力均匀,主桥线形误差均在±56mm内,桥梁线形平顺。     

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。     

秋浦河双塔双跨结合梁悬索桥施工控制方法研究

秋浦河桥主桥为双塔双跨结合梁悬索桥,结构形式新颖,主梁成桥状态内力与施工工序高度耦合,施工控制难度较大。由于主梁采用了自重较轻的钢混组合结构,成桥状态吊杆内力和空缆线形对主梁重量参数较为敏感;在主缆架设过程中,考虑到吊索可调整长度小、温度影响大等因素,采用解析方法动态精确计算不同温度下基准索股的架设线形,并对一般索股线形进行了严格控制。因桥塔高度较矮,自重产生的初始压应力小,主梁吊装过程中容易在桥塔中部的截面变化部位产生拉应力,结构体系转换过程非常复杂。针对上述控制难点,对钢梁制作线形以及吊装方案进行了反复调整与优化,提出了较为合理的主梁吊装方案,确保了主梁架设过程中桥塔的安全。     

重载下刚性基层沥青路面的力学响应分析

应用APBI程序,建立计算模型,采用弹性层状体系理论,对重载下刚性基层(CRCP)沥青路面的力学响应进行了分析,探讨了重载作用下刚性基层沥青路面的应力分布及其影响因素。研究结果表明:路表位于车轮外侧有数点受到垂直于行车方向的拉应力,路表最大剪应力的位置出现在轮胎边缘附近,在拉应力和剪应力的共同作用下行车带轮迹边缘附近容易出现平行于行车带自上而下的裂缝;刚性基层路面拉应力主要由刚性基层承受,随着结构层所受荷载的增加,层底拉应力显著增大;高温下车辆制动时产生的水平力对剪应力的影响很大,当紧急制动时路面最大剪应力比不考虑水平力时增大接近150%,易产生剪切破坏。     

钢管混凝土拱桥拱肋吊装时扣索索力分析计算

钢管混凝土拱桥的施工方法以缆索吊装法为主,扣索索力值的大小对成拱线形有着至关重要的影响。文中对扣索索力进行了静力平衡法和积分查表法2种方法的实例计算,并对计算结果作了分析与比较。从而得出静力平衡法产生误差的主要原因是模型简化,并分析了对扣索索力成桥线形的影响。     

基于有限元分析的宽桥面异型钢拱塔关键施工技术研究

淮安市京杭运河淮海路大桥改建工程采用单塔斜拉桥方案。桥塔为椭圆形的异型钢拱塔结构,左右塔肢如同人步行的两条腿交错布置,且左右旋转对称。受现场条件限制,桥塔各异形节段只能采用大型履带吊单钩吊装。桥塔施工存在起吊后姿态调整困难、安装过程中节段自重不利影响及极端气候不利影响等诸多问题。为解决单钩起吊后节段姿态控制的难题,采用有限元法对桥塔各异形节段进行吊装过程分析;为了控制异形塔在施工过程中的应力和变形及极端气候下的力学特性,采用ANSYS软件建立异形塔和支架的有限元模型,分别对悬臂拼装法和支架法施工时塔的应力及线形进行了分析。研究结果表明:基于有限元法精确计算出各节段的重心,通过模拟吊点的三维坐标确定吊装时钢丝绳的长度能实现对异形节段单钩吊装姿态的有效控制;采用支架法方案能有效地控制桥塔的应力和线形,并能有效地抵御当地极端天气因素。该项目桥塔已顺利建成,合龙后桥塔线形及应力均符合设计要求。     

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.     

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。