用神经网络分析估计斜拉桥的施工控制参数

结合一座三塔四跨预应力混凝土斜拉桥施工过程,进行用神经网络分析估计斜拉桥施工控制参数的研究。用神经网络分析估计斜拉桥施工控制参数的过程主要包括建立神经网络、计算训练样本、训练神经网络和网络仿真四部分。运用神经网络仿真计算进行斜拉桥施工监控的具体方法是,先计算当前施工状态的索力和标高,再预测下一节段的索力和标高。经过往复循环,逐一进行节段预测调整,从而指导斜拉桥顺利施工。通过对比该斜拉桥合拢后部分节段索力及主梁控制点标高的计算值和实测值可知,用神经网络分析进行斜拉桥施工监控的效果达到设计的理想桥梁线型和索力要求。     

非对称矮塔铁路斜拉桥塔梁施工监控研究

矮塔斜拉桥,又称部分斜拉桥,是近年来被广泛采用的一种桥梁结构形式。以天津西外环的津保铁路矮塔斜拉桥为工程背景,为确保施工的安全性,对其施工控制进行了研究。首先建立了津保斜拉桥的有限元模型,对结构稳定性和动力特性进行分析;其次建立了施工监测系统,对监测结果进行分析。分析结果表明,津保桥成桥后主梁线形与设计线形基本一致,主梁应力满足规范要求,斜拉桥成桥索力与设计索力基本一致,实时监测提高了津保桥按图施工的精确度。     

既有PC斜拉桥的主梁桥面线形调整实践

当PC斜拉桥运营一段时间后,主梁线形常常发生改变,此时通过索力调整来改善主梁线形是有效的技术途径之一.以国内某PC斜拉桥为工程背景,介绍了PC斜拉桥主梁线形调整的基本方法.对比分析当前结构状态与原桥竣工线形、索力等的差异基础上,确立了主梁线形调整的目标和索力调索幅度,利用平面杆系有限元计算分析拟定了调索方案,并提出了主梁线形调整的施工控制原则.监测结果表明,通过索力调整来改善主梁线形达到了预期目标,主梁线形调整兼顾了索力、主梁混凝土应力以及塔位的变化,保证了结构的安全.     

高铁大跨矮塔斜拉桥施工控制研究及应用

研究目的:为确保高铁大跨矮塔斜拉桥高效、高精度的施工控制,使结构安全可控,且成桥内力、线形及索力满足设计要求,本文以新建怀邵衡铁路沅江特大桥(90+180+90)m矮塔斜拉桥为工程背景,根据理论计算、结构力学特点及工程面临的问题和挑战,建立适用于该复杂体系的施工控制体系,重点开展参数敏感性分析以探明力学行为特点,并建立线形控制、索力控制、应力控制计算及数据分析处理方法。研究结论:(1)主梁变形及应力受梁体自重、预应力和斜拉索索力影响最大,混凝土收缩徐变和索梁塔温差均为影响成桥索力及塔偏的敏感因素;(2)与常规大跨斜拉桥相比,二者力学行为差异大;(3)理论及实践表明,采用的控制系统、计算分析处理方法确保了主梁线形平顺、应力安全可控、索力均匀,均符合规范及设计要求;(4)本研究成果可应用于类似复杂结构的施工控制。     

预应力混凝土连续梁拱组合桥吊杆成桥索力计算及影响因素分析

根据预应力混凝土连续梁拱组合桥的结构特点,充分考虑主梁的承载能力,提出基于指定截面应力法的吊杆成桥索力分步算法。根据主梁截面的应力控制条件,以总的吊杆索力最小为目标函数,采用数学规划方法初定吊杆索力,然后采用最小二乘法进行吊杆索力调匀,从而得到较为合理的吊杆成桥索力。应用该方法对宿淮铁路京杭运河特大桥主桥(62+132+62)m连续梁拱组合结构进行吊杆成桥索力分析,研究主梁截面尺寸、施工方法等对吊杆成桥索力、主梁预应力布置的影响。结果表明:随着梁高的增大,主梁参与全桥受力的程度随之增大,吊杆索力减小,拱肋负担的荷载也减小;施工方法不同,吊杆成桥索力和主梁内的预应力布置也不同,当主梁由悬臂浇注法改为支架现浇法施工时,吊杆的成桥索力增大,主梁在中支点截面处需配置的预应力钢绞线数量减小,在中跨跨中截面处需配置的预应力钢绞线数量增大。     

多塔斜拉-悬吊协作体系合理成桥状态确定方法

基于悬索桥挠度理论和斜拉桥索力优化方法,针对斜拉-悬吊协作桥的合理成桥状态,提出有限元迭代优化方法。该算法以既定的合理成桥状态为目标,首先应用悬索桥解析公式和斜拉桥刚性支承连续梁法获得初始成桥状态,接着利用零位移法通过迭代计算获得结构目标线形,再以弯曲能量最小为目标,指定各种约束条件,利用ANSYS优化模块中的一阶优化方法进行求解,最终获得目标成桥状态,求解过程中考虑各种几何非线性效应。建立3~6塔主跨为1 400m斜拉-悬吊协作桥的有限元模型,利用参数化设计语言(APDL)编制算法程序,进行算例分析。结果表明:悬吊部分与斜拉部分相互影响较小;主梁恒载弯矩在斜拉悬吊结合处有峰值,其它部位分布均匀;索塔以轴压为主,塔根弯矩接近为零;微调斜拉索索力,对斜拉部分主梁弯矩影响显著,对其它部分内力影响不大。     

鄂尔多斯市乌兰木伦河4~#大桥成桥静动载试验研究

鄂尔多斯市乌兰木伦河4#大桥主桥为主跨450 m的双斜塔双索面混合梁斜拉桥。为了检测桥梁结构的静力和动力性能,评定桥梁的承载能力,为工程验收提供科学依据,对该桥进行了成桥静动载试验,同时结合理论计算,就主梁和主塔截面应力、主梁挠度、主塔塔顶纵向位移、斜拉索索力和结构振动特性等进行了对比分析。试验结果表明桥跨结构设计合理,桥梁刚度和承载能力满足设计要求。     

弧长比例对曲线斜拉桥力学性能影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭矩作用,受力复杂,具有高度空间性。以某座主跨285 m混凝土Π形主梁双塔双索面曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥弧长比例(曲线斜拉桥曲线部分长度占全桥长度的比例,取值为[0,1])以探究弧长比例变化对结构受力性能的影响规律,主要研究对象包括主梁应力、内力、挠度以及支座反力等。研究结果表明:弧长比例对主梁轴力、剪力影响较小,相对于直线斜拉桥,变化不大于5%,可按直线桥进行计算;弧长比例在不同区间变化对主梁弯矩和扭矩的影响呈现不同趋势。研究成果针对弧长比例这一参数对曲线斜拉桥提供设计建议,为道路选线及桥梁设计提供参考依据。     

梁拱组合桥吊杆力优化及工程应用

吊杆是梁拱组合桥梁主梁和拱肋之间的传力构件,吊杆内力对主梁和拱肋协作受力合理与否起着关键性作用。以包西铁路跨黄延高速大桥主桥的简支梁拱组合桥为工程背景,运用已经在斜拉桥索力优化领域比较成熟的影响矩阵法原理,以结构应变能最小为优化目标对成桥吊杆力进行优化,最终取得了很好的优化效果,进一步证明了影响矩阵法在梁拱组合桥吊杆力优化中具有很好的应用效果。同时本文的优化计算方法也为同类桥梁的优化问题提供了参考。     

斜拉桥双边混凝土主梁+钢横梁组合结构下行式牵索挂篮施工技术

广西壮族自治区贵港市青云大桥主桥为(46+88+280+88+46) m的"鱼"状双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,上部结构设计为双边混凝土主梁+钢横梁+预制桥面板的新型组合结构,边主梁外侧增加了4. 5 m宽的薄壁翼缘板,带翼缘板的该种组合结构梁体为世界首例,常规的上行式牵索挂篮不能适应本桥悬臂浇筑施工。本文结合青云大桥主桥施工实践,介绍了双边混凝土主梁+钢横梁组合结构悬臂施工的下行式牵索挂篮设计及施工工艺,成功解决了斜拉桥带宽薄翼缘板混凝土边主梁悬臂浇筑施工难题,对今后类似主梁结构桥梁施工提供借鉴。     

佛山东平水道公轨两用斜拉桥结构设计及关键技术研究

佛山东平水道桥为主跨260 m公轨两用独塔斜拉桥,主桥范围内轨道交通和公路同层布置,桥面布置为双线轨道交通+六车道公路+两侧人行道,桥面总宽46.5 m。主梁采用等高度钢-混凝土混合主梁,主塔采用“A”形,为墩-塔-梁固结体系。对该桥结构形式、设计关键技术和动力性能进行研究,建立斜拉桥整体和局部有限元模型,通过理论分析方法对斜拉桥结构和力学行为进行研究,重点进行全桥静力计算、竖向刚度限值研究、钢桥面板受力分析和剪力滞系数分析。开展节段和全桥模型风洞试验,对该桥进行风-车-线-桥耦合振动分析,保证车辆运行平稳性良好。研究结果表明,该桥刚度、强度、稳定和舒适性均满足规范要求。     

钢桁梁斜拉桥成桥索力优化的实用算法

根据影响矩阵原理对斜拉桥3种成桥状态(塔直梁平状态、塔梁弯曲能量最小状态和塔直中跨梁平状态)索力进行计算。分析表明,塔直中跨梁平状态能更好地在保证索力分布均匀的同时使得塔梁变形趋于最小。在塔直中跨梁平状态的基础上,本文提出一种简单实用的成桥索力优化新算法,该算法可避免常规计算时大型单元内力矩阵的计算和提取,无需编程。利用该算法对某铁路钢桁梁斜拉桥进行分析计算,通过与设计成桥索力的比较,证明计算结果的准确性;同时,基于对称原则将索力求解模型进一步简化后,有限元分析时可省略主塔建模过程,仅以主梁、拉索为分析对象便可快速得到一组准确可靠的对称索力。实桥验算结果表明,当拉索布置关于主塔对称时,对于钢箱梁斜拉桥该算法也具有很好的适用性。     

高速铁路斜拉桥上无缝线路纵向力研究

采用带刚臂的梁单元模拟桥梁,用非线性弹簧模拟线路纵向阻力,并采用相关文献试验结果进行验证。以该模型为基础,建立塔-索-轨-梁-墩-桩的斜拉桥整体空间有限元模型。以沪昆高速铁路某(32+80+112)m槽型截面单塔斜拉桥为例,对斜拉桥上无缝线路纵向力传递规律进行分析;计算纵向力对斜拉索和塔墩影响;探讨桥梁截面形式、线路纵向阻力模型、斜拉桥约束方式、主梁和拉索温度变化、风压以及钢轨伸缩调节器设置位置等设计参数对纵向力影响;提出相关取值建议。     

快速铁路大跨连续梁桥施工监控及控制体系研究

为保障特大跨度预应力连续梁桥结构安全、几何线形平顺,成桥各安全控制指标满足设计要求,以新建怀邵衡铁路沅江特大桥(60+100+60)m预应力混凝土连续梁桥为工程依托,根据理论计算及结构特点,构建快速铁路大跨连续梁监控体系,重点进行参数敏感性分析,建立线形及应力监控系统,数据计算、分析和处理方法。理论研究及工程实践表明:混凝土容重和预应力效应为影响线形和内力的关键因素,其次是混凝土弹模和收缩徐变,施工中需加强对这些参数的控制及识别;采用的计算方法和监控手段确保了该桥主梁线形平顺和受力安全,合龙口精度、主梁线形和应力误差均满足规范要求,结构安全可控、工作状态良好。     

拱桥成桥状态下吊杆索力优化

衡量刚构与拱组合体系系杆拱桥的标准之一是查看其成桥状态下内力分布与其大小。成桥在恒、活荷载的作用下拱肋与主梁所承受的弯曲应力小且均匀,此时方能称为合理的成桥状态。关于拉索索力优化的方法和理论大多以斜拉桥为研究对象。在借鉴斜拉桥索力优化的基础上,通过有约束的最小能量法,建立适用于吊杆索桥的优化模型以及约束的表达式,并结合工程实例来研究系杆拱桥成桥状态的吊杆索力优化。     

津保矮塔斜拉桥空间分析研究

研究目的:拟建津保铁路子牙河特大桥主桥上部结构采用有砟轨道(84+56+32)m矮塔斜拉桥,鉴于该桥的不对称性和受力复杂等特点,本文旨在通过空间静力计算、动力特性分析、稳定性分析、拉索应力幅以及不平衡索力计算、局部应力分析、抗震性能分析等,以验证该桥在整体结构及局部构造上的安全可靠性。研究结论:(1)在列车荷载及温度作用下,主梁横、竖向变形较小,结构具有足够的刚度;(2)主梁各截面的应力及强度安全系数均在设计规范要求的限值之内;(3)斜拉索的强度安全系数为2.75,分丝管索鞍两侧环氧砂浆抗滑移安全系数大于3.0,具有足够的安全性;(4)主体结构弹性屈曲稳定系数大于5,结构稳定性满足规范要求;(5)本桥满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。     

基于桥梁健康监测系统的斜拉索损伤识别

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件。斜拉索的锈蚀、断丝等损伤必然导致索力、主梁线形及结构内力状态的改变,威胁结构的安全。在介绍目前国内外先进的索力及挠度监测方法之后,以一座独塔斜拉桥为例,采用拉索损伤敏感性分析方法,探讨基于主梁挠度及索力监测的斜拉索损伤识别方法的具体应用及其适用性。     

超宽桥面部分斜拉桥主梁线形控制分析

研究目的:为较好地控制超宽桥面的线形,研究超宽桥面部分斜拉桥主梁线形控制系统,分析影响主梁挠度变化的因素及全桥合龙后高程理论值与实测值存在偏差的原因,取得现场实测数据以修正计算模型参数。研究方法:以基于最小二乘法的误差控制理论为基础,结合柳州三门江大桥施工特点,运用有限元分析软件建立线形控制模型,通过实测数据与理论计算结果确保桥梁线形施工质量。研究结论:超宽桥面部分斜拉桥主梁结构变位及高程变化特点与预应力混凝土连续箱梁相接近;采用现场实测数据修正计算模型参数,达到理论计算模型与实桥相吻合,保证了主梁的安全施工;施工中要实时监测挂篮变形,并根据梁段重量对预抬量进行适当调整。     

武广高铁王灌冲大桥施工监测技术

大跨度高速铁路预应力混凝土连续梁桥有其自身的结构特点和施工技术,结合武汉至广州客运专线中最大跨径的预应力连续梁桥-王灌冲大桥工程实例,探讨了高速铁路预应力混凝土连续梁桥的的施工监控。根据有限元理论计算和施工过程中对主梁的测试,使用灰色预测控制理论对高速铁路预应力混凝土桥梁进行高程偏差调整和预测,综合确定主梁施工的立模标高,为大跨度高速铁路预应力混凝土桥梁的安全施工和合理成桥状态提供技术依据。     

武汉市杨泗港快速通道转体斜拉桥设计

武汉市杨泗港快速通道转体斜拉桥为我国首座半漂浮体系独柱塔转体斜拉桥,孔跨布置为(40+88+252+88+40) m。主桥按双向八车道设计并考虑两侧设置人行道,转体质量约1. 75万t,转体半径124 m。主梁为整幅钢箱梁,采用中央双索面,桥塔为独柱形钢筋混凝土结构,斜拉索采用高强度平行钢丝。对主桥地理位置、桥型方案选择、结构设计构造及计算分析进行详细阐述,使用有限元软件对主桥进行整体静力计算、转体结构计算、抗震分析及稳定分析。计算结果表明:本桥各构件受力良好,结构安全可靠,桥梁具有良好的静动力性能。独柱宽幅中央索面转体钢箱梁斜拉桥具有良好的经济性和美观性,可为上跨铁路桥梁桥式方案提供借鉴并可进一步推广。