钢管混凝土拱桥吊杆张拉方案比选

邢汾高速公路沙河特大桥主桥为主跨146m的下承式钢管混凝土拱桥,吊杆采用无应力状态法施工。为确定该桥吊杆张拉顺序,保证张拉过程安全,提出了4种吊杆张拉方案(1由两端拱脚向拱顶对称张拉;2由拱顶向两端拱脚对称张拉;3由1/4拱肋和3/4拱肋处向拱脚和跨中对称张拉;4吊杆分3批张拉),采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行仿真计算,分析4种方案的吊杆成桥拉力、拱肋位移、拱肋核心混凝土应力、拱脚水平推力。结果表明,方案4的成桥拉力与设计成桥拉力最为接近,拱肋线性良好,拱肋截面处的混凝土压应力变化均匀,未出现较大的压应力,对拱脚水平推力影响较小。因此,选择方案4施工,在实际施工中,桥梁无需二次调索,加快了施工进度,节约了施工成本。     

异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术

为了研究钢管拱桥吊杆张拉过程中主拱会产生扭应力和拉应力的问题,采用理论联系实际的方法对异形钢管拱桥吊杆分级不对称张拉施工技术进行研究。结果表明,合理确定单级张拉力的大小及张拉顺序对控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力有明显效果。以章江大桥吊杆张拉为工程依托,因同组吊杆张拉空间位置重叠,不得不错位张拉,由此在张拉过程中钢管主拱会产生扭曲应力,且拱脚部分区域混凝土可能会产生拉应力,根据建模计算,确定单级张拉力的大小及张拉顺序以控制主拱扭曲应力和拱脚混凝土不出现拉应力,根据单级张拉力的大小再确定分级数。通过优化施工方法并分解施工步骤以达到节约成本,保证安全质量为目的,对章江桥吊杆进行分级不对称张拉施工。该施工方法是一项具有较高技术难度和创新价值的技术工作,通过对特殊复杂结构的分析将施工流程再次分解,以降低施工成本和施工难度,对同类型多次超静定预应力结构施工有指导借鉴意义。     

支架现浇系杆拱桥吊杆张拉方案优化

系杆拱桥的吊杆张拉顺序和施工索力对结构内力以及变形影响较大,为确定合理吊杆张拉方案,保证施工过程中结构内力满足规范要求且分布均匀,避免过大的内力突变,结合中承式钢管混凝土系杆拱桥工程实例,提出7种吊杆张拉方案,引入“峰态系数”评价指标,对比分析不同吊杆张拉方案下结构内力的变化情况,并探讨各方案的优劣。结果表明：各方案的成桥内力和索力相差较小,对施工阶段的桥梁内力影响较大;其中,对称依次张拉方案施工方便,但施工过程中局部位置(如拱脚、拱顶、1/4拱肋)内力变化明显,会出现较大的峰值,影响施工过程中的结构安全;对称间隔张拉方案会使结构受力状况改善,内力峰值减小,但整体趋势基本不变;而对称交替张拉方案的结构内力分布均匀,没有较大突变,不会出现明显的峰值,使桥梁施工过程的安全更有保障。     

V型刚构连续梁组合拱桥吊杆张拉过程仿真分析研究

V型刚构连续梁组合钢管混凝土拱桥是一种内外超静定结构,施工过程复杂,随着施工过程结构不断的发生着体系转换。吊杆张拉过程也直接影响吊杆的最终成桥索力和结构的成桥受力状态。通过对年楚河特大桥主桥V型刚构加拱组合结构吊杆施工过程有限元仿真模拟计算,研究了该桥吊杆采用一级张拉和多级张拉对结构变形、受力的影响。考虑该桥的实际情况提出针对该桥的吊杆张拉施工过程。     

大跨度单肋拱桥吊杆张拉过程分析

采用Midas/Civil有限元软件建立干沟桥平面有限元模型,运用无应力状态法对拱桥的吊杆张拉顺序、张拉次数及张拉时机进行了对比分析计算,得到了较为合理的2轮张拉的吊杆张拉方案,并成功运用到施工控制过程中.     

钢箱系杆拱桥吊杆张拉顺序方案研究

为确定某淮河大桥右汊航道桥(钢箱系杆拱桥)的吊杆张拉顺序,提出3种吊杆张拉方案,采用MIDAS/Civil建立全桥有限元模型,使用倒拆分析法对比分析3种方案下的吊杆张拉控制力和结构内力。结果表明,从中拱对称向两边拱交替张拉的初始控制力良好,拱肋受力更均匀合理,推荐选择该方案进行施工。     

大跨度钢管混凝土桁拱桥拱脚外包段受力分析与优化设计

为研究大跨度钢管混凝土拱桥拱脚结构的复杂构造和受力问题,该文以一座主跨为280 m钢管混凝土桁拱桥为背景,采用Midas/FEA建立基于拱脚和桥面板与钢横梁详细组合单元的全桥模型,详细计算了外包混凝土拱脚结构各构件在恒载和最不利车道荷载作用下的应力响应规律,分析了外包混凝土对拱脚各构件的受力影响。进一步对比分析了加大拱脚钢管混凝土构件直径和加厚拱脚外包钢管壁厚两种优化方案对无外包混凝土拱脚各构件的受力影响规律。计算结果表明:①外包混凝土可有效减小拱脚各构件的应力;②对于无外包混凝土拱脚结构,拱脚下弦杆是控制设计的关键;③增加钢管混凝土拱脚上下弦杆的管径和外包钢管壁厚均可有效减小无外包混凝土拱脚下弦杆的应力;④考虑施工效率和成本,实际工程中建议采用增加钢管壁厚的无外包混凝土拱脚设计方案。     

中承式集束钢管混凝土拱桥的加固设计研究

针对某中承式集束钢管混凝土拱桥的维修加固,结合桥梁病害检测和数值仿真结果,提出了3种桥面系改造加固方案。多方比选的研究结果表明,若不考虑管芯混凝土收缩,拱肋应力偏小,而管芯混凝土压应力偏大,拉应力偏小;采用支架灌注的方法可减小拱肋应力,但会增大管芯混凝土压应力,减小管芯混凝土拉应力;方案2通过将桥面系更换为钢纵、横梁格构体系、更换吊杆可有效改善原拱桥结构受力,提高了结构承载能力。本研究可为同类桥梁加固改造设计提供参考。     

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。     

刚性系杆拱桥吊杆张拉力迭代计算方法与张拉方案对比研究

为研究吊杆张拉力,确定高效计算方法,现以某主跨106 m的刚性系杆拱桥为工程案例,基于数值迭代理论,将非线性问题化为一系列线性问题,提出以单一指标控制的迭代计算方法。通过对比5种不同张拉方案的迭代次数和吊杆张拉安全储备,提出最佳张拉方案,并与实测吊杆力数据进行对比,验证算法可行性。结果表明:不同的张拉方案,均可得到满足工程精度要求的成桥吊杆力,但各方案的吊杆张拉安全储备差异性较大,故推选迭代次数较少、张拉安全储备较高的方案为最佳张拉方案;迭代计算方法适用范围广,算法原理浅显,方便施工技术人员的具体操作求解,可作为拱桥吊杆张拉力的优化方法之一;结合实测数据,成桥实测吊杆力与设计吊杆力的最大偏差为7%,满足规范控制要求,证明本算法可用于现场的施工指导。     

南京小龙湾混凝土自锚式悬索桥吊索张拉过程研究

不同于地锚式悬索桥,自锚式悬索桥先梁后缆的施工方式,使其张拉过程具有显著的可优化性。依托小龙湾自锚式悬索桥工程实例,对自锚式悬索桥张拉过程控制原则、控制目标进行了分析,在满足桥梁结构受力安全的前提下,尽量减少接长杆数量、索鞍顶推次数、千斤顶数量和张拉批次,以较少的人力物力财力和时间来完成吊索张拉方案。建立有限元模型,模拟分析小龙湾大桥张拉全过程,根据吊索张拉安全系数、桥塔及加劲梁允许最大压应力、最小拉应力等指标,提出适用于该桥的张拉控制方案。对比分析了成桥状态与张拉过程中吊索的最大索力,发现在跨中14~16号吊索索力较成桥状态索力有所增加,但均能满足张拉过程吊索安全要求。对吊索张拉过程中桥塔及加劲梁的应力变化规律进行了总结,发现在张拉14~17号吊索时,桥塔、加劲梁等混凝土构件应力发生显著变化。     

基于伸长量的影响矩阵法在提篮拱桥调索中的应用

以洛阳市伊川县滨河新区一座提篮拱桥方案为例,对其吊杆张拉的施工监控流程进行分析,探讨了影响矩阵法针对此类桥梁二次调索的实际应用。通过对拱桥吊杆张拉、调整过程的计算分析发现,采用影响矩阵法并以各吊杆伸长量为主要控制参数,可以较好地指导实际调索工作,其主要优势有:可不计张拉顺序,简化计算及现场操作;避免调索过程中温度变化的影响;减少总体张拉批次,提高调索效率。分析结果可为一般呈线性结构的提篮拱、系杆拱的调索工作提供参考。     

钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析

针对钢管混凝土拱梁组合桥在整体架设过程中,钢系梁稳定性差、混凝土系梁需配置较多预应力钢束的缺点,提出采用钢管劲性骨架系梁的整体架设施工方法。为研究钢管劲性骨架系梁在施工过程中对拱梁组合桥各主要构件的内力分配影响效果,以某公路下承式钢管混凝土拱梁组合桥为背景,采用MIDAS Civil和Abaqus软件分别建立实际桥梁的整体杆系有限元模型和拱脚结点实体有限元模型,对施工阶段各主要构件进行受力性能分析。结果表明:通过分批张拉钢管劲性骨架中的系杆,可以减小各施工阶段钢管劲性骨架的钢管应力;钢管劲性骨架可以有效分担施工过程中的拱肋应力,使拱肋和钢管劲性骨架受力均匀;拱脚结点以纵向受压为主;拱肋受力均匀,稳定计算满足要求;靠近拱脚的吊杆应力稍大于跨中的吊杆应力,吊杆应力满足要求。     

钢管混凝土系杆拱桥施工中受力性能及稳定性分析

为给钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供理论依据,以南水北调工程南阳市姚湾跨渠公路桥为背景,采用有限元软件建立全桥三维空间模型,详细考虑混凝土灌注次序、混凝土徐变效应、吊杆张拉次序、系梁多次张拉等环节,对结构施工全过程的内力和变形历程及系梁浇筑过程中支架受力进行分析.结果表明,施工过程中拱肋钢管及管内混凝土应力满足规范要求;各分支钢管中混凝土的压应力与混凝土灌注次序有关;钢管内灌注混凝土的徐变会使钢管混凝土截面发生应力重分布;拱肋支架满足整体稳定性和分支稳定性要求.     

连续梁拱组合体系桥梁施工力学行为实测分析

对连续梁拱组合体系桥梁在施工过程中的受力性能进行了实桥测试和有限元模拟分析。结果显示,结构系梁、拱肋及横梁等构件在桥梁施工过程中均处于受压状态,最大压应力为13.7MPa,出现在第4次吊杆张拉完成后中拱拱肋1/4截面下缘,拱脚位置压应力水平不高;采用分阶段多次张拉,可以有效的调整该种组合体系桥梁的吊杆张拉力;有限元计算结果与实测结果吻合良好。     

后张法预应力混凝土空心板张拉试验及仿真分析

预应力张拉是预应力混凝土构件施工的重要环节,为考察预应力张拉时混凝土空心板的影响,采用多点同步张拉顺序对30m装配式后张法预应力混凝土空心板梁进行了张拉试验。同时利用大型有限元软件ANSYS进行了有限元仿真,并探讨了在各级张拉荷栽下梁体应力及变形的变化规律。     

中承式钢管混凝土拱桥新增吊杆法加固技术研究

吊杆是中承式钢管混凝土拱桥重要的组成部分和受力构件,其可靠程度直接影响结构的使用性和安全性。由于在运营过程中长期受到自然条件和人为因素的影响,拱桥吊杆出现了不同程度的损伤,使其加固工作备受关注。针对更换吊杆法普遍存在的破坏结构局部受力的问题,介绍了一种主动加固吊杆的方法——新增吊杆法。并以玉带桥吊杆加固为工程背景,介绍了新增吊杆的布置及构造,对全桥进行三维数值仿真分析,比较了吊杆加固前后拱肋内力、吊杆内力和拱桥稳定性的变化情况,并通过施工过程控制对新增吊杆内力和桥面线形进行监控。结果表明:新增吊杆法可大幅减小既有吊杆的应力水平,但对拱肋受力和拱桥稳定性影响不大;加固过程中新增吊杆拉力实测值与计算值符合较好,桥面高程变化最大未超过6mm,是一种安全、可行的吊杆加固方法。     

梁拱组合体系桥吊杆张拉控制

梁拱组合体系桥充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用,结构受力较为复杂,为使成桥内力及线性符合设计要求,吊杆张拉控制非常重要。为避免多次张拉,利用有限元计算软件MIDAS CIVIL建立全桥施工阶段模型,据现场实测不断对理论模型进行修正。假定吊杆初张力及张拉顺序,进行正装迭代分析,比选吊杆张拉最佳方案。在吊杆张拉过程中利用频率法测量吊杆索力变化,对主梁及拱肋应力应变、主梁及拱肋变形进行同步监测。实践证明,根据优化方案进行吊杆张拉,可以满足拱肋、主梁受力及线性要求,成桥后索力与设计索力在误差允许范围之内,避免了吊杆多次张拉调整。     

提篮拱桥吊杆更换及调索计算分析研究

为研究拱桥吊杆更换施工工艺和设计新吊杆合理张拉力以达到目标设计结构状态,以某服役15年提篮系杆拱桥为工程背景,结合现场实际情况,提出采用钢桁架临时支撑体系对旧吊杆进行更换,结合吊杆位置系梁顶标高数据变化,采用临时吊杆实现旧吊杆力的卸载和新吊杆力的加载.同时,结合更换吊杆后实测吊杆力下桥梁结构有限元计算结果,从吊杆力均匀程度和跨中系梁下翼缘拉应力判断吊杆力调整的优劣.第1轮张拉力以目标设计吊杆力为张拉力实现将吊杆力调整均匀.第2轮张拉吊杆力以系梁全截面受压为约束条件优化分析得到相应吊杆张拉力,实现结构目标应力状态.     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。