非对称斜拉桥成桥平衡状态参数设计计算

非对称斜拉桥常见于跨越大型通航孔和地形受限处, 为保证整体平衡的要求, 需要对边跨作出特殊的设计, 文章建立 15 个变参数斜拉桥空间有限元模型, 通过变化边跨设计, 并采用统一的索力优化方法使斜拉桥满足成桥状态塔直梁平的要求。 对成桥状态各模型的主梁弯矩、 主塔弯矩、 拉索索力等结构进行分析。 结果显示, 在非对称较强的斜拉桥下, 增加边跨的单位压重, 对结构整体平衡状态最为有利。 在桥梁方案阶段, 对非对称斜拉桥结构形式作出总体规划, 对后期实施有较强的指导作用。     

独柱塔斜拉桥施工阶段动力特性研究

斜拉桥由于跨度大、结构柔,其施工过程的动力性能问题较成桥状态更为突出。以独柱塔斜拉桥为例,选取典型的施工阶段(裸塔阶段、最大双悬臂阶段、成桥阶段)建立了相应施工阶段的空间有限元模型,运用子空间迭代法对结构的动力特性进行了研究。研究结果表明:3个典型的施工阶段中,主塔的振型总是竖向弯曲先于侧弯出现,而主梁的侧弯振型要早于竖弯出现;由于索-塔-梁的相互制约,基本上不存在某一方向或构件的振型;辅助墩对主梁以横向与竖向自由振动为主的振型能够起到一定的抑制作用;桥梁结构体系布置合理,结构的扭转振型出现较晚,有利于结构的抗风稳定性。     

斜拉桥配索设计的要点

斜拉桥属于高次超静定结构，从设计到施工较一般梁式桥复杂的多，在很大的技术程度上都涉及到配索设计的重要问题。通常设计中先要拟定一个合理的成桥状态，再根据优化的施工工艺确定合理的施工状态。所谓合理的成桥状态指斜拉桥在结束施工后，在所有恒载作用下使构件受力达到理想状态。梁、塔弯曲应变能最小。斜拉桥合理成桥状态实际是按施工过程来确定各索初张力的过程。精确合理的成桥状态可先不考虑施工过程，根据成桥状态的受力图式计算，然后按施工过程将配索的张拉程序逐个细化，其分析方法有简支梁法，刚性支撑连续梁法。     

提篮式钢拱-结合梁组合体系桥梁合理成桥状态的确定

以长沙市福元路湘江大桥为背景,在考虑成桥预拱度、成桥状态吊杆力上下限的条件下,以极小化主纵梁弯曲应变能和均匀化吊杆力为目标,运用多目标非线性规划法中的模糊数学求解法,并结合MATLAB优化工具箱确定合理成桥状态下吊杆力。分析结果表明:单一优化主纵梁弯曲能量有其局限性,而合理选择多个优化目标和约束条件进行优化,能有效达到合理内力的状态及合理位移的状态,并且也验证了主拱、主梁不设置拼装预拱度的可行性。     

不对称变截面箱梁桥在悬臂施工阶段扭转控制分析

采用空间理论方法、剪力流理论及Prandtl的薄膜比拟法,推导出了不对称箱型变截面梁悬臂施工扭转角度和剪力计算公式.并用该公式对重庆鱼洞长江大桥在悬臂施工阶段箱梁扭转变形及受力进行了计算分析.计算结果证实了,在施工阶段因恒载和施工荷载的不对称分布产生的扭矩对主箱梁的扭转变形影响不大,箱梁所受到的内力在施工控制许容范围内.     

大跨径斜拉桥索力优化与受力特点分析

斜拉桥在结构体系上是高次超静定的,结构的力学行为与其他桥梁有所差别;在基本的力学性能上,恒载作用下,斜拉索既起到弹性支撑的作用,又能通过千斤顶施加初张力以平衡外荷载,由此可见斜拉索的索力是可调的,不同的索力下主梁的线形和受力就会不同。为了使结构达到合理的成桥状态,即结构的线形和受力合理,最重要的一步就是对斜拉索的索力进行优化,以一座大跨径双塔双索面斜拉桥为例,对大跨径斜拉桥的索力优化过程进行描述,对成桥状态下结构的受力特点进行分析。     

不对称变截面箱梁桥在悬臂施工阶段扭转控制分析

采用空间理论方法、剪力流理论及Prandtl的薄膜比拟法,推导出了不对称箱型变截面梁悬臂施工扭转角度和剪力计算公式.并用该公式对重庆鱼洞长江大桥在悬臂施工阶段箱梁扭转变形及受力进行了计算分析.计算结果证实了,在施工阶段因恒载和施工荷载的不对称分布产生的扭矩对主箱梁的扭转变形影响不大,箱梁所受到的内力在施工控制许容范围内.     

基于ANSYS的悬索桥空间主缆扭转问题计算方法研究

自锚式悬索桥在体系转换过程中,通过对吊杆在垂直于纵桥向的竖平面中进行张拉并锚固于加劲梁上,从而形成空间主缆自锚式悬索桥结构。因主缆和吊杆形成空间索系,很大程度上减小了此类结构在横桥向荷载作用下的内力和位移。但是,该种桥型的主缆在由空缆时的平面状态转变为成桥时的空间状态过程中会产生扭转变形。基于此,在主缆索夹安装前应正确给定其安装预偏角,从而避免索夹在成桥状态下扭转破坏。但应注意到,在ANSYS等软件中,主缆一般是用杆单元进行模拟,无法通过计算获取主缆的扭转角度。以杭州某空间主缆自锚式悬索桥为研究背景,提出在ANSYS中对梁单元的部分参数进行特殊取值来模拟主缆,计算主缆的扭转角。理论分析表明,将梁单元抗弯刚度取合理的较小值时,其受力特点便接近于索单元。最后,对某空间主缆自锚式悬索桥的缩尺相似模型进行数值模拟,得到了该模型主缆在吊杆横向张力下扭转角度的数值计算结果。从而在一定程度上解决了运用通用有限元软件计算悬索桥主缆扭转角度这一难题。     

混凝土自锚式悬索桥的恒载平衡状态分析

为获得混凝土自锚式悬索桥的理想恒载状态,为施工阶段倒拆分析提供理论依据,针对混凝土自锚式悬索桥的结构特点,以国内某跨径布置为(65+158+65)m的混凝土自锚式悬索桥为背景,基于有限位移理论和分段悬链线法计算理论,运用有限元软件ANSYS对其在结构自重、混凝土收缩徐变效应以及预应力效应等作用下的恒载平衡状态进行分析,得到混凝土自锚式悬索桥的合理线形和受力状态。研究结果表明:该方法所得主缆在恒载作用下的成桥线形合理、吊索索力及主梁的受力合理,为混凝土自锚式悬索桥的设计、分析及施工控制提供理论依据。     

收缩徐变对混凝土斜拉桥成桥状态的影响分析

运用最小弯曲能量法和应力平衡法相结合的方法来确定混凝土斜拉桥的合理成桥状态,就不同成桥状态下收缩徐变对主梁弯矩的影响程度进行了分析,并对其原因进行了探讨。总结了收缩徐变对结构受力影响的普遍规律,收缩徐变在斜拉桥桥塔附近梁段将产生负弯矩、在跨中附近梁段将产生正弯矩。得出了主梁中预应力的配置以及弯矩的调整情况都会对收缩徐变改变主梁弯矩的程度造成影响这一结论。并对不同成桥状态下收缩徐变趋于稳定后的主梁弯矩进行了比较,得出不同成桥状态下收缩徐变趋于稳定后主梁弯矩比较接近这一规律。     

客运专线跨高速公路特大桥(60+100+60)m悬浇连续箱梁施工监控量测技术

特大桥的主跨采用挂篮悬浇逐段施工,施工过程中不可避免的各种误差必将干扰成桥目标的实现,导致桥梁合龙困难,使成桥线形和内力状态偏离设计要求。为确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全范围内,且成桥后的主梁线形符合设计要求,结构恒载内力状态接近设计期望,在主桥施工过程中开展施工监测监控工作以配合现场施工,是保证大桥施工安全和施工质量的重要手段,并起到指导施工的积极作用。     

基于粒子群算法的斜拉桥恒载索力优化

为了优化斜拉桥恒载索力,将斜拉桥主梁与主塔的弯曲应变能之和作为目标函数,拉索索力、主塔与主梁的位移、应力等作为约束条件,建立斜拉桥恒载索力有限元模型,确定全桥各个单元内力、位移的高阶影响矩阵。利用罚函数法将目标函数与约束条件转变为无约束优化问题,利用粒子群算法找寻无约束目标函数的全局最优适应度,以此得出斜拉桥最优成桥索力。研究发现:粒子群优化算法能在给定约束条件下找寻结构最优状态,该方法简便、有效、实用性强,能降低人工调索的影响,容易获得接近真实成桥状态的索力。     

“花瓣式”异形斜拉桥结构受力影响因素敏感性研究

为了减小"花瓣式"异形斜拉桥结构成桥状态结构受力和变形受施工误差的影响程度,以西安市富裕路沣河大桥为项目依托,通过分析容重、拉索弹模、拉索初张力、体系温度等影响因素变化对结构受力的敏感性程度,从而保证斜拉桥合理成桥状态与目标状态的精度要求。计算结果表明:体系温度、拉索力和结构容重对"花瓣式"异形斜拉桥成桥状态主梁挠度、主塔变形、拉索索力、拱脚及钢主梁截面应力影响较大,为敏感因素;拉索弹模对上述指标的影响程度较小,为非敏感因素;沣河大桥实际工程应用表明研究成果能够有效减小施工过程误差对成桥状态的影响程度,可为其他"花瓣式"异形斜拉桥在设计、施工中的结构敏感性研究提供有益参考。     

多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究波形钢腹板单索面斜拉桥在自身恒载和设计使用荷载作用下的实际受力性能,以某多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验为背景,建立全桥三维有限元仿真模型,阐述荷载试验的内容及方法,对大桥的静、动力特性进行分析研究。针对单索面体系、主梁单箱五室波形钢腹板的特点,对正应力分布情况、剪力滞效应及箱梁扭转程度进行重点分析。试验数据表明:大桥主梁挠度、应力、斜拉索索力及主塔偏位等参数满足规范要求。     

赤壁长江公路大桥4#墩主桥组合梁施工技术

赤壁长江公路大桥主桥为(90+240+720+240+90)m 半漂浮结构体系全钢混组合梁斜拉桥,主梁以主桥跨中为分界线对称布置,4#墩主桥组合梁长690m,划分为60个梁段(未含中跨合龙段)。4#墩顶三节段于枯水期架设,因此岸侧滩地外露,采用浮吊江侧散拼+墩顶向岸侧拖拉法施工,借助主梁主体结构优化塔区的三向约束设计,实现主梁与主塔铰接替代塔梁固结的目的,抵抗主梁悬臂施工过程中的不平衡荷载和风荷载造成的钢梁平动和转动,确保主梁悬臂施工结构安全、稳定;偏心锚拉组合梁悬臂标准节段采用双节段一湿接循环工艺,减少湿接次数,缩短关键线路时间,通过采用特制冲钉和临时锁定装置调节偏心锚拉边箱梁姿态以降低扭转程度、调整钢梁杆件拼装和边箱梁高栓施拧顺序等方法,解决边箱梁扭转导致横梁拼装困难的问题,加快主梁施工速度,确保钢梁拼装精度;主梁边跨采用加厚桥面板,配重出现最大不平衡荷载,主梁线形无法通过斜拉索调节,因此在辅助跨临时墩顶设置竖向调节装置,施加竖向反力,抵抗不平衡荷载并调整临时墩顶主梁标高,通过顶、落临时墩顶钢梁实现主梁过墩;跨中合龙时,4#墩塔区设置纵移顶推装置,实现主梁快速、精确合龙。     

非对称布索斜塔斜拉桥的静力平衡特征分析

以一非对称布索斜拉桥作为工程背景,分析恒载作用下结构的整体平衡和局部平衡的条件,论述了影响整体平衡与局部平衡的因素以及静力平衡下的结构特性,并通过改变影响桥梁受力和变形的一些参数来探讨最合理参数的选择条件。     

不对称悬臂施工时配重对连续梁桥应力和 线形的影响

故县特大桥主桥为(40+64+40) m三跨预应力混凝土连续梁桥,设计中边跨比中跨多出一个不对称梁段AZ,为了保证T构的稳定和受力安全,在不对称梁段施工时,需要在中跨采取合理的压重平衡措施。以此为背景,利用有限元软件Midas分别计算了3种不同配重工况下梁体关键截面的应力和成桥状态下施加二期恒载后的累计位移。通过对比分析,得出在悬臂施工边跨不对称梁段时,中跨配重措施有利于减小主梁的最大应力和挠度,保证梁体的稳定和受力安全。     

单索面宽幅矮塔斜拉桥拉索作用下主梁剪力滞效应分析

矮塔斜拉桥主梁一般采用箱型截面形式,它不仅受轴向压力,还要承担相当部分的弯矩和剪力,所以其受力复杂,空间应力的不均匀现象十分严重.并且随着箱梁的宽度的增大剪力滞效应更加严重.文中以西江特大桥为研究背景,采用有限元理论,通过建立拉索锚固区梁段空间有限元模型,研究分析宽幅主梁在成桥阶段的受力特性和剪力滞效应,以及在索力纵向力作用下桥面正应力分布情况和传递角度.结果表明该桥的主梁受力合理,剪力滞效应不明显.索力的纵向分力在宽幅箱梁中的传递角度为39.3°,该桥的设置后浇带的施工方法满足主梁的受力特性要求.     

斜拉-自锚式悬索协作体系桥梁成桥状态分析

为了找到斜拉-自锚式悬索协作体系桥这一新颖桥梁的合理成桥状态,在主缆线形计算原理的基础上,对塔两侧跨径不对称的协作体系成桥状态的确立方法进行了探索,提出了主缆线形、吊杆和斜拉索索力的非线性迭代方法。建立了考虑几何非线性有限元模型,进行了非线性迭代计算并不断修改索的无应力长度及刚度矩阵,使之节点位移满足精度要求,从而确定了全桥结构的成桥状态。利用该方法能得到满足设计要求的斜拉-自锚式悬索斜拉协作体系桥成桥状态,并得到了主缆线形、吊索、斜拉索内力。算例验证了该计算方法是可行的,可用于空间缆索斜拉-自锚式悬索协作体系桥成桥状态的确定。     

超方对大跨度PC斜拉桥成桥线形和塔偏的影响分析及调整

在大跨度PC斜拉桥施工过程中,由于顶板和梁高尺寸控制不严,常存在超方现象.为纠正超方对主梁线形和塔偏的影响,通过现场实测,得到每个梁段的超方百分比和中、边跨超方的分布规律.在此基础上,对超方引起的线形和塔偏误差进行预测.通过影响矩阵,建立了可调参数与目标状态参数之间的关系方程.采用最小二乘法对该方程进行求解,得到调整超方影响的优化调整措施.由实桥调整后的正装计算结果表明:该方法在理论上能显着减小超方带来的线形和塔偏误差,有效地保证了成桥目标状态的实现.