钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋施工控制研究

研究目的:在大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥中,劲性骨架安装线形直接影响成拱线形。若控制不当,甚至会造成拱肋合龙困难。依托夜郎河大桥工程实例,通过仿真分析拱肋斜拉扣挂法悬臂拼装架设全过程,结合现场内力及线形实时监控,研究分析大跨径劲性骨架拱桥拱肋施工控制技术。研究结论:(1)在劲性骨架悬臂拼装时采取拱肋线形和索力双控,以控制拱肋线形为主;(2)在进行仿真分析时,采用节段竖向“0”位移控制索力大小,通过对扣索索力和控制点标高进行调整,竖向位移控制在1 mm误差范围内,得出此时扣索索力;(3)合龙前进行线形两岸联测以及全桥复测,根据拱肋内力及线形的监控结果,通过扣索、缆风索对拱肋进行全面线形、内力合理有效调整;(4)本文提出的拱肋施工控制方法,可有效保证成拱线形和结构应力满足设计和规范要求,对斜拉扣挂法悬臂拼装架设拱肋具有参考价值。     

高速铁路拱承斜拉桥拱塔线形施工控制分析

研究目的:拱塔结构受力与变形复杂,施工控制则是确保成桥线形的关键.以沅江特大桥拱承斜拉桥为依托,建立全桥有限元模型,先采用试算法模拟拱塔竖转就位工况,在其基础上分析拱塔顶推和不顶推两种合龙施工方案下拱塔线形及受力结果.研究结论:(1)拱塔在转体施工中过转0.007 43 rad能够平衡自重的影响,两种合龙方案线形迭代后...     

钢管骨架无支架缆索吊装法扣索索力的优化分析

研究目的:通过对力矩平衡法和有限元零位移法确定扣索索力的优缺点分析,针对落布溪大桥拟定的扣索方案,采用优化后的计算方法确定最优扣索索力,确保本桥拱肋节段安装的线形精度和施工安全.研究结论:采用将扣索和骨架结构作为结构的整体进行非线性迭代计算求解最优扣索索力,通过相应的迭代计算和骨架节段正装和倒拆计算,得出骨架合龙前的优化扣索索力,并给出钢管骨架吊装施工中钢管应力及标高的控制数据.实践表明,采用本方法能够保证钢管骨架具备良好的合龙条件,并且在施工中能够给出准确的标高控制数值,对落布溪大桥的钢管骨架吊装具有良好的指导意义.     

宜万铁路落步溪大桥提篮型拱肋钢管骨架吊装方案计算

运用"改进的有限元零位移法"进行了落步溪大桥提篮型拱肋钢管骨架扣索索力优化计算,得出了合龙前钢管骨架的一组最优扣索索力。在本组扣索索力作用下,钢管骨架的线形(高程、中线)最大误差小于2 mm。骨架结构的倒拆计算结果表明,本组最优化扣索索力不仅能够满足钢管骨架正装过程中结构的强度安全及稳定性要求,而且能够给出骨架安装过程中的线形、钢管应力、索力控制值以指导施工。骨架成型后的线形、应力实测值与理论计算值对比分析证明,本方法不仅能够保证骨架具备较高的合龙精度,而且可以避免吊装过程中的调索难题,是一种可靠有效的钢管骨架吊装控制方法,对同类型桥梁的施工具有一定的工程指导意义。     

跨高速铁路运营线钢箱梁拖拉快速施工方案与控制

为研究桥梁跨越繁忙高速铁路运营线的施工方案与施工控制，以常益长高速铁路（常德—益阳—长沙）跨既有石长铁路（石门—长沙）拱形塔斜拉桥的钢箱主梁施工为依托，开展施工方案分析，通过有限元分析研究施工临时塔索方案及施工全过程主梁受力与变形，并结合现场实测对施工进行控制。结果表明：基于滚轮式重物移送器两侧相对拖拉法施工及无合龙段的合龙施工方案能够满足一个天窗期内快速施工要求。临时塔索方案合龙面高差为0.2 mm，转角差基本为0，扣塔受力与稳定性良好，拖拉至就位全过程中主梁应力均在合理范围内，满足合龙要求。各关键工况下线形及应力监控理论值与实测值吻合良好，线形误差在2 mm以内，控制截面主梁上下缘应力最大误差均在10%以内，应力远小于容许应力200 MPa，施工过程控制精度高。     

刚构-连续组合梁桥主梁合龙关键技术

以郑少高速航海路连接线南水北调大桥辅线桥——大跨径预应力混凝土刚构-连续组合梁桥为实例,利用有限元软件Midas/Civil建立桥梁施工阶段的有限元计算模型,采用数值仿真技术探讨主梁合龙顺序、边跨现浇段满堂支架拆除时机和主梁中跨合龙段顶推力的优化调整等关键技术问题。研究结果表明:先合龙边跨主梁,然后拆除边跨现浇梁段满堂支架,最后合龙中跨主梁的桥梁合龙方案对桥梁线形和结构后期受力有利;在一定变化范围内,顶推力、温度变化均与顺桥向位移成线性关系,拟合计算结果可以得出顶推力与温度变化关系的计算公式,根据该公式可以对设计顶推力进行优化调整。论文所得结果指导了该刚构-连续组合梁桥的主梁合龙施工,并对类似桥梁主梁合龙施工具有借鉴意义。     

基于ABAQUS盆克特2号大桥钢梁施工方案分析

在盆克特2号大桥钢梁施工方案比选中运用ABAQUS有限元软件分析各施工方案下钢梁整体应力、位移分布情况,由具体数据定量探讨不同施工方案对钢梁施工精度控制、安全风险把控、成桥承载量等的影响,并由此选出最优方案。分析结果显示,分步吊装方案较顶推方案可提高钢梁耐久性及抗疲劳性能;组合梁吊装可避免钢梁应力集中,提高成桥载重量。经综合比选分析后选定组合梁吊装方案为最优方案。     

大跨径连续刚构桥中跨合龙顶推力研究

总结大跨度连续刚构桥合龙段施工的影响因素及中跨合龙顶推力计算方法,并针对黔江某特大预应力连续刚构桥进行顶推力及顶推位移计算。采用有限元分析方法,分析中跨顶推合龙施工对该桥梁在恒载作用和10 a收缩徐变作用下的主梁跨中挠度、主梁应力、主墩的弯矩及应力状态的影响,证明顶推合龙施工的合理性及正确性。分析结果表明:顶推施工能改善桥墩长期受力状态,避免桥墩墩底出现拉应力,配合预拱度设置,能够有效解决跨中下挠的病害。最后,验证了针对本桥所计算出来的顶推力及顶推位移能满足安全施工及运营阶段的正常使用。     

中跨合龙段顶推方式影响分析

连续刚构桥中跨合龙顶推主要是为了调整两合龙面间距,改善结构应力和内力,使得成桥后结构的内力和应力处于安全使用状态。以小河沟特大桥为分析对象,建立Midas/civil有限元模型,计算分析本桥处于最大不平衡状态和成桥状态时,中跨合龙段拟采用的两种顶推方式对主梁结构线形、应力和内力的影响,并依据现场情况,确定最佳顶推方式。现场监控表明,采用的顶推方式达到了预期的目的,确保了小河沟特大桥成桥线形和受力处于较为合理的状态。     

多塔矮塔斜拉桥合龙顶推力多目标优化研究

刚构体系多塔矮塔斜拉桥可通过在主梁合龙前施加顶推力使桥墩向边跨侧预偏,以减小主梁收缩徐变对桥墩受力的影响。将成桥状态下的桥墩应力作为目标函数,设置约束方程控制合龙施工时的桥墩应力,利用多目标线性规划方法确定合龙顶推力。计算结果表明,采用迭代计算可考虑顶推力对混凝土收缩徐变的影响,得到的合龙顶推力可使运营阶段桥墩截面拉应力最小;合龙顶推力将改变结构的应力状态,其对主梁应力状态的影响很小,但对桥墩的应力状态改变较大,由此而产生的徐变效应不能忽略;墩底约束刚度对最优顶推力的确定有一定影响,在实际顶推合龙前应进行试顶推以修正模型的墩底约束刚度。     

洞庭湖桥边跨钢箱梁顶推施工控制要点及仿真分析

大中跨度斜拉桥主梁普遍采用钢结构,斜拉桥钢梁架设施工方法主要有支架法、顶推法、悬臂拼装法等。对钢梁顶推施工过程中的工序安排、关键工序控制要点进行了总结;用MIDAS软件建立模型,对洞庭湖大桥边跨钢箱梁顶推施工进行仿真分析,重点分析了顶推施工过程中钢梁杆件应力、节点位移、支撑反力、钢梁稳定性等。     

主动控制在三主桁钢桁拱桥施工监控中的应用

研究目的:根据主动控制的理念,以东平水道特大桥为依托,对三主桁钢桁拱桥的整个施工过程进行有限元理论计算和分析,确定各施工阶段控制目标,预先分析施工中各控制目标偏离的可能性,并拟订和采取各项预防性措施,采取主动控制措施,指导施工架设,以使该桥顺利建成并满足设计要求。研究结论:通过有限元理论计算和分析,确定各施工阶段的目标控制值,得到扣索索力、支点顶落量、后锚力与压重的可调范围,做到"预先控制";再根据现场监测结果,采取钢桁杆件预抬、扣索张拉、后锚索张拉、边跨钢梁临时压重和支点顶落与纵移的主动控制对策和措施,及时调整结构内力与线形,做到"过程控制";最后全桥成功合龙。     

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。     

东莞水道特大桥钢管拱肋扣挂法施工线型控制

针对东莞水道特大桥主桥结构(主跨拱肋采用钢管混凝土拱形空间桁架结构,主拱肋轴线采用悬链线)和扣挂法施工的特点,采用正装法进行主拱钢结构施工中的线型控制分析。在扣索索力调整阶段,将该扣索索力对结构的作用作为外荷载加在相应位置,已完成调索的扣索作为结构的一部分参与结构受力。索力调整的原则是,使各节段变位尽可能接近裸拱自重挠度,且使已完成调索的各扣索索力变化较小。施工阶段线型控制分析过程中,拱肋轴线始终在理想拱轴线附近。     

高速铁路连续钢桁柔性拱桥的施工线形控制

研究目的:为了解决高速铁路三跨连续钢桁梁柔性拱桥复杂施工过程中的桥梁线形控制难题,依托银西高铁银川机场黄河特大桥两联三跨连续钢桁梁柔性拱桥的三同步施工过程,基于施工过程时变力学分析方法和现场实测,研究钢桥拼装过程的体系转换杆件拼装顺序、拼装线形的二次调整、抗风措施和梁拱合龙等施工方案,确保桥梁施工线形达到设计要求。研究结论:(1)连续钢桁拱桥施工过程存在体系转换杆件,以基于应力和变形最小扰动原则进行杆件拼装顺序优化,可最大程度减小体系转换的附加效应影响;(2)施工过程中,连续钢桁拱桥的线形受结构拼装过程受力变化和拼装精度等的影响而多变,基于初始位移法合理确定拼装理论线形,并结合施工过程进行拼装线形的二次调整技术,可达到理想成桥线形;(3)柔性拱在拼装过程中容易出现抗风稳定问题,基于静力抗风稳定性分析提出了自锚式辅助抗风索方案,可保证拼装过程的抗风稳定性;(4)基于合龙期间的环境温度精确测量及温度对结构变形的精确分析,结合连续钢桁梁柔性拱桥的受力特点提出了柔性拱利用环境温度效应的自然合龙技术,实现钢桁梁与柔性拱的最优合龙;(5)本研究成果可为同类型桥梁的施工控制提供参考。     

大跨度单线铁路混凝土 连续梁桥施工合龙方案研究

以某铁路专用线上一座(48+80+48) m连续梁桥为工程背景,研究关于悬臂浇筑施工合龙方案对主桥施工过程中应力与挠度以及成桥线形的影响。根据该桥设计特点以及施工可行性,拟定4种不同的合龙方案,并对其进行有限元仿真研究。研究结果表明:不同的合龙方案对桥梁施工过程以及成桥后的应力、挠度有较大的影响;选择在拆除挂篮后,先边跨后中跨浇筑的合龙方案可以有效地减小桥梁施工过程中主桥应力以及挠度,对成桥线形能更好地控制。在该合龙方案下,考虑温度的影响对其中跨合龙段劲性骨架进行合理设计。研究成果可为该类型连续梁合龙施工方案的选择提供参考。     

非对称单侧悬臂施工斜拉桥结构参数敏感性研究

为研究非对称单侧悬臂施工斜拉桥施工时的敏感参数,分别以成桥状态和最大悬臂状态相关力学指标为控制目标,采用不同的方法分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、斜拉索弹性模量、斜拉索初张力、主梁预应力荷载、施工临时荷载以及边跨填充铁块荷载等参数对各控制目标的影响程度。结果显示:以成桥状态主梁线形、主梁顶底面应力以及成桥索力为控制目标,将各参数增加10%的幅值,得出主要的结构影响参数为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重;以最大悬臂状态悬臂端竖向变形和主梁根部顶底面应力为控制目标,以参数敏感度为指标,分析得出此状态下主要的结构影响参数同样为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重。以敏感度为指标可以量化判断参数敏感性,建议进行具体分析时可采用此类方法。     

大跨径梁桥非连续施工对成桥影响效应分析

内蒙古某(85+6×150+85)m PC黄河特大桥冬季休工期(长达6个月),恰逢主梁施工至最大悬臂状态,需验算非连续施工阶段受力状态以保证安全合龙成桥。采用计算土弹簧刚度来模拟桩—土摩阻效应,以Maxwell模型模拟墩顶新型阻尼器的墩梁位移效应,建立连续成桥和非连续成桥的线性和非线性数值模型。结果表明,与连续施工成桥相比,长悬臂施工状态休工使梁端上挠增大,主梁位移变化明显;主梁纵向最大弯矩增大,箱梁混凝土上下缘应力累积减小。     

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。     

高铁上承式钢管混凝土拱桥钢-混结合梁顶推施工技术研究

西溪河大桥是国内首座高铁上承式钢管混凝土(简称:CFST)转体拱桥,本文针对该桥拱上主梁顶推过程中,立柱高度大且易受拉破坏、拱圈受偏压扭曲变形的难题,提出串联钢绞线控制变形的措施,利用Midas/Civil建立拱上立柱拱圈的三维有限元模型进行验算,分析了拱上立柱顶部水平位移、底部应力和拱圈竖向位移,保证施工的安全稳定。顶推施工过程中实时监控拱上立柱水平位移、墩底应力和拱圈竖向位移,保证了顶推过程的安全稳定。对比监控数据发现顶推过程施工控制良好,保证了施工安全稳定,为类似工程施工提供依据。