吊杆无应力长度及竖直度控制技术研究

吊杆无应力长度直接影响钢箱拱桥施工阶段及成桥状态下桥梁的运行。由于施工阶段各因素影响,其计算值与实际值存在一定误差,导致对吊杆竖直度的控制及对吊杆安装精度产生影响。文中提出了吊杆无应力长度计算时应考虑的因素及计算模型,并以某钢箱拱桥为背景,利用midas Civil 2021有限元软件建立钢箱拱桥的施工阶段及成桥模型,计算得到吊杆无应力长度,并结合修正因素对吊杆无应力长度的影响进行数据分析。验证了吊杆制作及安装时环境的温度差异、拱肋及桥面系的几何偏差、吊杆材料非线性变化对吊杆无应力长度及安装精度的影响。通过对吊杆无应力长度及竖直度的研究,得到吊杆较为精确的下料长度,从而保证吊杆安装精度及吊杆竖直度。     

基于等效弹性支承刚度确定梁拱组合体系桥梁吊杆力

连续梁拱组合式桥梁是一种多次超静定的组合体系结构,受力复杂,其吊杆力的确定对成桥的合理力学状态至关重要。本文提出了基于等效弹性支承刚度和控制截面应力相结合确定吊杆力的方法,并以某刚梁柔拱形式的梁拱组合桥梁主桥为依托,建立有限元数值模型,根据弹性支承刚度与位移的关系确定初步的吊杆力;然后以吊杆力大小的方差最小为目标函数,同时满足主梁截面的应力控制条件,运用数据分析软件MATLAB进行吊杆力的二次拟合优化,优化后的吊杆力总体上趋于平均,确保了桥梁受力合理性;最后分析在该吊杆力作用下依托工程的结构受力特点,计算表明该桥主梁截面应力都满足规范要求,并且有一定的安全储备。     

大跨径自锚式悬索桥合理成桥状态的确定方法

通过对有限位移理论和解析迭代法的分析,对基本参数进行分析研究,提出了确定自锚式悬索桥合理成桥状态的思路和方法。以主缆为切入点,在确定主缆线形及吊索、加劲梁内力的情况下,最终得到主缆和吊杆的无应力长度及施工结构状态。基于上述理论,以某主跨328 m的自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座预偏量、成桥阶段加劲梁、吊杆的内力,确定了该桥的合理成桥状态。     

基于测点位移差的中、下承式拱桥吊杆损伤识别

根据摄动有限元法原理,提出了基于测点间位移差的变化进行吊杆损伤识别的方法。进行吊杆损伤识别时,先测试吊杆节点间的高程差,并减去损伤前相同2个节点竖向位移差,得到吊杆损伤后2个节点竖向位移差的变化;再通过节点竖向位移差的变化构成吊杆损伤识别方程;当损伤识别初定方程和确定方程识别结果基本一致时,即判定吊杆发生损伤,并取2个方程所得吊杆损伤程度均值作为损伤程度;最后,以京珠高速郑州黄河二桥主桥为例验证了该方法。结果表明：采用该方法进行吊杆损伤识别,识别结果精度较高,即使对于小程度损伤也可识别,且测量误差对识别结果影响较小。     

飞云江五桥施工阶段桥面系局部计算分析

以浙江瑞安市飞云江五桥为背景,根据圣维南原理,比较不同长度梁段的计算结果,选定4个梁段进行计算分析,采用大型有限元软件MIDAS FEA建立飞云江五桥4个梁段板单元模型,模型包含桥面板及其加劲肋、纵梁、横梁、横肋、吊杆及系杆等构件,进行施工阶段桥面吊机荷载作用下的受力计算,得出结构的位移和详细应力分布情况及稳定模态,以指导结构设计和施工安全。     

节段预制桥梁架桥机协作受力及吊杆拆除方法研究

节段预制逐跨拼装桥梁施工过程中架桥机-吊杆-主梁共同参与受力,受力状态复杂。为了解该协作体系受力情况并选择合适的吊杆拆除方法,以南昌市洪都高架桥为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立桥梁-架桥机的施工全过程协作模型,计算架桥机及主梁位移、吊杆力、主梁应力,分析架桥机抗弯刚度、吊杆面积对结构受力性能的影响,并对吊杆拆除方法进行研究。结果表明:预应力张拉完成后,吊杆仍存在较大拉力,主梁受力须考虑架桥机协作效应。架桥机刚度的增加能有效削弱架桥机-主梁协作受力效应;吊杆截面面积对削弱协作受力效应不明显。相比于吊杆逐对拆除法,采用架桥机整体落架法拆除吊杆时,吊杆最大拉力不超过初始吊杆力,安全性更好,且施工操作简便,因此最终采用架桥机整体落架法拆除吊杆。     

加筋土挡墙水平位移解析计算与参数分析

加筋土挡墙因具有造价低廉、施工简便等优点而在公路、铁路等交通基础设施中被广泛应用。作为一种轻型柔性支挡结构，加筋土挡墙易产生较大的水平位移。目前已有的加筋土挡墙水平位移计算公式大多忽略了加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移，有必要提出一种准确计算加筋土挡墙总水平位移的解析式。将加筋土挡墙总水平位移分为加筋区内部筋材伸长产生的水平位移和加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移两部分。假定加筋区内部破裂面由0.3H法确定，根据胡克定律建立计算加筋区内部由于筋材伸长产生的水平位移解析式；假定加筋区为一复合弹性体，根据虚功原理建立加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移解析式，两部分共同构成了加筋土挡墙的总水平位移。结果表明：随着填土模量、填土内摩擦角、填土黏聚力、筋材抗拉刚度和筋材长度的增大，加筋土挡墙的最大水平位移逐渐减小；筋材伸长产生的位移占总位移的比值随填土模量、填土内摩擦角、筋材长度的增大而增大，随填土黏聚力和筋材抗拉刚度的增大而减小；与原型试验测试值和数值模拟值相比，该解析计算结果可反映加筋土挡墙墙体位移沿墙高的分布规律，同时与既有经验公式相比，该方法计算结果更接近实际值。     

柔性悬索桥主缆空缆线形分析及索夹安装位置确定

从成桥和空缆两种状态对柔性人行悬索桥主缆线形进行分析,采用解析方法计算主缆无应力长度,根据吊杆间缆索无应力长度确定索夹位置,并以空缆和成桥状态下索夹坐标进行验证。实际桥梁空缆和成桥状态测量结果显示索夹位置满足设计要求。     

支架现浇系杆拱桥张拉索力调整计算

采用支架现浇施工的系杆拱桥,主梁落架后结构的边界约束易于模拟计算,该阶段下利于吊杆索力的调整计算。以主梁落架后实测索力为吊杆初始索力,该阶段下设计理论索力值为吊杆调整索力,采用影响矩阵计算方法,考虑张拉过程中主梁及主拱圈应力、位移的约束条件,同时兼顾实际张拉施工张拉次数及张拉顺序的要求,完成了南昌云飞路大桥吊杆张拉索力的调整计算。张拉完成后实测结果表明:采用该方法对吊杆索力调整张拉后,原索力偏差较大、全桥索力分布不均等情况大为改善,验证了该方法在实际工程中的有效性。同时,该方法可推广至其他索吊结构的索力调整计算中。     

拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

斜拉桁架桥悬拼施工过程的力学行为分析

为了保证斜拉桁架桥杆件悬臂拼装过程中结构的安全性,对其力学特性进行了分析研究。基于卡子湾大桥的三维有限元实体模型,计算了各施工阶段的结构线形、关键截面的应力及稳定特征值,并将结构竖向位移、杆件轴线偏位计算值、关键截面应力与现场测试值进行了对比分析。结果表明,结构实际刚度较大,使结构竖向位移测试值较计算值偏小;关键截面应力测试值与计算值的在整个施工过程中的变化趋势吻合较好,且结构从最大悬臂状态到全桥合龙阶段的结构受力状态是最不利的。从结构的稳定性来看,随着悬臂长度的增加,结构的面外稳定明显低于结构的面内稳定性,主要体现在部分桁架杆件的局部面外失稳。     

频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究

为了准确地测出连续梁拱桥吊杆的基频,进而推算出吊杆索力,基于弦振动理论,建立考虑轴向力影响的弯曲振动偏微分方程,对风荷载及吊杆有效计算长度2个重要参数进行了研究,通过实桥在有风与无风条件下的实测数据与理论计算值进行对比分析。结果表明:采用频率法测吊杆基频时,吊杆上不能有横向外荷载作用;提出按分段修正的方法计算吊杆的有效长度,进而根据修正后的有效计算长度计算吊杆的理论基频,按此方法计算所得的吊杆理论基频与无风条件下的实测基频值误差较小。     

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。     

吊杆更换对九堡大桥主桥受力性能的影响分析

为研究吊杆更换对九堡大桥主桥受力性能的影响,根据该桥结构特点提出12种吊杆更换预案并进行分析。采用ANSYS建立该桥空间有限元模型,分析在不同吊杆更换方案下主桥结构的应力和位移、对拱肋和主梁及对吊杆力的影响。分析结果表明:在正常运营情况下,一跨内吊杆局部更换的数量小于3根时,只对更换吊杆跨的结构内力产生影响;一跨内吊杆局部更换时,对该跨拱肋、主梁及吊杆力的影响随拆除吊杆数量的增加而加大,当结构局部连续拆除的吊杆数量小于3根时,结构受力是安全的,但当局部连续拆除的吊杆数量达到3根时,拱肋下缘的应力超过了规范规定的材料强度容许值。     

现浇箱梁碗扣式满堂支架整体计算分析与监测技术研究

碗扣式满堂支架是现浇箱梁常见的模板支撑体系,根据施工现场支架受力情况建立考虑碗扣节点为半刚性连接的碗扣式满堂支架有限元模型,分析支架结构在预压试验和浇筑混凝土等施工阶段的应力应变状态。通过监测各阶段满堂支架杆件应力值并与理论计算值对比,验证有限元理论计算的准确性,校核满堂支架的安全性。结果表明:碗扣式满堂支架理论计算值与实测最大应力和位移结果吻合度较好,碗扣式满堂支架强度与刚度满足施工要求;半刚性计算理论更符合碗扣式满堂支架节点实际受力状态;相关分析和监测方法可以为类似工程提供参考与借鉴。     

某大跨度外倾式非对称系杆拱桥的数值模拟研究

大跨度外倾式非对称系杆拱桥造型新颖优美,景观价值高,但其结构受力复杂和施工难度大一直都是行业内的难题.以广州市南沙区蕉门河中心区车行桥项目为背景,采用MIDAS/Civil进行桥梁施工过程的分阶段计算并对运营阶段进行数值模拟,研究分析施工过程和运营阶段中钢拱肋、钢箱梁和吊杆的内力、应力和位移,以及关键部位的变形和应力.结果 表明:吊杆内力施工阶段数值模拟和现场实测的结果较吻合;桥梁结构在各种荷载组合作用下均满足规范和设计要求,空间受力状态合理;关键部位的变形和应力均满足材料和结构的要求.结论 可为同类桥梁设计提供参考.     

下承式系杆拱桥施工阶段受力特性研究

为研究某下承式系杆拱桥在施工阶段的最不利受力状态,采用空间有限元分析软件Midas civil,模拟实际施工流程,对其施工阶段的受力特性进行计算与分析。介绍了该桥在施工阶段有限元模型的建模要点,分析了吊杆索力、拱肋的应力、变形等随施工阶段变化的规律,针对薄弱部位给出了相应改善建议。结果表明,由于拱肋外倾,内侧吊杆索力远远大于外侧吊杆索力,且最大值均发生在最终施工阶段;在最初施工阶段,拱脚处截面左缘受拉、右缘受压,拱顶处截面左缘受压、右缘受拉;拱肋横向位移对拱肋的变形起控制作用,大于竖向位移的影响。分析计算结果可以为本桥及类似拱桥的施工分析提供参考。     

确定钢桁梁斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法

为解决斜拉索无应力长度缺失带来的施工控制精度问题,实现大跨度钢桁梁斜拉桥施工控制的精细化、高效化,丰富合理施工阶段索力的计算方法,基于斜拉索的无应力长度表达式,根据张拉前的结构实际状态与斜拉索目标无应力长度,提出了求解钢桁梁斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法,给出了迭代计算流程。基于北盘江大桥设计施工流程,分别采用正装迭代法和索长迭代法进行了正装分析。结果表明:在设计施工流程的计算中,当目标成桥状态及杆件无应力构形相同时,索长迭代与正装迭代得出的二张力基本相同,其最大差值仅为该索索力的0.14%,且两者得到的成桥状态十分接近,均能达到预定的目标成桥状态,其中索长迭代得到的标高、索力与目标状态的最大差值分别为3mm、8.9kN,验证了索长迭代法的可行性。     

不同结构形式下公路隧道的稳定性数值分析

主要对平底隧道和仰拱隧道二者的围岩受力和隧道周围位移进行对比分析,得到以下结论:开挖过程中两种隧道模型最大压应力值存在差别,且上台阶开挖要比下台阶开挖时最大压应力值要大;开挖过程中仰拱隧道的最大拉应力一直略小于平底隧道,说明施加仰拱对围岩整体受力较好;随着隧道开挖步的进行,两种隧道模型均呈现出拱顶沉降和拱底隆起位移增长的趋势,且仰拱隧道拱顶沉降值一直略大于平底隧道,而仰拱隧道拱底隆起值一直略小于平底隧道;两种隧道模型上拱墙竖向沉降基本一致,而仰拱隧道底部隆起位移均小于平底隧道,且仰拱隧道隆起位移最大值要比平底隧道小6. 78%,这与仰拱隧道底部围岩和衬砌的"拱作用"有关。实际工程中应综合考虑各方面进行方案选取。     

基于静载试验标定拱桥吊杆索力计算长度研究

采用振动法测试吊杆索力,计算长度取值对计算结果影响较大。一般的桥梁检测中经常按经验取值,存在随意性,有误判的可能。本文利用振动法计算吊杆索力的常用公式,反推出吊杆索力计算长度的标定公式,然后针对吊杆索力进行静载试验,测试吊杆加载前后的频率及吊杆长度,再根据吊杆长度的变化量计算出吊杆索力增量,并根据该增量与频率的关系,计算出吊杆索力的计算长度,最后代回到吊杆索力的计算公式,计算出吊杆在恒载作用下索力。虽然该方法得出的计算长度也受测试条件和精度的影响,但其原理简单、技术要求难度不高,并且可以一桥一标定,能较好地反映吊杆的实际情况,实例表明,对新建桥梁测试吻合度较好,也可推广应用于旧桥吊杆索力的检测计算。