独柱塔空间缆索自锚式悬索桥缆索线形计算方法

以南京江心洲大桥为工程背景,基于Ohtsuki博士提出的空间缆索线形计算方法,对空间缆索自锚式悬索桥的主缆线形计算方法进行研究,推导空间主缆线形的迭代算法;针对自锚式悬索桥的受力特点,在缆索初始、精细平衡状态分析的基础上,增加修正平衡状态分析来考虑由于主梁和主塔压缩引起的主缆线形及内力变化;根据几何相容及力的平衡条件,确定索夹的安装位置,并给出空缆状态下主鞍座、吊索横梁的预偏量以及主鞍座的预抬量等控制参数.计算结果表明:自锚式悬索桥体系转换过程中缆索的几何非线性效应显著,体现在空缆到成桥状态主缆有较大位移,主缆与主鞍座空间切点位置也会有较大的变化.     

空间主缆自锚式悬索桥体系转换施工控制

体系转换是悬索桥施工中的关键工序,决定着结构体系能否实现自锚.空间主缆自锚式悬索桥体系转换过程中主缆的横桥向位移、吊索转角和吊杆之间的相互影响较大,使得吊索张拉过程极其复杂.该文依托哈尔滨市阳明滩大桥——556 m五跨双塔空间主缆自锚式悬索桥,针对空间主缆自锚式悬索桥体系转换施工过程中的结构受力和变形特点,遵循体系转换方案的原则,分析了两种张拉方案,即从短索开始张拉和从长索开始张拉.运用有限元软件Midas Civil建立全桥模型,综合考虑成桥目标、结构受力安全等原则,给出了具体的吊索张拉路径.张拉过程中根据索力和位移两个参数的敏感性,对于不同的施工阶段,采用不同的控制原则.主缆放张尝试,完成吊索张拉,依据吊索无应力长度不变的原则,进行吊索微调.阳明滩大桥体系转换结束后,吊索索力误差在7％以内,主缆线形误差在5 cm以内,主梁线形误差最大值为5.9 cm.     

空间主缆自锚式悬索桥成桥吊索索力优化计算

成桥吊索索力的计算以及主缆线形的确定是空间自锚式悬索桥设计的难点,关注加劲梁的合理受力状态,选取合适的目标函数、设计变量和状态变量,探讨吊索索力的优化计算方法。在吊索力确定以后,结合索段数值分析法和非线性有限元法可以得到自锚式悬索桥主缆的线形和无应力索长。该方法可以推广到空间自锚式悬索桥的初步设计计算中。并以江西上饶大桥为例,验证该方法的有效性。     

天津富民桥主缆初张力的探讨

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,主缆在主跨采用三维曲线线形,吊索在横桥方向为倾斜布置.主缆初张力对该桥空间缆索体系施工方案有根本影响.重点探讨主缆初张力对该桥主索鞍与散索套安装、主缆架设、调索与体系转换等施工环节的影响问题.     

单塔空间索面自锚式悬索桥缆索系统安装的测量控制

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,主缆架设、吊索第1轮张拉采取线形控制为主的措施,空间缆索施工测量控制环节非常重要.从测量仪器的配置、三维坐标测量系统的建立、误差分析以及成功解决空间体系施工线形测量问题等方面,介绍了该桥缆索系统安装的测量控制技术.     

自锚式悬索桥基准索股架设的施工控制

根据佛山平胜大桥基准索股架设的施工控制,论述了自锚式悬索桥基准索股架设过程中的主梁、桥塔、收缩徐变、主缆等初始状态确定的方法;提出了根据初始状态计算理论标准状态的基准索股线形算方法;最后阐述了基准索股架设实施过程中的控制方法。     

海外大型悬索桥吊索长度计算及架设精度控制

马普托大桥吊索在国内加工,通过海运到施工现场,周期较长。国内悬索桥吊索索长在主缆架设完成后,通过线形监控数据分析给出下料长度。考虑施工工期制约,通过提高主缆架设精度、索夹安装精度及优化钢箱梁安装工艺,按照理论线形对吊索长度进行下料。其中在主缆架设之前根据箱梁和索夹实际称重、桥面铺装重度试验结果、缆索系统钢丝实测弹模数据,精确计算主缆线形和吊索下料长度。为控制后续施工精度,在基准索股架设期间,分析了塔偏与温度对线形的影响,并根据现场实测温度与塔偏对线形实时调整。主缆架设完成后通过锚跨张力对主缆线形进一步微调,保证实际线形与理论线形相吻合。吊梁之前,根据实测空缆线形精确计算并放样索夹;吊梁过程中,及时进行索鞍顶推,防止索股滑动或桥塔开裂。钢箱梁合龙完成后桥面测量线形与理论线形基本吻合。     

松原市天河大桥北汊主桥上部结构施工关键技术

松原市天河大桥北汊主桥为(40+100+266+100+40)m双塔空间索面自锚式悬索桥,桥塔采用钢筋混凝土人字形结构,主梁分为混凝土加劲梁以及钢-混组合梁(由格构式钢梁上铺混凝土桥面板组成)两部分,主缆呈空间三维线形,全桥共51对吊索。桥塔采用液压自爬模施工,通过设置主动支撑以及预偏量控制塔身倾斜度;格构式钢梁采用以直代曲制作,边跨钢梁采用吊机原位吊装,中跨钢梁采用拼装平台上整节段拼装牵引滑移施工;主缆锚固系统位于加劲梁锚墩横梁上,采用厂内预制现场整体吊装施工;主缆架设采用PPWS施工方法,猫道采用预制吊装施工;针对可转动索夹以及球铰底座的特点,改变传统的体系转换临时吊索的使用顺序,达到吊索一次张拉成型。     

空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法

结合悬链线理论和几何非线性有限元方法,对空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法进行了研究。提出了空间主缆和吊索的线形及内力的迭代计算方法,在此基础上建立成桥状态的几何非线性有限元模型,进行非线性迭代计算并不断修改单元无应力原长及刚度矩阵,直至节点位移满足精度要求,即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自锚式悬索桥成桥状态,并得到了主缆、吊索、加劲梁的线形、杆件内力等重要信息。算例验证表明了该计算方法是可行的,能够满足工程计算精度要求,可用于空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定。     

江东大桥双塔单跨空间主缆自锚式悬索桥的施工控制

针对空间主缆自锚式悬索桥钢箱梁顶推和体系转换施工期的受力和变形特点,以杭州市江东大桥双塔单跨空间主缆自锚式悬索桥为工程背景,应用有限元软件建立其钢箱梁顶推和体系转换的施工控制仿真计算模型,系统地总结和提出空间主缆自锚式悬索桥钢箱梁顶推和体系转换的施工控制流程和施工监测项目,介绍了钢箱梁顶推施工和体系转换的最终方案,给出了空间主缆自锚式悬索桥体系转换的施工控制原则。提出了空间主缆自锚式悬索桥销铰式吊索索夹预偏角度的确定思路,给出了销铰式吊索索夹角度的测试方法。钢箱梁顶推和体系转换完成后,线形、应力、索力和索夹角度的测试结果验证了提出的施工控制方法和施工控制流程是合理的。     

大跨度单主缆悬索桥体系转换过程受力分析

广西柳州市双拥大桥为主跨430m的双塔单主缆地锚式悬索桥,采用主缆架设和主梁顶推同步施工、分批张拉吊索的施工工艺。该桥具有单根主缆体系横向受力效应的特殊性,体系转换技术难度大,为了解单主缆体系在施工中各种状态下结构的力学响应,采用无应力状态法,利用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析体系转换过程中的吊索和主缆内力、主缆线形、桥塔偏位和主梁支反力等参数的变化规律。结果表明:吊索和主缆的安全系数均满足要求;主缆跨中矢高变化幅度达8.852m;桥塔塔顶偏位在±150mm以内,桥塔变形和受力均较为合理。二期恒载施工后,该桥成桥线形、内力状态与设计预期目标吻合较好,各项实测参数均满足设计和规范要求。     

某主跨220m混凝土自锚式悬索桥设计

介绍了吉林雾凇大桥设计基本情况,讨论了混凝土主梁收缩、徐变效应的不利影响,提出采用主缆锚点预偏及锚固区的合理设计措施,使自锚式悬索桥混凝土梁因收缩、徐变后主梁的内力与线形达到设计要求,使得主缆内力均匀地传递到全桥,保证了主缆的安全。     

自锚式结合梁悬索桥新型先缆后梁施工方法研究

当自锚式结合梁悬索桥跨度较大且跨越通航河流或深谷时,若采用传统方法施工,临时设施多、工期长、造价高,鉴于此,以武汉市江汉六桥(主跨252m的自锚式结合梁悬索桥)为背景,提出一种新型先缆后梁施工方法。该方法在钢梁顶推完后浇筑锚跨混凝土梁,架设主缆,张拉吊索,进行一次体系转换,形成钢梁悬索桥,然后利用主缆的承重能力架设预制桥面板。从施工辅助设施、对通航孔的影响以及结构受力等方面,对新型先缆后梁法与传统先梁后缆法进行对比,采用有限元软件对施工过程和成桥状态受力进行对比分析。结果表明:新型先缆后梁施工方法在施工经济性和安全性上有较大优势;2种方法成桥状态受力有一定差别,但成桥后结构受力均满足要求。江汉六桥采用新型先缆后梁施工方法施工,施工过程及施工完成后,主桥线形、内力均满足要求,且造价较低,验证了该方法的科学性、适用性。     

三汊矶湘江大桥整体模型试验

为了获得自锚式悬索桥施工阶段结构体系转换过程中各构件的受力状况及成桥后结构的力学性能,利用优化方法计算了缆索系统的安装过程,并对三汊矶湘江大桥进行了缩尺比例为1:28的整体模型试验.介绍了优化计算的原理以及模型设计、试验方案的细节,并对施工过程中顶升主梁进行吊索的无应力安装过程以及活载作用下结构力学性能的测试和计算作了详细说明.结果表明:模型试验的测试结果与计算值吻合良好,吊索的无应力安装能够满足施工阶段的受力要求并达到设计成桥线形;活载作用下结构挠度、应力与荷载呈线性关系,叠加原理能够适用.     

自锚式悬索桥吊索目标索力影响参数分析

为了解各结构参数偏差对自锚式悬索桥吊索目标索力的影响,以吉林市雾凇大桥(预应力混凝土自锚式悬索桥)为例,采用有限元数值分析方法,分析在控制索力和控制索长2种方法下,桥塔和主梁抗弯刚度、体系温度、主缆和吊索抗拉刚度、主梁自重、中跨和边跨主缆长度参数偏差对吊索目标索力的影响,并进行实际工程分析。结果表明:主梁自重和边跨主缆长度对吊索目标索力的影响显著,而除主缆抗拉刚度和中跨主缆长度对吊索目标索力有一定的影响外,其余各结构参数偏差对吊索目标索力均影响甚微;在相同参数偏差影响下,各吊索索力在2种控制方法下的总体偏差量基本相同;控制索长法获得的吊索目标索力值相对均匀,对脱架后的主梁受力有利,而控制索力法能够进行结构参数识别,对制定吊索的后续调整方案有利。     

三维空间索面主缆架设施工技术

松原市天河大桥北汊主桥为主跨266m的双塔三跨自锚式悬索桥,主缆为三维空间索面。猫道施工采用已架设钢梁作为工作平台,在其上进行整体预制吊装预拉猫道承重索,安装U形横梁,铺设面层网,安装踏步方木、扶手索、侧网,并通过塔顶门架进行吊装施工。主缆架设采用PPWS法施工,利用牵引系统由南向北架设主缆。为了控制由于主索鞍平弯及竖弯引起的主缆鼓丝,索股入鞍采用由主索鞍中心向两侧出口的施工顺序,并控制四边形整形器的间距,保证鞍槽内的主缆平顺、不发生扭转现象,抑制主缆鼓丝的产生。主缆索股架设完成后,进行主缆的紧缆、索夹及吊索安装施工,达到设计的成桥主缆线形。     

五峰山长江大桥缆索系统施工控制技术

连镇铁路五峰山长江大桥为主跨1 092 m的公铁两用悬索桥,采用双主缆地锚式结构,其缆索系统由索鞍、主缆、索夹及吊索组成。该桥缆索系统施工过程较为复杂,为保证缆索系统施工满足验收标准的要求,对其主要参数敏感性进行分析,并开展施工精细化控制。结果表明:索鞍位置、主缆弹性模量、温度、主缆不圆度等参数均会对缆索体系的施工精度带来影响。根据施工全过程分析,在该桥缆索系统施工控制中,主索鞍共顶推11次,南、北塔累计顶推量分别为190 cm、196 cm;考虑实际钢丝直径、弹性模量和索鞍处曲线修正等,确定大桥主缆索股无应力长度为1 931.974～1 934.428 m;在主缆架设完成、紧缆后,测量实际空缆线形,按实际空缆线形对索夹位置及吊索长度进行修正。大桥缆索系统施工实测偏差结果均满足安装验收标准的要求。     

三汊矶自锚式悬索桥锚箱试验研究

自锚式悬索桥不同于常规的地锚式悬索桥,它是把主缆直接锚固在加劲梁的两端,加劲梁不仅要承受较大的弯矩,而且还要承受相当大的轴力。如何在合理的构造布置下将主缆的水平分力平顺地传递到加劲梁上,同时保证主缆与加劲梁连接的强度、刚度和稳定性,这是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。长沙市三汊矶湘江大桥是一座双塔自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固,并且主要由腹板将主缆轴力传递给整个加劲梁。该文介绍了大桥钢锚箱1∶3.2大比例模型试验,并且对作为主要传力构件的腹板和锚固体做了详细对比分析,验证了大桥锚箱的安全性和可靠性,为三汊矶大桥锚固结构的设计提供直接指导。     

天津富民桥主桥整体结构空间分析与设计

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,桥塔为独柱,主跨主缆采用三维空间线形,在立面及平面投影皆为抛物线,边跨主缆采用1组(2根并排)缆索不加竖向吊索形式.主要介绍该桥的结构设计特点,并简述整体结构空间分析计算结果.     

大跨自锚式悬索桥吊索张拉与体系转换技术研究

为快速实现大跨自锚式悬索桥体系转换,以(160+406+160)m的双塔三跨自锚式悬索桥——桃花峪黄河大桥为背景,研究以吊索引出量控制为主、索力控制为辅的吊索张拉与体系转换技术。建立实桥有限元模型,计算吊索无应力长度,定义索头引伸出下锚垫板的长度值为引出量;采用引出量控制,从塔根向远离桥塔方向对称张拉吊索(每次8组),跨中几组吊索采取纵向相邻2组同时装千斤顶,在n号吊索张拉的同时,预拉(n+1)号吊索;进行主桥缩尺模型试验,对该方案进行验证及细节优化。研究结果及实际工程表明:采用该体系转换技术方案,主缆与吊索张力、临时墩反力、主梁应力计算值等均满足要求;缩尺模型实测应力、位移与有限元计算值吻合;主梁线形质量好,吊索索力精度高,快速实现了体系转换。