基于无应力状态法的高墩大跨连续刚构桥合龙方案研究

以某5跨高墩连续刚构桥为工程背景,计算分析了不同合龙次序对桥梁结构位移和应力的影响.并基于无应力状态法施工控制理论,从本质上阐明了合龙次序对成桥状态的影响机制,提出了该桥的最佳合龙方案.     

基于平面梁单元的几何非线性线形控制方程建立与应用

为研究几何非线性条件下分阶段成形结构平衡状态与无应力状态量的关系,定义了梁单元无应力构形及无应力状态量的概念。构建2个结构系统状态和3个单元状态,基于单元无应力状态,考虑结构几何非线性效应,利用最小势能原理建立基于平面梁单元分阶段成形结构线形控制方程,该方程从理论上证明了无应力状态法原理三(分阶段成形结构通过主动控制构件单元的无应力状态量,可以实现相互独立的结构内力和结构线形)在几何非线性结构中的适用性。当计算状态取平衡状态时,线形控制方程为几何线性方程,提出了单元无应力状态量的间接法求解。通过某三跨连续箱梁结构算例验证了间接法的可靠性,同时进一步验证了无应力状态法原理三在几何非线性结构中成立。     

琅岐闽江大桥主桥钢箱梁顶推合龙控制技术

琅岐闽江大桥主桥为（60＋90＋150＋680＋150＋90＋60） m 七跨连续半飘浮体系双塔双索面斜拉桥,主梁为栓焊结构钢箱梁,采用悬臂拼装法施工,中跨合龙段长12 m ,合龙段自重约170 t 。为了使大桥能够高精度顺利安全合龙,且成桥后结构内力、线形状态达到预期目标状态,基于无应力状态法原理的控制思想,确定中跨采用双边吊梁、无劲性骨架锁定、顶推法进行合龙。采用 MIDAS Civil 2011对合龙关键工序进行详细计算分析,得到合龙顶推力、顶推位移限值等关键控制参数;分析了顶推过程中的索力、线形变化规律,以验证结构合龙安全可靠;分析得到合龙段无应力长度较小的改变对成桥目标状态影响较小。工程实践表明采用该方法进行合龙控制是可行的,桥梁合龙后内力状态与设计目标一致。     

福州市琅岐闽江桥主桥施工控制技术

基于无应力状态法原理,考虑结构几何非线性影响,对琅岐闽江桥主桥进行施工全过程施工控制。钢箱梁悬臂阶段按制造线形夹角保持不变确定待拼装节段标高,通过正装迭代合理确定施工阶段张拉索力,采用调索前后无应力索长差快速确定张拉索力;采用顶推配切法进行中跨合龙计算控制;合龙后进行二次调索对结构的内力进行系统调整。通过全面严格的施工控制,琅岐闽江桥主桥顺利实现高精度合龙,桥梁内力和线形均符合设计要求。     

无应力状态法在斜拉桥主塔施工计算中的应用

根据无应力状态法基本理论,建立斜压结构的分阶段施工力学平衡方程,导出分阶段施工构件单元的无应力状态量。得出当结构外荷载、结构体系、边界条件、单元无应力量一定的情况下,其对应的结构内力和位移是惟一的,与结构的形成过程无关。无应力状态法可应用于斜塔施工的过程控制,为高倾斜塔柱施工至合龙阶段提供技术支持。     

多跨连续箱梁施工仿真及稳定性分析

以张公庙大桥为工程背景,运用MIDAS/Civil对多跨连续箱梁施工过程进行仿真分析,计算结构在最大悬臂阶段、边跨合龙阶段、次中跨合龙阶段、二期恒载阶段的应力和变形,并对最大悬臂状态及地震作用下的稳定性进行分析。结果表明,各典型施工阶段该桥主梁内力及变形均符合规范要求,最大悬臂状态及地震作用下结构满足承载力要求。     

大跨度钢箱梁斜拉桥施工控制

为保证厦漳跨海大桥北汊主桥(主跨780m的双塔双索面半飘浮体系钢箱梁斜拉桥)成桥后内力和线形满足设计要求,采用以无应力状态法为理论基础的施工控制方法,考虑结构非线性,进行参数识别和平差计算,根据桥梁结构特点确定合理的成桥及施工阶段状态,对该桥进行施工控制.在施工控制中利用无应力夹角确定钢箱梁现场安装位置,利用索长拔出量快速确定张拉索力,并根据大桥结构特点及温度变化情况,采用单侧顶推为主、配切为辅的中跨合龙方案,有效地控制了合龙风险.通过全面严格的施工控制,厦漳跨海大桥北汊主桥实现了高精度顺利合龙,桥梁线形及内力均符合设计要求.     

不同边跨合龙方式对连续刚构桥结构的影响分析

针对某3跨连续刚构梁桥边跨合龙位置桥墩较高、现浇段较长而搭设托架不安全的施工条件,该大桥东岸边跨拟采用导梁法进行施工合龙。为验证该方案是否合理,根据力学方法和有限元原理,采用Midas/Civil软件建立了该桥的有限元模型,仿真模拟了实际施工过程并进行数值分析,并对两岸边中跨的内力与位移进行了对比分析,以验证采用导梁方案合龙施工的合理性。研究表明:1)边跨合龙方式的不同对桥梁结构受力影响较大,特别是边跨部分;2)使用导梁法施工的一岸,施工过程和成桥后桥面平顺性均不如使用托架法施工的一岸,产生的附加应力相对托架合龙稍大,但影响程度可接受,满足设计规范要求,并且节约了施工经费和缩短了施工周期。     

波形钢腹板刚构-连续组合体系桥合龙关键技术研究

为保证波形钢腹板刚构-连续组合体系桥的合龙精度,以(55+4×100+55) m波形钢腹板刚构-连续组合桥——文泰高速珊溪大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥施工阶段有限元模型,分析不同合龙顺序和体系转换时机对桥梁结构位移及应力的影响。结果表明：合龙顺序和体系转换时机对主梁成桥应力影响较小,对主梁成桥竖向位移、主墩墩顶成桥水平位移影响显著;珊溪大桥采用“边跨→次边跨→中跨”的合龙顺序,并在中跨合龙后进行体系转换,有利于全桥线形控制、改善主墩受力状态。采用上述合龙顺序和体系转换时机,该桥次边跨及中跨合龙时的高差控制在10 mm以内;成桥线形实测值与理论值最大相差17 mm,该桥的合龙实施效果较好。     

连续刚构桥施工过程中调整合龙顺序对结构内力的影响分析

通过对连续刚构桥施工过程中调整合龙顺序后桥梁结构的内力及位移变化与原设计进行比较分析,分析了连续刚构桥施工过程中调整合龙顺序对结构内力及位移的影响。     

分阶段成形杆系结构几何非线性平衡方程

为探讨几何非线性条件下分阶段成形结构最终状态的确定因素,以平面杆单元为对象进行分析。考虑几何非线性效应,定义单元零应力时的几何外形为其无应力状态量,采用最小势能原理建立局部坐标系和整体坐标系下,分阶段成形杆系结构不考虑其成形过程的力学平衡方程,获得结构最终状态与构件单元无应力状态量之间的关系。利用平衡方程,可直接计算分阶段成形结构最终状态的内力和位移,而无需逐阶段累加。通过平衡方程和算例证明:分阶段成形的杆系结构,即使在考虑结构几何非线性效应的前提下,只要最终状态构件单元的无应力状态量确定,则最终状态结构的内力和位移与结构的成形过程无关。     

南广铁路西江特大桥钢箱拱肋吊装施工过程仿真分析

为研究南广铁路西江特大桥主桥拱肋吊装过程中结构受力状态,指导拱肋吊装施工,对拱肋吊装施工过程进行仿真分析。该桥主桥为主跨450m的钢箱提篮拱桥,拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工,利用MIDAS软件建立整个拱肋有限元计算模型,采用"合理位移内力法"确定扣锚索初拉索力,对不同拆除过程中结构内力及位移变化的过程进行计算并确定拆除顺序,根据确定的扣锚索初拉索力以及拆索顺序计算出整个吊装过程的主体结构及临时设施的内力及位移。计算及实践结果表明:拱肋悬臂拼装过程中扣塔塔偏和应力以及主拱内力均满足规范要求;从跨中对称向拱脚方向拆除扣锚索的顺序为最优顺序,拆除过程中结构内力及位移变化过程平缓,无突变现象。实践表明,仿真分析结果顺利地指导了现场施工,大桥钢箱拱肋高精度合龙,吊装过程中结构施工处于安全状态。     

多跨连续刚构桥边中跨同时合龙关键技术

多跨连续刚构桥采用边中跨同时合龙施工,在有效缩短工期、节约施工成本的同时,给施工带来了新的挑战.为解决边中跨同时合龙施工的关键技术问题,该文以白坪1号大桥为研究对象,首先建立其施工全过程的有限元模型,论证一次性合龙施工方法的可行性;其次,提出了基于多目标优化的连续刚构桥合龙顶推力计算方法;最后,为了避免合龙段混凝土在养护阶段开裂,提出了一种合龙段混凝土应力控制方法.研究结果表明:多跨连续刚构桥采用边中跨同时合龙相较于常规的逐跨合龙,成桥状态的主梁最大应力值相差不大,但主梁成桥线形有一定差别,合龙方式变更后需要调整施工预拱度和合龙顶推力值;提出的基于多目标优化的连续刚构合龙段顶推力确定方法和合龙段养护阶段应力控制方法效果良好,为多跨连续刚构桥边中跨同时合龙方法的实施提供了技术支撑.     

大跨连续梁先中跨后边跨合龙影响分析

先中跨合龙后边跨合龙的非对称悬浇连续梁桥,由于其特殊的浇筑及合龙方式,受力较为复杂。现运用有限元分析软件对合龙误差、合龙温度及合龙配重对桥梁成桥状态时的应力和变形的影响进行分析,发现合龙误差对桥梁成桥线性影响较为显著,较理想状况下位移可增大一倍左右;合龙温度会对桥梁支座产生顺桥向位移,施工中需提前设置预偏量;对中跨进行合龙配重可以有效减小墩顶不平衡弯矩,确保施工安全。     

高墩多跨连续刚构桥合龙技术探讨

为研究有无顶推力合龙对多跨连续刚构桥合龙施工的影响,以三圣特大桥为例,建立5跨连续刚构桥的有限元模型,分别计算施工、合龙温度、混凝土收缩徐变等工况下引起的墩顶水平位移,推导出该桥顶推力的计算公式并得到合理顶推力值,分析在有无顶推力作用下桥梁结构的位移和应力变化。结果表明,顶推力与桥墩的墩顶水平位移线性相关;墩高较高(H≥80 m)时,有无顶推合龙的桥梁都处于安全状态,但不顶推合龙技术能降低施工难度,缩短施工周期,经济效益更为显著。     

矮塔斜拉桥中跨合龙施工技术控制

矮塔斜拉桥为多次超静定结构,其后期变形及内力状态受合龙温度和混凝土收缩徐变影响较大。两者一起将使主塔在运营阶段处于偏心受压状态,受力较为不利,且会影响桥梁线形美观,并危及结构安全。为消除由合龙温差及收缩徐变对后期结构状态的影响,在连续刚构合龙时对梁体施加一个水平顶推力,使合龙前各主墩产生一定的反向预偏量,以此抵消上述因素引起的结构位移和二次内力。本文通过介绍南澳大桥中跨合龙施工过程中的平衡重设置、顶推力施加、劲性骨架锁定等关键工序操作要点及实施效果,分析总结了应重点注意事项,为类似工程施工提供参考。     

闽江特大桥施工监控对策研究与分析

福州绕城高速公路闽江特大桥主桥为6跨连续刚构组合梁桥,合龙段多、体系转换复杂。首先,采用有限元法计算得到了施工预拱度和主梁内力,并进行了参数敏感性分析;其次,按实际施工进度要求对合龙前施工阶段的主梁变形和应力进行了监测。结果表明,施工阶段主梁截面应力、挠度变化实测值与计算值吻合较好,闽江特大桥主桥主梁线形和结构内力均满足要求;最后,进行了合龙顺序、合龙预压重、桥面铺装等参数的有限元分析,为确保闽江特大桥的顺利合龙、桥梁线形和内力满足要求而进行的实际决策提供了理论依据,可以对类似桥梁施工监控的选择提供参考。     

多塔斜拉桥无应力合龙关键技术研究

嘉绍大桥主航道桥为(70+200+5×428+200+70)m六塔七跨分幅式钢箱梁斜拉桥。为确保其顺利合龙,结合该桥六塔独柱(桥塔为弱柱结构)并设置竖向双排支座体系和跨中刚性铰等结构特点,按照结构运营状态达到设计理想状态为施工控制目标,采用有限元软件建立实体模型,对关键控制工况分别进行仿真分析,对其合龙工艺、合龙顺序进行研究。研究确定该桥按照无应力状态几何控制法进行顶推合龙施工的方案,7个合龙口按照边跨→中跨→次边跨→次中跨的合龙顺序进行逐次合龙,并对合龙过程中的顶推施工工艺、关键施工参数确定、主要控制手段及实施控制要点进行了阐述。实践证明,该合龙方案和合龙顺序高效、高精度地完成了该桥的顶推合龙施工。     

节段预制拼装连续刚构桥合龙方案研究

为改善节段预制拼装连续刚构桥的成桥内力状态,以南京四桥南引桥某一联4×50m连续刚构(先简支后连续)为背景,采用有限元法分析4跨同步合龙法,逐跨推进合龙法,先两边、后中间合龙法,前后半联二次合龙法的成桥内力.分析结果表明:先两边、后中间合龙方案桥墩弯矩值更均匀,中跨、边跨最大弯矩的比值比较接近,梁体弯矩的均匀程度相当,临时支座反力效果较好,确定该桥采用先两边、后中间方案合龙.     

排调河一号特大桥中跨合龙顶推控制

为了保证高墩大跨度三跨连续刚构桥中跨顺利合龙,需在合龙前进行水平顶推控制,以贵州排调河一号特大桥为工程背景,采用专业桥梁结构分析软件MIDAS建立有限元模型模拟施工过程,以消除墩顶水平位移为原则计算顶推力大小,并就顶推对该桥成桥状态受力性能的影响进行分析;在实际顶推过程中对位移和内力数据进行实时监测,将实测数据与理论计算值进行比较分析,其结果基本一致,表明顶推施工是合理、可靠和有效的,确保了顶推过程中结构的安全。