大跨径斜拉桥悬拼施工控制中温度影响的研究

在桥梁施工控制中,温度的影响是不可忽视的。在温度变化快的白天进行钢箱梁的起吊与悬臂拼装工作,温度影响是施工控制中较难掌握的因素。如何消除或减小温度影响,保证钢箱梁悬臂拼装精度,是施工控制中需解决的重大问题。本文结合福州淮安大桥的施工监控,对钢箱梁悬臂拼装施工控制中温度影响进行了研究,取得了较好的控制效果,可用于大跨径斜拉桥施工控制温度影响的现场修正,为其他大跨径斜拉桥桥悬臂拼装施工控制提供参考。     

斜拉桥温度效应分析及其不利影响的消除

从施工控制的角度出发,提出了一种简单实用的斜拉桥温度场模型.它的主要特点是把斜拉桥实际耦合的温度场分解为三种温度场,分别考虑斜拉桥在每一中温度场中的效应,并揭示其规律.以崖门大桥作为工程背景,通过对其施工过程温度效应的理论分析与现场实测,揭示了大桥在不同施工阶段下的温度影响规律,并提出补偿温度效应、准确给定立模标高以及寻找合理的标高、索力测量时间的方法.     

杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥施工控制

以杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥为背景,根据斜拉桥的结构特点,对全桥进行了仿真计算和施工控制研究.利用最小弯曲能量法和影响矩阵法进行合理成桥状态分析和合理施工状态的分析,按照自适应与反馈理论结合的施工控制方法进行施工过程控制,北通航孔斜拉桥的施工控制取得了良好的效果.实践证明,文中介绍的理论分析和施工监控方法是合理的,对同类型桥梁的施工监控有一定参考价值.     

五河口斜拉桥施工控制中间索力的确定方法

合理确定斜拉桥前支点挂篮施工的中间索力,对于挂篮受力安全和施工方便有重要作用。通过对施工过程的模拟和挂篮实际受力的分析,提出了混凝土斜拉桥前支点挂篮施工的中间索力的确定方法,并结合五河口斜拉桥的施工控制,利用该法确定了中间张拉索力。实际应用表明该方法正确、合理。     

混凝土斜拉桥施工期的时变可靠度计算

针对斜拉桥施工期的可靠度分析中不存在显式的极限状态函数的问题,提出了一种改进的虚拟中间变量法,在标准正态空间内重构极限状态曲面;在现场调查和室内试验的基础上,分析了混凝土斜拉桥施工期的设计变量的时变规律;结合现有的桥梁施工控制分析程序,提出了混凝土斜拉桥施工期的时变可靠度的计算方法。算例结果表明:改进的虚拟中间变量法具有高效性和精确性,并且可以利用现有的桥梁施工控制计算程序,对于斜拉桥施工期的安全性评价具有重要意义。     

大跨度部分斜拉桥施工控制温度效应影响研究

温度效应是大跨度桥梁施工控制的影响因素之一.通过建立大连市长山大桥Midas模型,分别模拟桥梁构件整体升温、桥梁构件局部温差对大跨径桥梁斜拉索索力及主梁挠度的影响.通过对桥梁主桥斜拉索,主梁上、下缘,桥塔、大气温度的连续测量,以及在相应时间段监测关键斜拉索索力变化及主梁关键截面的挠度变形,并根据理论模拟研究及现场实测可知,温度效应对大跨度部分斜拉桥施工控制影响较大.从温度效应的影响考虑,对大跨度部分斜拉桥施工及测量提出可行性建议.     

杭州湾跨海大桥南通航孔斜拉桥施工监控

以杭州湾跨海大桥南通航孔斜拉桥为背景,根据斜拉桥的结构特点,通过全桥的施工过程仿真计算,对该类型桥梁的施工控制进行研究.利用最小弯曲能量法给出合理成桥状态;通过正装迭代法求出合理施工张拉索力,确定合理施工状态;采用自适应和反馈结合的施工控制方法进行施工过程控制.实践证明,确定合理施工状态和施工控制的方法是合理的.     

卡尔曼滤波法在斜拉桥换索中的应用

由于斜拉索锈蚀、锚具松脱、混凝土的收缩徐变以及施工、养护等原因,许多20世纪修建的混凝土斜拉桥面临换索问题.以前的斜拉桥换索施工控制方法很难对斜拉桥索力及主梁标高进行有效的控制.笔者结合皎平渡斜拉桥换索工程,运用卡尔曼滤波法对斜拉桥换索进行施工控制,结果表明应用此法换索后的混凝土斜拉桥换索后总索力与设计合理总索力差2 926 kN,控制在3%以内,主梁标高与设计标高最大处差5 mm,满足桥梁施工控制的要求,换索后桥面线形有所优化.因此卡尔曼滤波法可用于混凝土斜拉桥换索工程的施工控制.     

矮塔斜拉桥支架合龙方法和控制要点

0 引言自法国工程师提出第一座真正意义的矮塔斜拉桥模型后,矮塔斜拉桥就以其良好的力学性能和造型受到业界的关注.目前世界上已经有多座建成和正在建设中的矮塔斜拉桥.矮塔斜拉桥是一种索梁组合结构体系桥梁,属于超静定结构,受力复杂[1-3].不同的施工方法对成桥的内力和线形有很大的影响,必须通过合适的控制方法使成桥的应力状态和线形都满足设计要求.本文对某矮塔斜拉桥实桥的支架法合龙及相关施工控制进行论述,探讨总结支架法合龙的施工方法和相关的施工控制.     

单索面双层斜拉桥施工控制仿真分析

斜拉桥是一种高次超静定的桥跨结构,其理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关,而且还依赖于科学合理的施工方法.如何通过施工时的索力调整来获得预先设计的应力状态和几何线形,是斜拉桥施工中非常关键的问题.该文结合绵阳城南新区一号桥的施工监控实践,针对其结构特性和施工方法,考虑温度、收缩徐变以及各种施工荷载,进行了施工控制仿真计算.确定各个施工阶段的索力,控制主梁的线形和应力,为斜拉桥的施工控制提供依据.     

超大跨度斜拉桥非线性因素影响分析研究

对于超大跨度斜拉桥,在设计过程中必须考虑非线性因素对结构的影响。本文研究了千米级斜拉桥在施工阶段和营运状态的非线性效应,分析研究了非线性对斜拉桥受力与变形的影响,明确了非线性影响斜拉桥受力与变形的机理,并提出了减小超大跨度斜拉桥非线性影响的措施。     

拉索对斜拉桥体系面内弯曲频率的影响分析

在推导斜拉桥体系面内弯曲频率的基础上,引入斜拉桥体系拉索影响系数,反映斜拉桥体系的拉索对面内弯曲频率的影响,通过斜拉索影响度的概念定量分析拉索对斜拉桥体系弯曲频率影响的相对量值。通过对四座斜拉桥体系的对比分析,证明用斜拉索影响系数及斜拉索影响度的概念可以更直观反映矮塔斜拉桥与常规斜拉桥动力性能的差异。这个结论对认识矮塔斜拉桥与常规斜拉桥二者的受力特性有一定的参考意义。     

1 000 m级CFRP索斜拉桥静力特性分析

通过具体算例采用有限元法分析CFRP索斜拉桥的各非线性因素的影响量,并与钢索斜拉桥进行对比。鉴于CFRP的线膨胀系数远小于钢材或混凝土的线膨胀系数,计算了4种不同结构体系的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥在温度荷载下的静力反应,计算结果表明CFRP索斜拉桥相对于钢索斜拉桥在静力方面具有较多优势。     

考虑运营环境不确定性的斜拉桥模态频率识别

为剔除运营环境因素（温度、车辆荷载、风等）对斜拉桥结构模态频率的影响，凸显因结构损伤引起的频率变化，对运营环境和模态频率之间的量化和传递进行研究。首先，考虑温度对材料弹性模量以及几何特性的影响，对温度影响模态频率的机理进行分析，以灌河大桥为工程背景，在较长时间尺度内对模态频率进行单因素回归分析；然后，根据匀速移动常量力作用模型推导移动荷载和结构振动强度的关系，考虑到车辆荷载及风荷载在较短时间尺度内对桥梁结构作用存在较强的耦合关系，采用非线性主成分分析方法（NLPCA）对运营环境因素进行主要特征提取和冗余信息的剔除，使用人工神经网络（ANN）模型实现两者之间的量化和传递；最后，提出基于运营环境变量分析的模态参数修正方法。结果表明：在较长时间尺度内，温度和车辆荷载与斜拉桥模态频率均有明显的负线性相关性，40℃季节温差对灌河大桥模态频率的影响为1.3%；非强风期间，主梁加速度RMS可近似反映桥上车辆荷载的变化；在短时间尺度内，温度与车辆荷载2种因素影响水平相当，一天内对灌河大桥影响一般不超过1%；基于NLPCA的ANN回归模型能较好地实现灌河大桥环境因素与模态频率的传递，剔除运营环境因素影响后的斜拉桥模态频率变异性明显降低，主要包含某些随机误差，符合正态分布。     

大跨度钢主梁斜拉桥的自适应无应力构形控制

为了实现对大跨度钢主梁斜拉桥高精度、高效率的施工控制,基于自适应无应力构形控制思想,推导了设计参数误差和钢主梁顶、底板焊缝收缩差对主梁安装线形的影响量调整公式,导出了主梁节段定位时温度影响的标高调整量公式,并在综合考虑此类影响因素的基础上建立了主梁节段精确定位的实时放样公式,最后将研究成果在荆岳长江公路大桥施工全过程中进行应用。结果表明：该方法能极大方便斜拉桥的施工与控制工作,提高其控制精度及效率。     

非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

基于平稳随机地震动场理论,对大跨度斜拉桥进行非一致激励下的平稳随机地震响应分析。以金塘大桥主通航孔桥为研究对象建立有限元模型,采用多点平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该斜拉桥在纵桥向、横桥向和竖向多点激励下的地震响应,研究了地震动的空间变化,包括部分相干效应和行波效应以及视波速变化对大跨度斜拉桥地震响应的影响。数值分析结果表明：非一致激励下斜拉桥的内力和位移有较大改变,地震动的行波效应影响比部分相干效应的影响更大,地震动的空间变化对纵桥向激励有利,对横桥向激励影响较小,对竖向激励影响很大且不利。对大跨度斜拉桥,必须进行多点地震激励的响应分析。     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。     

混凝土斜拉桥主梁的非稳态温度场与应力场分析

按非稳态温度场问题的热平衡控制微分方程和弹性力学平面应变问题的计算理论,应用变分原理给出了温度场和应力场的有限元计算列式。根据结构热分析和热应力分析的单向耦合特点提出了在同一有限元模型上按时间差分顺序耦合求解斜拉桥主梁温度场和应力场问题的方法,编写了计算机程序;并计算分析了一混凝土斜拉桥的主梁截面内温度分布和应力分布,对比了温度实测值,得出了几个重要的结论,对同类桥梁的设计具有实际参考价值。     

基于影响矩阵和粒子群算法的异形斜拉桥调索

斜拉桥的合理成桥索力的确定是斜拉桥设计和施工中的关键环节,获取符合条件的初索力是建立桥梁的有限元模型、完成施工阶段的分析和施工索力监测的基础。异形斜拉桥的结构相对比较复杂,其受力特点不同于常规的斜拉桥,传统的迭代法或具有不适用性,且迭代法需要进行多次试算,过程较为繁琐。粒子群算法可以高效便捷地得到合理的成桥状态,实现索力优化的自动化和智能化。为验证结合粒子群算法的索力优化方法的可行性,以某异形斜拉桥项目为背景,建立三维有限元模型,结合影响矩阵法和粒子群算法编MATLAB程序对桥梁斜拉索的初始索力进行求解,并与传统迭代法的优化结果进行比较,验证该方法的可行性。结果表明：传统迭代法在优化结构较复杂的异形斜拉桥时具有局限性,基于影响矩阵和粒子群算法的索力优化方法能够用来自动化求解结构较为复杂的异形斜拉桥的初始索力群,优化过程简便、高效。     

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响。结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体系降温将引起全桥主梁下挠,体系升温效应相反,最大背索索力变化为成桥索力的6.1%;日照温差下桥塔以横向弯曲为主,纵向偏位较小,对主梁线形、斜拉索索力影响较小;索梁(塔)负温差下有索区主梁发生向上位移、背索索力增大,正温差下相反,对桥塔偏位基本不影响。