自锚式悬索桥吊索张拉无应力状态仿真分析方法

自锚式悬索桥吊索张拉过程中结构几何非线性突出,吊索索力互相影响,体系转换十分复杂,使用常规的正装或倒装法分析难度较大。针对吊索张拉过程中吊索无应力长度仅在吊索张拉时才发生改变,不随外荷载的变化而变化这一客观规律,提出吊索张拉的无应力状态仿真分析方法。以该方法为指导,分析和模拟国内某自锚式悬索桥的吊索张拉过程。实践证明,应用无应力状态方法可准确地对吊索张拉过程进行仿真模拟,且计算结果精度高,方法简便,实施效果良好。     

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。     

单塔空间索自锚式悬索天桥设计与施工控制

桐柏停车区天桥采用(18+38+66+18)m四跨单塔自锚式悬索桥方案。桥塔为钢筋混凝土拱形,加劲梁采用钢筋混凝土肋板式结构,主缆采用预制平行丝股,吊索采用空间布置,鞍座采用铸焊结构。采用MIDAS Civil程序建立有限元模型,进行成桥结构分析,结果表明该桥结构刚度满足规范要求。该桥采用先梁后缆法施工,采用倒拆法进行施工计算,在施工过程模拟计算后得到吊索下料长度。吊索分5次张拉到位完成结构体系转换,以吊索无应力长度为控制指标,控制吊索张拉力和加劲梁变形。监控结果表明,该桥成桥线形较好,主缆和吊索受力均匀。     

南京小龙湾混凝土自锚式悬索桥吊索张拉过程研究

不同于地锚式悬索桥,自锚式悬索桥先梁后缆的施工方式,使其张拉过程具有显著的可优化性。依托小龙湾自锚式悬索桥工程实例,对自锚式悬索桥张拉过程控制原则、控制目标进行了分析,在满足桥梁结构受力安全的前提下,尽量减少接长杆数量、索鞍顶推次数、千斤顶数量和张拉批次,以较少的人力物力财力和时间来完成吊索张拉方案。建立有限元模型,模拟分析小龙湾大桥张拉全过程,根据吊索张拉安全系数、桥塔及加劲梁允许最大压应力、最小拉应力等指标,提出适用于该桥的张拉控制方案。对比分析了成桥状态与张拉过程中吊索的最大索力,发现在跨中14~16号吊索索力较成桥状态索力有所增加,但均能满足张拉过程吊索安全要求。对吊索张拉过程中桥塔及加劲梁的应力变化规律进行了总结,发现在张拉14~17号吊索时,桥塔、加劲梁等混凝土构件应力发生显著变化。     

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.     

西宁文汇桥加劲梁体系转换方案优化

西宁文汇桥为主跨158m双塔混凝土自锚式悬索桥,采用"先梁后缆"法施工,加劲梁采用逐节段支架现浇法施工。该桥加劲梁体系转换原方案为三轮吊索张拉,由于原方案施工周期长、施工措施费用高,提出将原方案优化为两轮吊索张拉(优化方案)。为分析优化方案的优化效果,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析优化前、后2种体系转换方案的结构内力和变形。结果表明:与原方案相比,优化方案在第1轮吊索张拉时,吊索的竖向位移均在控制界限范围内,无需临时接长,可节省施工成本;主缆和索鞍间的抗滑移安全系数和桥塔应力均变化平稳,简化了计算分析过程;优化方案可以减少一轮吊索张拉,并在缆索架设阶段进行部分二期恒载施工,提高了施工效率。     

小孔径吊索锚管双塔单跨平面主缆自锚式悬索桥体系转换方案优化研究

针对吊索锚管孔径小的双塔单跨平面主缆自锚式悬索桥,通过有限元仿真,搜寻并提出了先按由跨中向两侧张拉跨中少部分吊索,然后按由主塔向跨中的顺序张拉剩余吊索的最优体系转换方案,成功地解决了该类型桥梁吊索锚管内径过小的问题。在此过程中,分析了双塔自锚式悬索桥纵桥向须基本对称或两边跨主缆倾角须基本相等的原因,并结合定性分析及定量计算,论证了上述方案为该类型桥梁最优体系转换方案的必然性。该文背景工程按照该方案进行吊索张拉施工,快速地完成了体系转换,全过程中未出现吊索在其锚固导管口弯折的情况,达到了预期的理想效果。     

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。     

自锚式悬索桥先斜拉后悬索的体系转换模拟

针对大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题,提出了"先斜拉,后悬索"无支架法的总体施工方案,即先形成临时斜拉桥,再进行斜拉桥向悬索桥的体系转换。以600 m超大跨度的鹅公岩自锚式悬索桥为分析案例,采用无应力状态控制法实现了两种独立缆索支撑体系——临时斜拉桥和自锚式悬索桥共存。通过体系转换方案比选出推荐方案,表明临时斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作,可降低主缆与主梁的高差,从而减少了吊索张拉次数和接长杆长度,体系转换方案得以优化。经ANSYS有限元模拟由斜拉桥向悬索桥的体系转换过程,其结果与设计预期目标吻合较好,给出了该方案实施下主缆、主梁、临时钢塔、主塔、吊索和斜拉索在各施工步骤下的反应,并得到以下结论:(1)"先斜拉,后悬索"的总体施工方案可解决大跨度自锚式悬索桥无法使用支架法的施工问题;(2)通过调整体系转换前的主梁线形,可大幅度降低体系转换难度;(3)对于几何非线性显著的斜拉桥向悬索桥体系转换过程中,吊索张拉方案、斜拉索力调整和拆除时机顺序等问题的确定至关重要。     

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。     

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。     

鹅公岩轨道专用桥加劲梁施工体系转换方案比选

重庆鹅公岩轨道专用桥为主跨600m的双塔双索面自锚式悬索桥,全桥采用"先梁后缆"法施工。由于跨中钢箱加劲梁无法采用支架法施工,提出了"先斜拉,后悬索"的总体施工方案。为选择合理的体系转换方案,保证施工安全,对2种方案(方案1:临时斜拉桥成桥后直接进行体系转换;方案2:临时斜拉桥成桥后,先对斜拉索进行补张拉,再进行体系转换)进行比选,通过张拉设备、吊索张拉次数和接长杆的长度等方面综合比选,选择方案2。利用ANSYS软件进行全桥结构体系转换过程数值模拟仿真分析,结果表明,采用方案2施工,加劲梁及主缆的线形有限元分析结果与设计预期目标吻合较好。     

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。     

主跨218 m三塔自锚式悬索桥体系转换方案

银川滨河黄河大桥主桥采用三塔双索面组合梁自锚式悬索桥,跨径布置为(88+218+218+88)m。为安全、高效地实现体系转换,需要选择合理的吊索张拉方案。综合考虑施工过程中各控制因素,对此三塔自锚式悬索桥吊索张拉方案进行研究。经计算分析,所选体系转换方案满足施工过程中各工序的技术标准。     

自锚式悬索桥合理成桥状态及受力特性研究

结合自锚式悬索桥受力和施工特点,以鄂尔多斯市某双塔三跨自锚式悬索桥为工程背景,对自锚式悬索桥合理成桥状态的计算方法、吊索张拉顺序和动力特性展开研究,实践表明,采用基于影响矩阵的零位移法确定自锚式悬索桥合理成桥状态的方法,简单实用,计算精度高,具有较高的工程应用价值,经验算成桥运营状态结构强度和刚度均满足设计要求。采用无应力状态法进行正装分析,通过对比分析施工阶段桥梁结构的响应,优化吊索张拉顺序,明确了合理施工状态,包括缆形、吊索力、索鞍预偏量等。通过对桥梁结构进行动力分析得到一些结论可为同类桥梁提供参考。     

自锚式悬索桥主缆线形计算方法及施工过程分析

自锚式悬索桥缆索系统线形的计算采用有限元方法或索段数值计算均有一定的局限性,文章结合两者的特点,通过建立非线性有限元模型,并结合索段数值计算方法迭代求解自锚式悬索桥线形及内力.湖南长沙三汊矶自锚式悬索桥通过在中跨临时墩处顶升主梁后进行吊索的无应力安装,避免了反复张拉吊索的过程.利用所编制程序对大桥成桥阶段主缆线形及缆索架设过程中的受力状态进行计算,计算结果表明施工过程中主缆、吊索及主梁内力变化均匀,支座无负反力出现,验证了施工方法的可靠性.长沙三汊矶大桥所采用的缆索架设方法及计算过程可为同类型桥梁的设计及施工提供参考.     

自锚式悬索桥主缆无应力长度的计算分析研究

该文基于悬链线计算分析理论,将自锚式悬索桥空缆状态,简化为受沿弧长均布的自重荷载与吊索处集中力作用的柔性索,对成都市清水河自锚式悬索桥主缆的无应力长度进行了计算分析。可为类似的桥梁设计和施工提供参考。     

独塔双跨空间索面自锚式悬索桥体系转换方案确定

针对以独塔自锚式不对称空间缆索悬索桥在体系转换施工期的受力和变形特点,以广州猎德大桥为例,系统地总结和提出该类悬索桥吊索张拉方案(含鞍座顶推)确定原则,给出了吊索张拉方案,在参数敏感性分析基础上,结合自锚式悬索桥不同施工阶段的力学特点,提出体系转换过程中及桥面铺装后吊索张拉的控制原则和施工方法,为同类桥梁吊索张拉和鞍座顶推施工提供参考。     

自锚式悬索桥吊索张拉控制参数的选取及张拉方案优化

自锚式悬索桥施工方案的选择是通过考虑多方面的因素最终确定的,好的施工方案不仅能保证结构在整个体系转换过程中受力安全,而且能缩短工期。本文分析了自锚式悬索桥吊索常用张拉方案的优缺点,通过优化吊索张拉顺序和索鞍顶推时机,实现采用4台千斤顶并通过3轮张拉成功的实现体系转换,将吊索张拉用接长杆的数量减少到同规模桥梁的最低水平。     

天河大桥空间自锚式悬索桥体系转换研究

结合吉林省松原市天河大桥北汊桥施工,介绍了空间自锚式悬索桥体系转换方法;根据该桥结构受力特点及现场硬件设施,分析了吊杆张拉控制条件,提出了吊索张拉方案;通过有限元方法对体系转换方案进行了验证。