混合梁-塔斜拉桥力学特性及参数敏感性

以海东大道1号桥工程为对象,基于有限元软件Midas Civil,研究其力学特性,选取斜拉索初张力、混凝土梁刚度、混凝土梁容重和钢梁容重等四个参数进行敏感性分析,确定影响施工成桥状态结构线形和受力的主要参数.研究表明:几何非线性对混合梁—塔斜拉桥变形影响较大,考虑几何非线性时,该斜拉桥主梁挠度和塔顶偏位分别增大了26.5%和45.8%;受桩土相互作用的影响,结构多维耦合振型增多,对应阶数的频率值减小,结构一阶振型表现为索塔横弯,主梁竖弯振动则以钢结构为主;斜拉索张拉力对混合梁—塔斜拉桥施工成桥阶段力学性能的影响最大.     

基于灰色预测理论的多塔斜拉桥施工监控方法研究

斜拉桥施工过程中若不对临时结构的内力及线形状态进行有效控制,将因误差的累积导致施工结束时整体结构的受力及线形严重偏离设计成桥状态,使得桥梁成桥时无法实现设计的最优状态从而影响结构的可靠性和美观性。常规混凝土斜拉桥的施工过程控制主要有最小二乘方法及卡尔曼滤波法。以钢主梁多塔大跨度斜拉桥作为工程背景,提出基于灰色预测理论的多塔大跨度斜拉桥施工过程控制方法,并将其用于此桥施工过程中初始索力等施工参数的理论计算,并运用此方法对由于温度、材料容重等因素的偏差对桥梁成桥状态的影响进行预测。实践表明运用灰色预测控制方法能高效地实现多塔钢主梁斜拉桥的施工过程控制并能保证桥梁合理成桥状态的实现。     

斜拉桥应力与索力测试

斜拉桥在施工中表现出来的这种理论与实际的偏差具有累积性,如不加以及时的有效的控制和调整,随着主梁悬臂施工长度的增加,主梁标高最终会显著偏离设计目标,造成合拢困难,并影响成桥后的内力和线形。因此,斜拉桥施工监测、控制是保证斜拉桥达到设计要求的重要手段。对斜拉桥的索塔、主梁、斜拉索进行了局部应力、索力测试分析,给出了进行斜拉桥应力、索力测试分析的一般方法。     

大跨度组合梁斜拉桥成桥状态参数敏感性分析

为保证大跨度钢-混组合梁斜拉桥成桥后的主梁线形和结构各部位的受力均满足规范要求,以赤壁长江公路大桥为研究对象,考虑几何非线性因素建立有限元模型,对桥梁施工全过程进行仿真模拟.研究了成桥状态的主梁线形、控制截面应力、斜拉索索力对钢主梁的重量和弹性模量、桥面板的重量和弹性模量、拉索的弹性模量及温度误差的敏感程度.研究结果表明:钢主梁重量、桥面板重量、拉索弹性模量及温度误差对成桥状态结构行为的影响显著,而钢主梁弹性模量和桥面板弹性模量误差的影响较小.研究结果可为其施工控制中的误差修正、关键控制量确定等提供依据,也可为类似桥梁工程施工提供参考.     

温度对矮塔斜拉桥成桥状态影响研究

为了得到更合理的成桥状态并进行施工控制分析,通过Midas/Civil有限元软件,建立了一座双塔三跨矮塔斜拉桥模型,分析了不同环境温度和截面温度梯度对矮塔斜拉桥成桥后的内力与变形的影响。研究发现:温度作用对矮塔斜拉桥成桥主梁应力、主梁刚度和索力均有影响。桥梁有索力区主梁刚度受环境温度影响明显,温度变化对主梁刚度影响较小;相对于主梁上缘,主梁下缘应力对温度变化更加敏感。不同温度工况下,斜拉索中跨区域索力变化比边跨大,端斜拉索索力受温度作用影响严重。最后,结合温度作用对桥梁内力和变形的影响,给出了桥梁设计和施工监控建议,为矮塔斜拉桥施工控制提供一定参考。     

大跨度钢斜拉桥的施工研究

随着现代科学技术的发展和大型现代化施工设备的应用,大跨度钢斜拉桥的设计和施工成为可能。为了满足安全、耐久、美观及各项设计要求,大跨度钢斜拉桥的科学施工尤为重要。结合安庆长江公路大桥的施工实践,论述了该桥主梁、主桥索塔、斜拉索的施工技术要点。并对安庆长江公路大桥施工中引起的索力和塔顶位移的变化影响作了进一步的研究。得出了对斜拉索进行二次张拉及索力不断地进行调整优化和科学合理的施工控制有力地指导了大跨度钢斜拉桥的施工。也为类似斜拉桥的施工提供了科学依据和经验。     

大跨度斜拉桥刚度对结构动力特性的影响研究

为确定大跨度斜拉桥刚度对结构动力特性的影响,以泸州市长江六桥为工程背景,基于VBWD(Vehicle-BridgeWind Dynamics)程序,开展不同的主梁刚度、拉索刚度、主梁-拉索刚度以及桥塔刚度对结构动力特性的影响研究。结果表明:大跨度斜拉桥的竖向刚度主要由主梁竖向刚度和拉索刚度提供,其中,拉索刚度所占比重较大;横向刚度主要由桥塔横弯刚度和主梁横弯刚度提供,其中,主梁横弯刚度所占比重较大。     

计入几何非线性影响的斜拉桥施工索力的确定

考虑缆索垂度效应、加劲梁的梁柱效应及节点大位移效应等几何非线性因素对大跨度斜拉桥施工索力的影响，模拟正装和虚拟退拆施工过程，建立了施工索力计算的继承与迭代关系．利用通用有限元程序，建立斜拉桥全桥三维有限元模型，合理划分荷载步和荷载子步，通过倒拆正装反复迭代，得出了施工索力及相应的成桥线形．使用最小二乘法修正倒拆与正装之间的差值，有效地计入了几何非线性的影响，使斜拉索满足成桥状态所要求的索力并使主梁以要求的精度接近理想的成桥线形．     

均安水道特大桥主桥设计及主梁施工方案研究

文中以均安水道特大桥主桥设计为例,详细介绍混凝土梁斜拉桥的设计、主梁施工工法以及将斜拉桥混凝土主梁施工工法由前支点牵索挂篮修改为后支点挂篮存在的安全问题。根据施工单位提供的后支点挂篮图纸及锚固点反力,对总体结构进行重新计算,优化了斜拉索张拉力、主梁纵向预应力设置,并对挂篮锚固点进行局部仿真分析。计算结果表明,优化设计后主梁采用后支点挂篮施工也可满足施工安全。     

“花瓣式”异形斜拉桥结构受力影响因素敏感性研究

为了减小"花瓣式"异形斜拉桥结构成桥状态结构受力和变形受施工误差的影响程度,以西安市富裕路沣河大桥为项目依托,通过分析容重、拉索弹模、拉索初张力、体系温度等影响因素变化对结构受力的敏感性程度,从而保证斜拉桥合理成桥状态与目标状态的精度要求。计算结果表明:体系温度、拉索力和结构容重对"花瓣式"异形斜拉桥成桥状态主梁挠度、主塔变形、拉索索力、拱脚及钢主梁截面应力影响较大,为敏感因素;拉索弹模对上述指标的影响程度较小,为非敏感因素;沣河大桥实际工程应用表明研究成果能够有效减小施工过程误差对成桥状态的影响程度,可为其他"花瓣式"异形斜拉桥在设计、施工中的结构敏感性研究提供有益参考。     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

斜拉桥施工阶段索力调整的"两步到位法"

根据斜拉桥结构特性和施工控制的需要,提出施工阶段索力调整的"两步到位法",即首先模拟斜拉桥实际施工过程,计算出初始张拉索力,然后建立初始索力和主梁内力的数学模型,以成桥时主梁弯矩为控制目标,以最小二乘法优化出成桥时最终索力,保证了结构受力合理和结构安全.     

混合组合梁斜拉桥施工期材料参数误差分析

斜拉桥施工过程中,由于施工工艺复杂、施工周期较长,材料参数误差不可避免。为明确材料参数误差对施工过程的影响,以澜沧江斜拉桥为依托工程,选取主塔刚度、桥面板自重和主梁弹性模量等材料参数误差为变量,通过有限元分析,研究其对主梁线形、桥面板应力和斜拉索索力的影响。研究结果表明:主塔刚度、桥面板自重对主梁线形的影响较为显著;桥面板自重对桥面板应力的影响较大;主塔刚度对斜拉索索力的影响明显大于主梁弹性模量等参数。因此,施工控制过程中,应将主塔刚度和桥面板自重作为施工控制的重点。     

云阳长江公路大桥施工控制仿真斜拉索模拟分析

斜拉桥施工控制仿真计算,用平面梁单元模拟斜拉索单元,能够满足施工控制对索力的精度要求;同时主梁应力剔除斜拉索弯矩值的影响后,也能够满足施工控制对主梁应力精度的要求。     

千米级混合梁斜拉桥无应力索长及几何线形控制

针对千米级混合梁斜拉桥施工期结构受力特点及制造加工和安装阶段面临的主要问题,基于几何控制理论,以主跨926 m的鄂东长江公路大桥为依托,研究斜拉索无应力长度及主梁几何线形控制方法。结果表明:以理想成桥线形、索力为目标,通过对制造及安装阶段全过程无应力状态量的调整,安装阶段将无应力线形、无应力索长的控制转换成夹角、引伸量的控制,该方法易规避不良施工效应、施工误差,高效快捷、精度高,同时能降低环境带来的不良影响。施工实践表明实测数据与理论计算吻合很好,证实了该方法的有效性和可靠性。     

神农溪斜拉桥敏感性参数分析

以神农溪特斜拉桥为研究对象,运用桥梁结构计算软件桥梁博士,建立了计算模型。考虑主要设计参数变化,进行参数的敏感性分析,确定出影响主梁线形及索力的主要设计参数,分析结果可为施工控制提供参考。     

斜拉桥拉索线密度对拉索索力测量的影响分析

用频率法测试斜拉桥拉索索力是一种快速有效的现场索力测试方法,但在索力计算过程中,拉索索长、线密度、抗弯刚度等参数的取值直接影响到索力测试精度。针对新兴大桥拉索的特殊性,研究得出,对低应力防腐拉索,其线密度取值应扣除拉索内部油脂的质量,修正后计算得到的索力值与用压力表测定法得出的张拉力对比,吻合度较好,可以作为类似工程的借鉴和参考。     

结合梁斜拉桥索力优化方法的研究

本文拟采用有限元程序ANSYS。其方法是以斜拉索的二次张拉索力为设计变量,斜拉索和结合梁的应力以及支座反力为控制变量,将成桥后主梁的最小弯曲应变能作为目标函数,通过一阶优化算法,确定最优索力,即结合梁斜拉桥施工时的合理张拉索力。     

混凝土斜拉桥索力与预应力耦合优化

在影响矩阵思想基础上,提出基于施工过程的混凝土斜拉桥成桥内力确定方法。该方法耦合优化索力及预应力,以施工拉索初张力和预应力为设计变量,建立其对结构内力的影响矩阵,以施工阶段各控制截面应力及索力满足规范要求且索力均匀为约束条件,选取合适的成桥内力及用索量最小为目标函数,采用多目标方法优化成桥内力。该方法实现了索力与预应力的同步优化,保证了施工安全和成桥结构受力合理。