非对称矮塔铁路斜拉桥塔梁施工监控研究

矮塔斜拉桥,又称部分斜拉桥,是近年来被广泛采用的一种桥梁结构形式。以天津西外环的津保铁路矮塔斜拉桥为工程背景,为确保施工的安全性,对其施工控制进行了研究。首先建立了津保斜拉桥的有限元模型,对结构稳定性和动力特性进行分析;其次建立了施工监测系统,对监测结果进行分析。分析结果表明,津保桥成桥后主梁线形与设计线形基本一致,主梁应力满足规范要求,斜拉桥成桥索力与设计索力基本一致,实时监测提高了津保桥按图施工的精确度。     

高铁大跨拱承式独塔斜拉桥成桥状态力学参数敏感性分析

以国内某高铁拱承式独塔斜拉桥为工程背景,通过有限元分析,研究主梁容重、拉索初张力、材料弹性模量和温度作用等力学参数对该桥成桥状态下力学性能(主梁线形、截面应力、成桥索力和主塔线形等)的影响规律,识别影响较大的敏感力学参数和对这些参数敏感的结构关键部位.研究结果表明:主梁容重和拉索初张力对主梁线形、截面应力和成桥索力的影响较大,对主塔线形的影响较小;材料弹性模量对成桥状态下结构力学性能的影响都很小;温度作用对成桥状态下结构力学性能的影响规律较为复杂.     

塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥成桥状态力学参数研究

为了提高塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥的施工控制精度,为后续的参数识别和误差修正提供理论基础,以国内某矮塔斜拉桥为工程背景,通过计算比较各设计参数在成桥状态时对主梁线形、应力、成桥索力和主塔偏位的影响,分析各设计参数的敏感性。研究结果表明:主梁容重、拉索初张力、季节温差和索梁温差为主要设计参数,而混凝土弹模、日照温差和索塔两侧温差对成桥状态的影响较小,为次要参数。研究结果可为同类型斜拉桥的施工控制提供参考。     

既有PC斜拉桥的主梁桥面线形调整实践

当PC斜拉桥运营一段时间后,主梁线形常常发生改变,此时通过索力调整来改善主梁线形是有效的技术途径之一.以国内某PC斜拉桥为工程背景,介绍了PC斜拉桥主梁线形调整的基本方法.对比分析当前结构状态与原桥竣工线形、索力等的差异基础上,确立了主梁线形调整的目标和索力调索幅度,利用平面杆系有限元计算分析拟定了调索方案,并提出了主梁线形调整的施工控制原则.监测结果表明,通过索力调整来改善主梁线形达到了预期目标,主梁线形调整兼顾了索力、主梁混凝土应力以及塔位的变化,保证了结构的安全.     

钢桁梁斜拉桥成桥索力优化的实用算法

根据影响矩阵原理对斜拉桥3种成桥状态(塔直梁平状态、塔梁弯曲能量最小状态和塔直中跨梁平状态)索力进行计算。分析表明,塔直中跨梁平状态能更好地在保证索力分布均匀的同时使得塔梁变形趋于最小。在塔直中跨梁平状态的基础上,本文提出一种简单实用的成桥索力优化新算法,该算法可避免常规计算时大型单元内力矩阵的计算和提取,无需编程。利用该算法对某铁路钢桁梁斜拉桥进行分析计算,通过与设计成桥索力的比较,证明计算结果的准确性;同时,基于对称原则将索力求解模型进一步简化后,有限元分析时可省略主塔建模过程,仅以主梁、拉索为分析对象便可快速得到一组准确可靠的对称索力。实桥验算结果表明,当拉索布置关于主塔对称时,对于钢箱梁斜拉桥该算法也具有很好的适用性。     

矮塔斜拉桥的施工控制研究

以平顶山市湛河一桥主桥--双跨独塔单索面矮塔斜拉桥为依托工程,开展了矮塔斜拉桥施工控制研究.根据该桥的特点,采用有限程序计算得到桥梁的内力和变形,确定桥梁的关键部位,制订了桥梁的施工控制方案,通过对主桥的施工控制实践,确保了该桥施工中的安全和顺利合龙,成桥线形与成桥结构内力符合设计要求,达到了桥梁施工控制的目的.     

池黄高铁三塔矮塔斜拉桥设计关键技术研究

研究目的:矮塔斜拉桥具有结构刚度大、施工方便、经济性好、造型美观等优点,近年来在铁路桥梁中得到广泛使用。本文以池黄高铁大跨度三塔矮塔斜拉桥为背景,针对高速铁路桥梁特点,就结构体系、合理结构参数、斜拉索张拉方案等关键技术进行分析研究。研究结论:(1)高速铁路多塔矮塔斜拉桥结构体系选择的关键是既保证变形控制,同时减少温度力以及混凝土收缩徐变产生次内力的不利影响,采用刚构连续梁体系,辅以外伸跨,可以有效减小下部结构受力,同时满足刚度要求,结构经济合理;(2)边跨跨度和外伸跨跨度对主梁变形影响较小,塔高和无索区长度对主梁残余徐变变形影响较大;(3)斜拉索采用悬臂阶段和合龙后两次张拉,且二次张拉拉索在施工二恒之前,可有效控制主梁残余徐变变形;(4)本研究结论可为今后同类型桥梁设计提供参考。     

铁路多跨长联矮塔斜拉桥合龙顺序研究

多跨长联矮塔斜拉桥悬臂施工时有多种合龙顺序,按不同顺序合龙,成桥时梁体内力不同。通过优化合龙顺序,可以优化成桥时的主梁内力。以铁路某多跨长联矮塔斜拉桥结构为例,研究在不同合龙顺序下,梁体在受力、位移方面的差异,结合施工工艺、工期等因素,对铁路多跨长联矮塔斜拉桥合龙顺序进行全面分析。     

怀邵衡铁路矮塔斜拉桥斜拉索施工技术研究

怀邵衡铁路沅江特大桥主桥(90+180+90)m矮塔斜拉加劲连续梁为国内首例客货两用铁路最大跨度的矮塔斜拉桥。本桥斜拉索预应力采用等值法张拉,由于钢束多预应力施工复杂,桥梁线性控制难度大。现介绍该桥斜拉索施工过程中斜拉索制作、挂索、预应力计算、预应力张拉及施工过程的技术和质量控制,旨在为以后同类型工程的施工提供一点参考。     

多塔矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析

基于结构参数敏感性分析的摄动原理,通过选择合适的摄动值计算各参数对结构力学性能的敏感系数,研究多塔矮塔斜拉桥参数变化对结构内力、变形和自振特性的影响大小,为结构设计和施工监控提供参考。研究结果表明:边跨长、主梁刚度、桥墩刚度的变化对结构刚度和内力影响较大,拉索刚度、跨中无索区长度对结构内力的影响相对较小;塔跨比、拉索刚度、主梁刚度是影响索力的主要因素;主梁和桥墩刚度、边跨长度对主梁振型的影响较大;塔跨比、主塔刚度则对主塔的振型有较大影响。     

快速铁路大跨连续梁桥施工监控及控制体系研究

为保障特大跨度预应力连续梁桥结构安全、几何线形平顺,成桥各安全控制指标满足设计要求,以新建怀邵衡铁路沅江特大桥(60+100+60)m预应力混凝土连续梁桥为工程依托,根据理论计算及结构特点,构建快速铁路大跨连续梁监控体系,重点进行参数敏感性分析,建立线形及应力监控系统,数据计算、分析和处理方法。理论研究及工程实践表明:混凝土容重和预应力效应为影响线形和内力的关键因素,其次是混凝土弹模和收缩徐变,施工中需加强对这些参数的控制及识别;采用的计算方法和监控手段确保了该桥主梁线形平顺和受力安全,合龙口精度、主梁线形和应力误差均满足规范要求,结构安全可控、工作状态良好。     

预应力混凝土连续梁拱组合桥吊杆成桥索力计算及影响因素分析

根据预应力混凝土连续梁拱组合桥的结构特点,充分考虑主梁的承载能力,提出基于指定截面应力法的吊杆成桥索力分步算法。根据主梁截面的应力控制条件,以总的吊杆索力最小为目标函数,采用数学规划方法初定吊杆索力,然后采用最小二乘法进行吊杆索力调匀,从而得到较为合理的吊杆成桥索力。应用该方法对宿淮铁路京杭运河特大桥主桥(62+132+62)m连续梁拱组合结构进行吊杆成桥索力分析,研究主梁截面尺寸、施工方法等对吊杆成桥索力、主梁预应力布置的影响。结果表明:随着梁高的增大,主梁参与全桥受力的程度随之增大,吊杆索力减小,拱肋负担的荷载也减小;施工方法不同,吊杆成桥索力和主梁内的预应力布置也不同,当主梁由悬臂浇注法改为支架现浇法施工时,吊杆的成桥索力增大,主梁在中支点截面处需配置的预应力钢绞线数量减小,在中跨跨中截面处需配置的预应力钢绞线数量增大。     

悬索桥锚跨索股张拉力监控

悬索桥施工时,锚跨按索股张拉力进行控制.针对锚跨索股的空间离散性,从索股的利用效率考虑,研究了成桥索力分布模式,及其对应的计算思路,从而计算成桥状态各索股精确的空间走向、索力和无应力长度.对施工阶段包括索股张拉阶段时的锚跨索股进行了计算研究,计算其对应阶段的索力.通过引入能计入温度的悬索公式,分别计算了散索鞍固定、自由工况下温度对锚跨索股张拉力的影响.     

结构参数对矮塔斜拉桥结构受力性能的影响分析

从边中跨比、索塔高跨比、无索区长度、主梁梁高4个参数方面研究其对跨中长距离等截面矮塔斜拉桥的主梁变形、内力及斜拉索索力等结构性能的影响,分析出各个参数在此类桥型中的合理取值范围,为以后的矮塔斜拉桥设计提供参考。     

大跨斜拉桥上无缝线路伸缩力影响因素分析

研究目的:大跨度斜拉桥结构复杂,为"塔-索-梁"空间组合结构,在荷载作用下,其无缝线路梁轨相互作用极为复杂。本文以一座铁路常用双塔钢桁斜拉桥为例,基于梁轨相互作用原理,建立斜拉桥上无缝线路纵向力计算模型,分析主塔墩温差、斜拉索温差、主塔墩刚度、主梁刚度及结构支撑体系对钢轨伸缩力的影响,为大跨度斜拉桥上无缝线路设计提供理论依据。研究结论:(1)随着主塔墩温差增大,钢轨伸缩力减小,主塔墩温差越大,主梁主跨竖向位移就越大;(2)随着斜拉索温差增大,钢轨伸缩力增大较小,但主梁主跨竖向位移急剧减小;(3)主塔墩刚度变化对钢轨伸缩力影响较小;(4)采用漂浮体系时,钢轨伸缩力与半漂浮体系几乎一致,采用塔梁固定支撑和塔梁固结体系时,主梁左端梁缝处的伸缩力减小,但主梁右端梁缝处的钢轨伸缩力反而增大,因此在铁路大跨斜拉桥设计中建议不采用这两种支撑体系;(5)该研究成果可指导大跨度斜拉桥无缝线路设计。     

非对称单侧悬臂施工斜拉桥结构参数敏感性研究

为研究非对称单侧悬臂施工斜拉桥施工时的敏感参数,分别以成桥状态和最大悬臂状态相关力学指标为控制目标,采用不同的方法分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、斜拉索弹性模量、斜拉索初张力、主梁预应力荷载、施工临时荷载以及边跨填充铁块荷载等参数对各控制目标的影响程度。结果显示:以成桥状态主梁线形、主梁顶底面应力以及成桥索力为控制目标,将各参数增加10%的幅值,得出主要的结构影响参数为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重;以最大悬臂状态悬臂端竖向变形和主梁根部顶底面应力为控制目标,以参数敏感度为指标,分析得出此状态下主要的结构影响参数同样为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重。以敏感度为指标可以量化判断参数敏感性,建议进行具体分析时可采用此类方法。     

铁路大跨度混凝土部分斜拉桥关键技术研究

研究目的:近年来铁路大跨度混凝土部分斜拉桥应用广泛,为探究其设计关键技术以指导该类桥梁设计,在总结分析几座已建及在建部分斜拉桥情况,结合新建福平铁路乌龙江特大桥主桥(144+288+144)m部分斜拉桥工程,就支承体系、合理边中跨比、斜拉索加劲效果等关键技术进行分析研究。研究结论:(1)部分斜拉桥支承体系选择应结合地形、受力、刚度等因素综合选取;(2)边中跨比设计应在边跨不出现负反力的原则下结合施工便捷等因素综合考虑,建议合理比例在0.52～0.55之间;(3)斜拉索在施工阶段帮扶主梁受力,成桥阶段与主梁共同受力,运营阶段可以有效抑制主梁徐变下挠,取得良好综合经济效益;(4)本研究结论可为类似斜拉桥结构设计提供参考。     

商合杭铁路矮塔斜拉桥无砟轨道适应性研究

研究目的:高速列车运行对无砟轨道的平顺性要求非常严格,而大跨度桥梁在温度荷载作用下引起的主梁竖向变形是引起轨道平顺性发生变化的主要原因。本文以商合杭铁路沙颍河大跨度矮塔斜拉桥为背景,对不同的桥梁结构体系、边跨比、主梁类型、梁高、斜拉索规格及布置、桥塔高度等进行对比分析,研究其对温度变形的影响,从而确定矮塔斜拉桥的无砟轨道适应性。研究结论:(1)矮塔斜拉桥可以满足无砟轨道的平顺性要求,保证高速铁路的行车安全性及舒适性;(2)有效释放梁体收缩徐变及温度变形的桥梁结构体系更加容易满足轨道平顺性要求,应优先选用;(3)斜拉索的温度变化及索梁温差是引起主梁竖向变形的主要因素,确定合适的斜拉索规格、安全系数、索间距,既能充分发挥斜拉索对主梁的贡献,又能减小温度荷载作用下主梁的竖向变形;(4)为减小斜拉索对温度变形的影响,主梁宜采用混凝土结构;(5)本研究成果对今后高速铁路矮塔斜拉桥设计具有一定的指导意义。     

振动频率法测量斜拉桥索力的影响因素研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件。在施工阶段斜拉索的索力对主梁的线形控制及内力的分布起决定性作用;在成桥及运营阶段斜拉索的索力依然影响着主梁和塔柱的内力和线形。通过调整拉索索力,可以使斜拉桥结构处于理想的工作状态,因此索力的准确测量是非常重要的。以天水市藉河斜拉桥为工程背景,研究振动频率法测量索力的影响因素。通过现场实测数据对垂度、阻尼器、频率等因素作了详细的比较研究,结果表明:垂度对索长超过50 m且自重张力比23.89的拉索影响较大;若忽略斜拉索垂度的影响,频率阶数对测量的结果影响较小。     

津保矮塔斜拉桥空间分析研究

研究目的:拟建津保铁路子牙河特大桥主桥上部结构采用有砟轨道(84+56+32)m矮塔斜拉桥,鉴于该桥的不对称性和受力复杂等特点,本文旨在通过空间静力计算、动力特性分析、稳定性分析、拉索应力幅以及不平衡索力计算、局部应力分析、抗震性能分析等,以验证该桥在整体结构及局部构造上的安全可靠性。研究结论:(1)在列车荷载及温度作用下,主梁横、竖向变形较小,结构具有足够的刚度;(2)主梁各截面的应力及强度安全系数均在设计规范要求的限值之内;(3)斜拉索的强度安全系数为2.75,分丝管索鞍两侧环氧砂浆抗滑移安全系数大于3.0,具有足够的安全性;(4)主体结构弹性屈曲稳定系数大于5,结构稳定性满足规范要求;(5)本桥满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。