钢筋混凝土拱桥主拱圈悬臂浇筑施工影响因素分析

以贵州木蓬特大桥为工程背景,采用Ansys有限元程序分析了主拱圈悬臂浇筑长度、挂篮构造形式以及扣索锚点位置对拱圈截面应力与变形的影响。结果表明:节段长度对主拱整体受力影响不大,但缩短节段长度可减小拱圈变形幅度;相对于后支点挂篮,前支点挂篮能有效改善施工阶段主拱内力和线形;扣索锚固位置对主拱施工阶段拱圈应力和变形影响不大。     

桃花峪黄河大桥吊杆-主梁锚固区受力分析

桃花峪黄河大桥主桥为主跨406m的大跨度钢箱梁自锚式悬索桥。该桥吊杆-主梁锚固区采用锚箱式锚固结构,由布置在钢箱梁腹板外侧的锚固板、承压板及加劲板等组成,板杆空间交错,受力复杂。为验证该桥锚固区受力的合理性,采用ANSYS建立主梁空间节段有限元模型,对锚固区各板件的受力状况、锚固板件与箱梁外腹板焊缝受力特性及吊杆索力的扩散规律进行了分析,得到锚固区的受力特性。结果表明:吊杆索力通过锚头锚圈、垫板、承压板、锚固板、主梁腹板传递扩散到整个钢箱梁断面;锚固区各板件应力均满足规范要求,结构受力合理且应力在各板件间传递流畅。     

夜郎湖特大桥挂篮悬浇施工关键技术

夜郎湖特大桥为净跨径210m的钢筋混凝土拱桥,主拱圈采用宽7.0m、高3.5m的单箱单室结构,共分29个节段,节段最大长度为7.14m、最大重量为1 886kN。2～14号节段采用三角桁架式挂篮悬臂浇筑施工。挂篮包括主桁承重系统、C型挂钩、行走装置、斜拉吊带和锚吊杆等,底模采用大模板,通过垫块使模板形成微小转角,实现以直代曲和线形调控。施工时,挂篮按挂钩、后篮、前篮的顺序拼装完后,在原地面设置竖向锚索,采用钢绞线反拉的方式预压;挂篮前移施工中采用内滑梁支撑系统,辅助混凝土浇筑,保证了混凝土浇筑质量;借助液压助推千斤顶实现挂篮倒退行走,直到挂篮依靠自重自行行走时拆除助推千斤顶;挂篮倒退至拱脚后,利用已浇节段的吊杆孔安装吊杆,临时固定挂篮,按前篮、后篮、挂钩的顺序拆除挂篮。     

嘉绍跨海大桥北副航道桥挂篮设计

嘉绍跨海大桥北副航道桥为(70+120+120+70)m预应力混凝土连续刚构结构,该桥上部结构采用挂篮双悬臂浇筑法施工.结合该桥箱梁截面宽、节段重等特点,悬臂施工挂篮采用菱形挂篮,菱形挂篮由主桁架、底模平台及吊挂系统、内(外)模吊挂及走行系统、后锚固、内(外)模、施顶系统等组成,挂篮重约86.7t.在挂篮设计过程,分析菱形挂篮各构件的传力机理,采用MIDAS 2010有限元软件建立挂篮有限元模型,分析了最不利工况下挂篮各构件的受力和变形情况,并进行了挂篮抗倾覆计算,结果均满足规范要求.     

白沙沟大桥拱圈悬浇施工

白沙沟大桥是净跨150 m的钢筋混凝土箱形拱桥,拱圈是我国首次采用挂篮悬臂浇注节段法施工成拱的。介绍该桥拱圈现浇段支架法施工、节段侧桁式挂篮法悬浇及斜拉扣挂锚固、合龙段吊架法浇注成拱等拱圈施工的关键技术。     

某独塔自锚式悬索桥吊杆锚固区细部应力分析

为了获得自锚式悬索桥吊杆锚固区复杂应力分布以便优化设计,以某独塔自锚式悬索桥吊杆锚固结构为研究对象,采用有限元分析软件建立吊杆主梁锚固区局部应力分析模型,分析吊杆主梁锚固结构在运营最不利工况下各构(板)件的应力情况。分析结果表明:锚管下部1/4管段、加劲板N57、加劲板N58、托架腹板N14a和横梁腹板是主要传力构件;托架腹板N14a、横梁腹板、箱梁外腹板N3和托架底板的节点位置应力值相对较大,存在应力集中,需要优化结构形式以改善受力。     

鳌江特大桥索梁锚固区受力分析及结构优化

鳌江特大桥主桥为主跨320m的双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,斜拉索在主梁上采用钢锚箱锚固。为研究索梁锚固区的应力分布,防止应力集中,改善锚固区受力,采用ANSYS软件建立钢锚箱及其对应的主梁边箱节段锚固区的三维实体有限元模型,分析锚固区的受力特性,并分析锚固区关键板件厚度及斜拉索索面倾角调整的2步优化方法。结果表明:锚箱盖板与箱梁腹板衔接处存在较高的应力集中区,受力不利;调整锚固区关键板件厚度可有效降低锚固区的应力水平,使钢锚箱和箱梁腹板受力更均衡、合理;调整拉索索面倾角可使锚固区受力有一定改善,但效果有限,且会影响到桥塔和主梁的总体布置。该桥实际施工采取调整锚固区关键板件厚度的优化方法,改善了钢锚箱的应力集中现象,钢锚箱受力合理,满足设计要求。     

攀枝花市新密地大桥主拱圈设计

攀枝花市新密地大桥为上承式钢筋混凝土箱形拱桥,孔跨布置为(27.5+22.55+189.9+22.55+27.5)m,主拱圈为悬链线无铰拱,采用挂篮悬臂浇筑法施工。主拱圈净跨径182m、净矢高30.333m、净矢跨比1/6、拱轴系数1.988。拱圈截面为单箱双室,高3.5m、宽9.6m。主拱圈的拱顶预拱度设计值为0.36m,为净跨径的1/506。采用MIDAS Civil软件建模进行成桥弹性阶段主拱圈应力验算,结果表明,主拱圈各截面上缘和下缘的正应力均为压应力,关键截面最小压应力为0.97MPa,最大压应力为15.4MPa,无受力裂缝,有利于提高结构耐久性。     

千吨级变宽悬浇挂篮设计

武汉大道跨铁路斜拉桥为138 m+(81+41)m独塔双索面预应力混凝土箱梁斜拉桥,主梁为非对称单侧变宽截面双边箱结构,采用挂篮悬浇施工,最大悬浇节段重达800余吨.为解决桥下净空受限,变幅、超宽双边箱主梁悬浇施工难题,设计分体式多主桁与整体式变宽底模平台、低高度底模走行梁悬浇挂篮体系,承载力达1 000 t.该挂篮体系由主桁系统、底模系统、模板系统、吊挂系统、平衡及锚固系统、走行系统、防护平台等组成,通过主桁与底模分步走行及3次体系转换方式实现主梁悬浇施工.采用MIDAS Civil平面模型和ANSYS空间实体模型进行仿真计算,得出挂篮和主梁应力和变形均满足要求.该桥采用该挂篮系统进行主梁悬浇施工,实现了特殊条件下的多组挂篮走行,变幅、超宽箱梁悬浇等作业.     

云南庄特大桥三角区施工方案北大核心

云南庄特大桥主桥为(150+280+150)m预应力空腹式连续刚构桥。主梁根部三角区分为空腹区和汇合区,总长约134 m,三角区结构受力复杂,施工难度大,工期紧,通过方案比选确定三角区采用斜拉扣挂辅助悬臂浇筑施工方案。上、下弦节段通过张拉临时扣索作为节段的支撑结构,利用挂篮分别悬浇上、下弦节段。上、下弦合龙前先拆除下弦挂篮部分结构,仅用上弦挂篮施工汇合区节段混凝土。该方案能有效避免上、下弦施工互相干扰,有利于工期控制及质量保证。利用MIDAS Civil软件对三角区施工方案进行受力分析,计算结果满足要求。     

大跨度宽幅连续刚构桥挂篮设计与优化

为了满足大跨度宽幅连续刚构桥悬臂浇筑施工要求,进行了菱形挂篮结构设计与优化。由于桥梁宽度较大,所以挂篮下横梁较长,且悬吊重量较大。为控制整体变形和构件应力,挂篮设计时采用密布吊杆,并在走行工况利用外滑梁悬吊后下横梁。基于MIDAS/CIVIL软件对挂篮结构进行有限元分析,结果表明:浇筑工况挂篮主桁架前端节点变形占整体变形比例最大,吊杆变形占比次之;走行工况后下横梁和外滑梁应力和变形均较大。通过对薄弱构件进行截面优化,发现增大吊杆截面积可减小挂篮整体变形,而增大外滑梁和后下横梁截面高度对改善构件变形和应力具有较好效果。吊杆截面积小幅增加时,可采用更大直径的精轧螺纹钢筋,大幅增加时需要换用钢板吊带。     

基于ANSYS的钢锚梁索塔锚固区多角度有限元分析

采用ANSYS建立钢锚梁索塔锚固区有限元模型,对拉索与锚梁呈多角度不同锚下作用力多种工况下的强度和位移进行计算分析,提取设计荷载作用下最不利受力部位和应力水平,探明不同受力条件下应力-位移分布规律,结合钢锚梁与索塔锚固区理论数据值,综合调整及优化设计方案。     

高铁大跨度钢桁梁拱桥柔性拱安装抗风措施研究

新建银西高铁银川机场黄河特大桥主桁为2联3×168m下承式连续钢桁梁柔性拱结构,采用墩梁同步、先梁后拱的方案施工。为提高施工阶段吊杆的横向刚度,在基于风洞试验实测三分力系数的基础上,采用MIDAS Civil软件建立施工阶段的有限元模型,分析拱肋安装阶段的静风响应,基于分析结果提出了地锚式和自锚式2种横向抗风方案,并优化抗风方案。结果表明:在静风荷载作用下,合龙前柔性拱的杆件应力会超过规范容许值,且横向位移较大,将引起结构横向失稳;2种方案均能有效抑制柔性拱的静风响应,出于施工便捷的考虑,该桥采用自锚式抗风方案;对该方案的布索方式优化后,施工阶段柔性拱的最大静风应力减小到162.2MPa,满足规范要求。     

节段预制桥梁架桥机协作受力及吊杆拆除方法研究

节段预制逐跨拼装桥梁施工过程中架桥机-吊杆-主梁共同参与受力,受力状态复杂。为了解该协作体系受力情况并选择合适的吊杆拆除方法,以南昌市洪都高架桥为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立桥梁-架桥机的施工全过程协作模型,计算架桥机及主梁位移、吊杆力、主梁应力,分析架桥机抗弯刚度、吊杆面积对结构受力性能的影响,并对吊杆拆除方法进行研究。结果表明:预应力张拉完成后,吊杆仍存在较大拉力,主梁受力须考虑架桥机协作效应。架桥机刚度的增加能有效削弱架桥机-主梁协作受力效应;吊杆截面面积对削弱协作受力效应不明显。相比于吊杆逐对拆除法,采用架桥机整体落架法拆除吊杆时,吊杆最大拉力不超过初始吊杆力,安全性更好,且施工操作简便,因此最终采用架桥机整体落架法拆除吊杆。     

混凝土悬臂浇筑拱桥横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响研究

采用悬臂浇筑法建造的混凝土拱桥当前较为少见,作为悬臂施工中承受梁段自重及施工荷载的重要临时设备,挂篮的不同形式影响着施工效率。本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为工程背景,为提高施工效率,考虑挂篮支点由置于拱圈的拱背改为拱腹之下,并采用可收缩式内模。受挂篮长度影响,横隔板浇筑至少需滞后两个节段,针对不同横隔板浇筑顺序建立对应的空间网格模型,研究不同横隔板浇筑顺序对薄壁箱型主拱圈力学特性的影响:对比不同情况下最大悬臂阶段梁端位移、翘曲正应力、截面顶底板应力横向分布,总结横隔板浇筑顺序对拱圈力学特性的影响规律,为同类桥梁的施工设计提供参考。     

帆型钢塔锚固区应力分析与构造优化设计

为研究帆型钢塔锚固区应力分布以及传力机理,以宁波滨海五路跨路中湾江桥(单索面独塔斜拉桥)为工程背景,基于有限元软件MIDAS FEA 3.6.0,采用等效板厚法,建立了钢塔GT8#节段全实体单元有限元模型,对主要受力板件应力分布、传力机理进行了分析。结果表明:钢锚箱各板件Von Mises应力均小于200 MPa,满足规范要求;钢锚箱承剪板与钢塔内外腹板连接处存在应力集中,但范围分布有限,应力扩散较快;通过对比水平钢拉杆三种不同的截面型式,确定了丰字形,既能满足受力需要,又简化了节点构造,降低了钢结构加工制造难度。通过分析不同翼缘伸入塔肢长度对锚固区应力分布的影响,提出了采用2倍钢拉杆高度为最优设计方案。     

顺置式吊杆锚固区受力特性与极限承载力研究

为掌握顺桥向设置的吊杆锚固区在吊杆力作用下的受力特性和极限承载力,以某在建斜拉-自锚式悬索组合体系桥为依托工程,利用ANSYS软件建立壳单元空间有限元模型,对锚固区在最不利荷载作用下的受力性能进行研究;并分别采用线弹性及非线性分析方法对吊杆锚固区极限承载力进行分析,讨论构件的受力情况。结果表明:在最不利荷载作用下,钢锚箱及钢锚梁应力较横隔板应力小;除钢锚梁与横隔板焊接处应力集中现象显著外,各构件应力分布较均匀;各构件顺桥向变形较大。不同极限承载力分析方法表明,此类结构采用壳单元建模进行极限承载力分析时应仅考虑材料非线性。建议在此类结构设计时,对于横隔板刚度不足问题应给予足够重视。     

黄墩大桥主梁悬臂浇注施工中的挂篮设计与分析

针对黄墩大桥单索面、宽主梁的结构特点,在探讨了挂篮形式选择的基础上,采用后锚点挂篮以适应黄墩大桥的主梁施工,并建立有限元模型分析了挂篮结构和主梁节段的受力特性和安全性,计算结果显示该挂篮体系能满足黄墩大桥主梁施工要求。     

小矢跨比上承式混凝土连拱拱桥设计方案优化

井田大桥为74m+128m+74 m小矢跨比上承式钢筋混凝土三孔连拱拱桥,采用Midas/Civil软件建立全桥三维有限元模型分析结构在全施工过程中的受力状态,探寻小矢跨比连拱拱桥的合理成拱方案,优化主拱拱圈的拱轴系数与局部构造.结果 表明,缆索拼接方案的拼接界面不能满足小矢跨比拱桥的弯矩需求,挂篮悬浇方案则可以保证结构的整体性、安全性及美观性;增加拱轴系数能减小拱脚负弯矩,增加拱顶正弯矩,对L/4截面的弯矩影响不显著,综合平衡全拱圈正负弯矩,井田大桥主拱圈拱轴系数取2.6;优化拱圈截面形式后,主拱圈最大压应力处于相对均衡水平,且拱顶负弯矩大幅降低,使全桥内力分布更为合理.     

大跨度斜拉桥新型索塔锚固构造力学性能研究

针对斜拉桥传统钢锚箱构造复杂、吊装重量大,钢锚梁结构需设置环向预应力、索导管定位复杂等问题,研究一种新型钢锚箱锚固结构(主要由混凝土桥塔、U形钢锚固件和钢拉板组成,塔壁不设环向预应力)的适用性。以某大型斜拉桥(采用传统钢锚梁+环向预应力锚固形式)为背景,提出这种新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案,建立锚固区节段有限元模型,研究其受力性能。结果表明:新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案中,斜拉索水平力基本由新型钢锚箱承担,取消塔壁环向预应力,按钢筋混凝土受拉构件由最小配筋率下裂缝宽度控制塔壁设计,塔壁设计凹形部位便于钢结构锚固;在正常使用工况和断索工况下,新型钢锚箱索塔锚固区受力合理,塔壁应力、裂缝宽度等指标均满足规范要求。