参数增量变化分析在斜拉桥换索施工控制中的应用

斜拉桥换索施工控制需要在整个施工过程中对索力、主梁标高、主梁和桥塔应力等参数进行控制,通过建模计算分析,将参数增量变化分析方法运用于皎平渡斜拉桥换索工程实践中。结果表明,换索后斜拉索实测和设计索力误差控制在3%以内;主梁标高变化最大值为4~5 mm,经过换索桥面线形有所优化。参数增量变化分析法可用于混凝土斜拉桥换索工程施工控制。     

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.     

换索斜拉桥合理受力状态研究

斜拉索功能退化导致结构的线形、索力与设计目标值相差较远,为改善这种状况,首先以索力优化理论为基础,利用最小弯曲能量原理,建立了通过换索改善结构线形与内力的理论和方法。然后以云南皎平渡斜拉桥换索为工程背景,以换索前实测索力和线形为参照,以主梁应力为主要控制目标,综合考虑斜拉索受力和主梁线形来确定斜拉桥换索后合理成桥受力状态。     

人行钢箱梁斜拉桥换索控制理论及参数影响分析

随着斜拉桥的数量日趋增多,相应的问题也日益严重,在斜拉桥使用寿命增长的同时,也面临着斜拉索更换的问题。目前国内外对人行斜拉桥换索施工控制的研究相对较少,该文依托哈尔滨市一机路彩虹桥换索工程,重点对人行钢箱斜拉桥换索影响因素进行了研究分析,对彩虹桥建立模型,分析温度变化、主梁刚度变化、拉索刚度变化、主梁自重变化、斜拉索张拉力变化等不同施工参数对结构受力的影响,结果表明:斜拉索张拉力的影响最为明显,温度影响较小,但每一施工参数的影响均应考虑。     

斜拉桥拉索弯曲应力及其控制对策探讨

根据斜拉索的受力特点,导出斜拉索轴向力变化时其端部弯曲应力的计算公式,通过实例分析证明,斜拉索弯曲应力不容忽视,并对国内外常用的几种斜拉索弯曲应力控制措施进行介绍。     

人行斜拉桥换索工程施工控制

本文主要介绍人行斜拉桥的换索施工控制,通过对人行斜拉桥换索施工控制的分析,讨论在换索过程中不同施工参数在不同施工阶段下所产生的特点,借助有限元法进行理论值与实测值对比分析,得到换索后实测索力与理论索力值误差均在规范要求2%范围内,主梁线形得到较大改善,主塔偏位正常,因此换索施工过程均满足设计要求。     

军都山斜拉渡槽换索施工控制及调索分析

以军都山斜拉渡槽为工程背景,介绍斜拉索换索施工监控基本内容。以换索前后槽面标高基本保持不变为目标,研究换索后的索力调整,并分析了调索过程出现问题的主要原因。该文重点对索力调整方法进行讨论,通过建立索力的影响矩阵,进行了拉索索力增量与槽面位移关系及对其他索力影响的灵敏度分析,确定了需要调整的斜拉索及其索力大小。     

断索对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响

为了研究拉索断裂对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了西安市某大桥的三维仿真模型,首先将该模型的各参数与设计值及规范进行对比以验证模型的合理性,然后分析了不同位置、不同数量的拉索断裂后,主梁线形、拉索索力、主梁及索塔应力的变化规律。结果表明:正常运营条件下,斜拉索断裂对主梁线形的影响大于水平索,中间索断裂对跨主梁线形的影响大于外侧索和内侧索,拉索对两系梁之间主梁段线形的影响基本可以忽略;任意拉索的断裂会引起其附近拉索索力增加,外侧斜拉索断裂会导致与其相邻水平索的索力以及另一跨斜拉索索力明显降低,但内侧斜拉索的断裂对与其相邻的水平索和另一跨斜拉索索力的降低不太明显,水平索断裂会引起与其相邻的两根斜拉索索力下降,且下降量值基本相同;双索断裂后主梁挠度和索力变化均近似符合叠加原理,双索断裂后,主梁位移最大增加50.2%,但仍满足1/500挠跨比的要求,纵向对称断索较横向对称断索和原点对称断索危险;少量拉索断裂不会引起结构达到极限承载能力,当两根危险索同时断裂,断索后剩余拉索索力最大为836 MPa,安全系数仍然达到2.2;断索对剩余拉索承载力的影响要高于对主梁和索塔的影响。     

天津永和大桥的换索工程及其索力控制

以天津永和大桥为背景,介绍了既有PC斜拉桥换索工程中的关键技术问题,包括新索索力的确定、索力控制误差、换索次序及换索工况、换索施工监测方法等。依据换索后的检测结果,介绍了新索索力调整的目标、原则以及计算方法,并对换索后的实际效果进行了分析。永和大桥的换索工程实践表明,换索是改善桥跨结构状态的有效措施。     

斜拉索腐蚀损伤下斜拉桥体系可靠度研究

拉索腐蚀疲劳累积损伤是威胁斜拉桥运营安全的关键因素,导致斜拉桥运营期的换索次数多且换索成本高。为了准确评定斜拉索腐蚀疲劳损伤对斜拉桥结构安全的影响,从结构体系可靠性角度探索拉索腐蚀疲劳损伤的概率传递模型。分析了斜拉索腐蚀疲劳损伤对结构体系可靠度的影响规律,从而为换索决策提供依据。研究结果表明,疲劳和疲劳腐蚀效应共同作用下的拉索在20 a服役期内的强度系数分别为0.928和0.751,斜拉索抗力退化将导致斜拉桥主要失效路径变化,主梁索间距为30 m的斜拉桥在服役期的13 a,主要失效模式从由主梁弯曲失效转移至斜拉索强度失效,导致后期的结构体系可靠指标快速下降。     

独塔斜拉桥换索过程计算分析研究

建立独塔斜拉桥设计方案的全桥有限元模型,综合考虑主梁内力对成桥索力进行优化;计算施工阶段拉索初拉力.分析逐一卸除各拉索工况下拉索力和应力的变化及其极值;计算各换索工况下主梁和桥塔的应力变化,分析换索过程中桥梁能否正常运营.还对各换索工况下主梁竖向位移进行了分析.     

张家口市沙城文昌南路上跨京包铁路立交桥主桥设计

以跨越铁路站场桥梁设计实例为背景,介绍该桥设计特点。其中斜拉索锚固设计为该桥的设计重点及核心,主塔采用交叉锚固方式,主梁采用顶板加厚齿块锚固方式。采用ANSYS空间计算程序对主梁斜拉索锚块及拉索横梁进行了计算分析,计算结果反映了主梁斜拉索锚固构件的受力特点及应力分布情况,同时根据计算结果进行原因分析及研究,保证了斜拉索锚固系统的可靠性。     

金婺大桥换索方案研究

主要以金婺大桥边跨4号索换索方案为工程背景,把理论计算与实测相结合,来研究单侧卸索(加支撑)、单侧卸索(不加支撑)、双侧卸索(加支撑)和双侧卸索(不加支撑)等卸索方案,对斜拉索索力以及主梁和桥塔的弯矩、位移和应力的影响.最后建议采用在边跨主梁和中跨主梁与4号索对应的横隔梁下加竖向支撑的双侧全松+全紧的换索方案.     

斜拉桥斜拉索局部弯曲应力分析

在活载作用下，斜拉索的倾角会发生反复变化，引起拉索局部弯曲应力变化，从而导致斜拉索的疲劳。本根据引起斜拉索倾角变化的原因，分只考虑拉索垂度的影响及既考虑拉索的垂度又考虑锚固点处梁的变位（挠度和转角）两部分对斜拉索局部弯曲应力的变化幅度进行了分析。本的分析表明，局部弯曲应力幅占总应力幅的45％左右，对斜拉索疲劳有较大的影响。最后，介绍了几种可以减小这部分应力变化的方法。     

基于线形控制的梁式桥部分斜拉体系法加固简化计算方法

从采用部分斜拉体系加固主梁线形的影响因素出发，分析了在外荷载作用下的主梁变形、斜拉索伸长以及主塔压缩和偏位对主梁挠度大小的影响，推导出了2跨连续梁的加固计算方法；同时依据某黄河大桥的病害检测结果，在分析病害成因和桥梁内力分布的基础上，提出了采用部分斜拉加固体系的改造方案，并计算了加固前后的主梁挠度，与有限元结果进行对比后，验证了所提出的加固计算方法的可行性。     

天津永和斜拉桥换索后的索力调整

结合天津永和斜拉桥的换索与调索实践,在分析换索后全桥结构性能变化的基础上,阐述索力调整的目标、原则,利用平面杆系有限元程序和影响矩阵法基本原理,采用试算法确定出索力调整方案,分析索力调整的效果。调索过程中的监测结果表明,索力调整后,全桥索力接近目标值,索力分布趋于均匀,桥面线形、塔位均得到明显的改善,调索并未引起主梁混凝土产生过大的拉应力,试算法是一种实用性较强的可行方法。调索方案的优选应考虑尽量避免使运营多年的老桥结构受力状态发生突变,以保证调索过程中结构的安全。天津永和斜拉桥的调索实践为今后PC斜拉桥的调索工程提供了较为重要的参考。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

独塔混合梁斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析

为研究施工过程中混合梁斜拉桥结构与荷载参数的变化对成桥状态的影响,以跨径为(32+50+93+260+38)m的岳口汉江特大桥为工程背景,采用MIDAS Civil有限元分析软件对其进行参数敏感性分析,研究主梁自重、斜拉索弹性模量、施工荷载、初张拉力、温度的变化对主梁线形、应力和索力的影响。结果表明:钢箱梁自重、施工荷载、斜拉索初张拉力、局部温差对成桥状态的影响较大,为敏感性参数;主梁应力的敏感参数为斜拉索初张拉力,主梁变形的敏感参数为钢箱梁自重、施工荷载、斜拉索初张拉力和局部温差,参数的变化对成桥索力影响相对较小;中跨钢箱梁的截面应力和线形变化远大于边跨混凝土,主梁下缘应力相比于上缘应力对参数变化更加敏感。     

赤壁长江公路大桥钢锚梁索塔锚固结构优化设计

赤壁长江公路大桥主桥为主跨720m的结合梁斜拉桥,9～29号斜拉索采用钢锚梁索塔锚固体系。钢锚梁与钢牛腿最初设计采用张拉后固结连接,设计分析发现后期更换斜拉索时施工复杂,断索时固结连接受力较大。优化设计为在钢锚梁底板增设顺桥向限位钢板,限位钢板与钢牛腿顶板侧面磨光顶紧,即张拉后顶紧式连接;钢锚梁与钢牛腿之间采用普通螺栓栓合。通过优化,换索时可直接对称放松旧索、更换新索、再对称张拉新索,断索后斜拉索水平力通过限位钢板以压力的形式传递至塔壁。采用有限元软件建立该桥索塔锚固区索力最大节段模型进行计算,得到优化方案塔壁在换索工况下不受力、在断索工况下外侧受拉,规避了原方案塔壁内侧受拉,在塔壁外侧配置适量预应力后,可满足受力要求。     

大跨度地锚式斜拉桥换索施工技术

郧县汉江大桥为(86+414+86)m地锚式预应力混凝土斜拉桥,每塔两侧各布置2×25根斜拉索。检测发现:斜拉索索力和设计理论状态误差较大,PE护套损伤,钢丝锈蚀严重,斜拉索系统属于四类部件。为确保桥梁结构的长期安全,结合该桥斜拉索体系病害情况,运用等强度换算原理,设计新斜拉索[采用镀锌平行钢丝、PES(HD)低应力全防腐索体、全防水结构等多项技术],替换全桥旧斜拉索。斜拉索更换顺序为病害斜拉索优先,单塔对称、双塔反对称,由长索到短索的原则进行更换。有限元结果表明,在整个换索过程中,斜拉索、主梁和桥塔结构变形、应力和强度验算均能满足规范要求。换索施工工序为旧索放张→旧索拆除→新索安装与张拉→索力调整。通过优化施工工艺,长索单塔换完后,2个点4根索同时更换,将换索工期降低到120d,极大地缩短了施工工期。