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。     

一种基于指定应力的斜拉桥成桥索力调整方法

为解决斜拉桥成桥阶段的索力快速调整问题,提出了一种基于指定应力的索力调整方法。对每根拉索单元引入非弹性收缩量,与常规节点位移一起组成拉索单元的基本未知量。在拉索单元的平衡方程中,与非弹性收缩量对应的右端项为拉索的索力。在全桥的有限元平衡方程中,各拉索的索力成为与相应拉索的非弹性收缩量对应的右端项,从而得到以常规节点位移和拉索非弹性收缩量为广义位移向量、以常规节点荷载和拉索的索力为广义荷载向量的有限元平衡方程。利用含非弹性收缩量的斜拉桥全桥有限元平衡方程,可实现在指定全部索力的情况下,一次求解整体平衡方程得到各拉索与目标索力对应的非弹性收缩量,减去拉索的初始非弹性收缩量即为调索量,使得全部拉索可从原始索力精确地达到目标索力。为解决实际施工中只调整部分索力满足全桥索力要求的问题,提出了以部分拉索的非弹性收缩量为优化变量、以全部拉索的索力差为目标函数的优化模型,推导了相应的计算公式。用C++语言编制了一个有限元软件用于全桥调索计算,输出总刚矩阵,在Matlab软件中利用fminimax函数进行了部分调索的优化分析。算例演示了全桥调索算法和部分调索算法的可行性和有效性。     

天津永和大桥合龙段拆除后的主梁线形调整

天津永和大桥为5孔一联、主孔跨径260m、双塔双索面、塔墩固结、连续呈漂浮体系的Pc斜拉桥。与中跨合龙段置换相匹配,利用拆除合龙段后形成两半桥的时机,通过调索来改善主梁线形是国内既有PC斜拉桥维修的一个先例。通过对比分析合龙段拆除后状态与原桥竣工状态在桥面线形、索力等结构性能上的差异,并依据中跨合龙段拆除前已然存在的中跨局部下挠量,确立了主梁线形调整的目标和调索幅度,利用平面杆系有限元计算分析拟定并优选了调索方案,提出了主梁线形调整的施工控制原则。施工监测结果表明,所有调索步骤完成后,主梁线形调整最终达到了预期目标,调整后的索力更趋于均匀,调整过程兼顾了主梁混凝土应力、塔位以及劲性骨架轴力的变化,保证了结构的安全．     

南昌市八一大桥斜拉桥换索工程施工监控

介绍南昌市八一大桥斜拉桥换索工程的施工监控内容.该桥在换索施工的同时调整部分索力,使得换索完毕桥梁几何状态较换索前变化很小、但索力分布更加合理.在充分调查文献资料及现场情况的基础上,采用有限元方法,建立多种计算模型,分析换索过程结构的响应,以确保安全;换索过程中加强结构响应监测,包括索力测量、塔偏测量、桥面线形测量、应...     

一种确定既有斜拉桥内力初始状态的方法研究

对运营多年的斜拉桥进行索力调整,也就是内力优化调整,与优化一个处于设计阶段或正在施工过程中的斜拉桥内力优化不同,主要体现在前者施工工序的不确定和材料结构参数的退化。把施工工序的不确定和结构参数的变化以及外荷载的改变引起的相应桥梁结构的位移归于索力的变化,基于静力测试数据的基础上,验证了索力的变化和位移的变化之间存在着对应关系,提出了依据"索力-位移"对应关系的参数识别方法以确定既有斜拉桥的内力初始状态。该法应用于运营多年的G325九江大桥斜拉桥调索换索加固工程中,确定了桥梁的内力初始状态,指导了该桥调索加固工程,检验了实测参数误差对参数识别结果的影响程度。     

斜拉桥换索施工监控技术探讨

斜拉桥由于多因素的影响，致使部分斜拉桥运营一段时间后需要全部或部分更换斜拉索。结合犍为岷江大桥换索工程，探讨斜拉桥换索施工监控中的技术问题。采用平面杆件有限元分析方法进行了结构换索前的状态模拟，介绍了理论计算、索力监控测量、换索方法及施工过程监控。从该桥的监控实践来看对一点多索的斜拉桥换索主要监控索力和线形。     

Cable Force Adjustment after Rehabilitation of Tension Rocker Bearing of Subsidiary Piers in a PC Cable-stayed Bridge

以某PC斜拉桥维修工程为背景,用GQJS软件进行斜拉桥加固维修施工控制的模拟计算分析并优选了调索方案.在完成索拉力支座恢复、粘贴钢板、张拉体外预应力补强钢筋等维修加固后,主要提出了摆索拉力支座恢复后索力调整的施工控制目标和安全措施,介绍了摆索拉力支座恢复后的索力调整的过程和方法,以及结构在运营阶段中的计算分析结果.施工监测结果表明,所有调索步骤完成后,主梁线形调整最终达到了预期目标,调整后的索力更趋于均匀,调整过程兼顾了主梁混凝土应力、塔位以及摆索拉力的变化.说明了调索方案的施工控制达到了预期目标,同时保证了结构的安全.     

天津永和大桥斜拉索换索方法分析

本文分析了天津永和大桥斜拉索换索方法,并采用MIDAS软件建立了计算模型,对换索后斜拉索索力、主梁线形与弯曲应力的变化与实测情况进行了对比。该桥换索计算结果表明:卸索后的索力基本由同侧、同号剩余索和临近2～3组斜拉索所分担;主梁线性与弯曲应力变化不大。本文的分析结果可作为同类斜拉桥换索的参考依据。     

大跨径混合梁斜拉桥全桥更换斜拉索顺序的研究

为研究混合梁斜拉桥斜拉索更换对桥梁结构内力和位移的影响,找到大跨径混合梁斜拉桥的最优换索顺序,本研究以主跨为360 m的广州鹤洞大桥换索工程为依托,以节省工期,确保换索过程结构安全为目标,开展组合式换索顺序的研究。首先建立了全桥精细化有限元模型,确定了桥梁换索前的基准状态,并验证了其正确性;然后根据已确定的由长索到短索的换索原则,以一次对称更换单塔同一索号的一对索为基础方案,进行施工过程仿真分析,在此基础上提出了一种将全桥斜拉索按照长索区、中长索区及短索区分类的优化思路;最后在各索区选取典型索为研究对象,采用增量法对比分析了不同卸索方案下结构关键参数的变化情况。在兼顾施工难度、双塔相互影响等因素影响的前提下,确定了全桥组合式换索顺序的建议方案：长索区按基础方案执行,中长索区优化为双塔反对称一次更换4根斜拉索方案,短索区优化为全桥一次更换同一索号的8根斜拉索方案。由此全桥换索循环由基础方案的72次优化为32次,确保了桥梁换索过程中的结构安全,并大大缩短了工期。     

广东省佛山市G325九江大桥斜拉桥换索、调索设计

结合广东省佛山市G325九江大桥加固工程实例,介绍了斜拉桥换索、调索设计基本思路、施工顺序及监控情况,提出了增量法换索、调索的设计理念与验证办法,并阐明了尽可能用最小的索力调整值和最少的调索数达到目标线形并有效降低调索风险的调索基本原则。     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。     

一种斜拉桥目标状态索力快速精准确定的方法

为了精准高效地确定斜拉桥目标状态索力,提出一种新型快速精准调索方法。该方法实施步骤为:计入结构的几何非线性效应,对斜拉索施加一定初张力确定计算初态;在计算初态基础上设定斜拉索的索力增量作为主调向量,通过逐次轮换主调向量进行有限元计算,相比计算初态确定关心截面内力或位移的增量效应矩阵及边界矩阵等参量;利用数值优化理论,建立约束条件及目标优化函数求解出满足要求的最优索力。以主跨518 m的荆岳铁路公安长江特大斜拉桥为工程实例,对该桥成桥状态、施工过程子目标状态的索力进行优化并对施工监控误差进行修正。结果表明:优化后的结构状态均满足工程要求,该调索方法具有快速、高效、精准等优点,可推广至斜拉桥、拱桥等成桥状态和施工过程控制子目标状态的索力确定,并为施工监控索力调整等提供了一种新的解决途径。     

重庆奉节长江大桥斜拉桥主梁安装施工阶段索力监控

介绍奉节长江大桥大跨径斜拉桥主梁悬浇施工阶段索力测试原理、测试主要内容和方法,并结合理论计算,对该桥梁实测索力进行对比分析和有效监控,确保斜拉桥内力分布合理,满足设计和规范要求,顺利实现预期控制目标,其方法和结果可为同类型桥梁提供参考。     

复杂空间多段索异形塔斜拉桥施工阶段索力计算

复杂空间多段索异形塔斜拉桥的造型奇特、结构复杂,由于空间多段索的相互影响,施工阶段索力求解一直是该类桥梁设计施工的重难点,为了解决该问题,以随州市 水一桥的主桥为工程背景,结合基于差值法的正装迭代法,应用MIDAS Civil有限元分析软件,建立全桥施工阶段模型并计算分析。结果表明,运用基于差值法的正装迭代法计算的成桥索力值与设计索力值最大误差值为0.3%符合计算精度要求,且张拉过程中索力值均在设计范围内。     

混凝土折线塔斜拉桥成桥索力确定的研究

沈阳市富民桥主桥是一座89 m+242 m+89 m的混凝土折线塔斜拉桥,为确定合理的成桥索力,采用最小弯曲能量法并结合假载法和内力平衡法进行计算分析。根据静力平衡条件得到主梁初始断面尺寸;利用最小弯曲能量法得到主梁和桥塔弯矩较小、索力基本均匀的成桥恒载合理状态;利用假载法进行验算,以保证各控制断面在最不利荷载组合时的弯矩值在规范允许范围内。研究表明,折线塔斜拉桥成桥索力确定可采用与直线塔相同的方法;索力距离桥塔由近至远呈现由大到小、再由小至大的分布规律,中跨索力大于边跨索力;两塔相应位置索力大小不同。     

重庆忠县长江大桥斜拉桥施工过程中的索力和线形控制

为了使斜拉桥在施工过程中的索力和线形能符合设计要求,对重庆忠县长江大桥斜拉桥主梁悬浇施工阶段全桥的线形和索力进行了控制,采用桥梁博士软件模拟斜拉桥施工过程,通过理论计算和实测数据进行对比、分析.数据表明,索力和线形基本符合设计计算值,并能确保桥梁施工的安全性.     

基于群索索力域的斜拉桥结构性能状况评估

针对目前依据单根斜拉索索力值变化评估斜拉桥运营健康状态的不足,提出一种基于群索索力域映射斜拉桥性能状况的方法。该方法基于蒙特卡罗法模拟获得斜拉桥群索索力域,在实测索力与群索索力域间做相异度最小寻值,根据桥梁结构不同的极限状态定义评估阈值。以国内某已建24年的大跨径预应力混凝土斜拉桥为工程实例,基于近6年(2013~2018年)实测索力数据,依照提出的新评估方法与传统评估方法对主梁结构性能状态进行评估。结果表明:传统评估方法仅得出2013年单根索力变化幅值超限的结论;新评估方法得出2013年、2018年主梁跨中截面存在消压风险,需要持续跟踪关注。该方法可定量、直观地分析评估群索索力变化对桥梁结构受力状况的影响,为桥梁的科学管养决策提供依据。     

无锡清明路清宁矮塔斜拉桥拉索区横梁设计

该文结合无锡清明路矮塔斜拉桥主桥的方案设计,针对桥面宽度30m,单根索力超过1000t,主梁索距为7m的矮塔斜拉桥索区横梁进行空间及平面受力分析,通过分析对比,得出准确的横梁受力特性及横向钢束配置。     

一种确定斜拉桥合理成桥索力的综合方法探讨

斜拉桥是一种高次超静定结构,索力的大小对结构的受力影响非常大,确定斜拉桥合理成桥状态的关键问题是如何控制斜拉索在成桥时的索力.围绕这一问题,在比较各种控制索力方法特点的基础上,介绍了综合刚性索法和自动调索法确定合理成桥索力的原理和步骤,通过算例证明,该方法概念明确、计算方便,所得结果满足要求.