确定系杆拱桥成桥吊杆索力及施工张拉力的方法研究

对具有刚性梁刚性拱的系杆拱桥,可通过确定成桥状态的合理吊杆内力及张拉方案使结构处于理想的受力状态。因此,该文首先分别以拱肋和系梁的最小应变能与最小弯曲应变能为目标函数,研究了确定合理吊杆内力的方法;然后以合理吊杆内力为目标函数,研究了确定合理吊杆施工张拉力的方法,即基于影响矩阵的方法。通过算例证明,上述方法计算方便,所得结果满足要求。     

系杆拱桥中吊杆张拉顺序对系梁内力的影响分析

下承式系杆拱桥根据现场施工条件和工期要求的不同,可选取的施工方法较多,文章以某单跨80 m 钢筋混凝土下承式系杆拱桥为例,计算了2种典型施工流程条件下,不同的吊杆张拉顺序对系梁内力的影响,所得结论可供同类桥梁设计、施工时参照比较。     

下承式系杆拱桥柔性吊杆成桥索力的确定

对下承式系杆拱桥柔性吊杆在成桥状态下的内力进行分析研究,分别以位移、弯曲应变及整体受力状态为控制目标来确定成桥时吊杆内力。同时对这几种方法所确定的吊杆内力进行比较。为今后同类桥梁的推广应用提供设计施工分析等方面的参考。     

不对称V型斜跨钢箱拱桥索力优化及控制

以某座不对称V型斜跨钢箱拱桥为工程背景,建立有限元模型,结合现有拱桥与斜拉桥合理成桥状况调索方法,采用刚性支承连续梁法、零位移法、刚性吊杆法和最小弯曲能量法这4种常规调索方法对此异型拱桥成桥吊杆索力进行初调,并采用影响矩阵法对索力进行优化,发现常规调索方法得到的成桥索力分布较不均匀,优化后能得到较为均匀的索力,并一定程度改善结构在成桥恒载状况下的变形及受力.考虑异型拱桥施工过程中吊杆张拉工序对结构受力的影响,采用4种不同的张拉工序,对比分析张拉过程中吊杆索力极值、主拱圈扭矩极值、平面内弯矩极值、平面外弯矩极值及平面外位移极值,发现采用方案一(即中间至两端错位张拉吊杆)为最合理的张拉工序,研究成果对异型拱桥的设计及施工均有一定的应用价值.     

系杆拱桥吊杆初始张拉力及施工控制

推导出一种以系杆拱桥系杆的弯矩为目标控制量的吊杆钢束初始张拉力的确定方法,提出了吊杆的分阶段张拉的施工控制方法,此法可使系杆的内力状态更符合设计要求。     

空间系杆拱桥吊杆张拉控制分析

针对空间系杆拱桥吊杆张拉控制问题提出倒装法和影响矩阵法两种计算方法．倒装法采用逆序法计算结构的阶段内力，利用温度应力模拟吊杆张拉力，并用间隙单元精确模拟了结构脱离支撑的过程．影响矩阵法以每根吊杆应该施加的初始张拉力为基本未知值，根据吊杆的张拉顺序利用有限元软件Ansys求出单位力作用下的吊杆内力矩阵，建立典型方程，通过简单的回代方法求出每根吊杆张拉控制力，从而使得最终吊杆的预张拉力达到规定的设计值．这两种方法计算简便易行，两者计算结果一致，精确可靠，可为同类桥梁施工提供参考．     

考虑吊杆断裂的拱梁组合桥动力响应分析

针对拱梁组合桥吊杆断裂动力响应问题，建立一种考虑吊杆断裂作用的拱梁组合桥等效静力计算方法.通过构建具有代表性的标准拱梁组合桥，采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行吊杆断裂冲击作用下拱梁组合桥动力分析.分析结果显示，拱梁组合桥的长、短吊杆断裂，对剩余吊杆与系梁的影响较大，对拱肋的影响较小；短吊杆对剩余吊杆应力的影响程度更大，长吊杆对系梁的动力响应影响更大.采用考虑吊杆断裂作用的等效静力法计算拱梁组合桥动力响应时，短吊杆断裂时动力系数可偏安全地取为0.8,长吊杆断裂时动力系数根据跨径按公式取值.     

高速铁路下承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析

为了了解下承式系杆拱结合桥的受力性能,根据武广客运专线某140 m下承式钢箱系杆拱结合桥,设计制作1个比例尺为1-8的全桥试验模型,并对桥梁在全桥均布、半桥均布、全桥偏载、半桥偏载和超载共5种工况进行加载试验和分析.研究结果表明:在均布荷载作用下,半桥加载方式引起的竖向挠度约为全桥加载时的2倍;在偏载作用时,重载侧与轻载侧竖向挠度之比小于它们的荷载之比;在受力上,拱肋、系梁和纵梁的半桥均布加载都比全桥均布加载时更不利;对于横梁,端横梁梁端面内接近固结,其他横梁梁端面内接近铰结,面外弯曲问题则可通过采用箱型横梁和加大端横梁截面尺寸等措施加以缓解;刚性吊杆既受轴拉作用,也受弯曲作用,以端吊杆受力最为不利,设计时需引起注意;混凝土板的受力状态以第一系统引起的轴拉作用与竖向荷载引起的弯曲作用为主,采用3%以上的高配筋率时裂缝宽度能得到有效控制.     

大跨刚架系杆拱桥吊杆力优化

刚架系杆拱桥是一种复杂的多体系组合结构,施工工艺较复杂,确定合理的成桥状态吊杆力,同时确保施工中的各阶段受力合理是结构设计和计算的重要内容之一。本文对该拱桥成桥状态吊杆力采用了多种常规优化方法进行计算,并对各种方法的计算结果进行了比较分析,得出每种方法均存在一定的局限性,基于此,本文提出了一种确定合理成桥吊杆力的方法,它对该类桥成桥状态合理吊杆力的确定有着一定的工程参考价值。     

宽幅系杆拱桥施工阶段分析

采用空间有限元分析方法,对宽幅钢筋混凝土简支刚性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算,介绍该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律。其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考。     

钢管混凝土系杆拱斜吊杆试设计研究

以钢管混凝土系杆拱桥--郑州黄河公路二桥为背景工程进行斜吊杆试设计.采用有限元分析方法,研究了在不同吊杆布置形式下拱桥结构内力和挠度的变化.分析结果表明,斜吊杆的夹角对桥梁内力影响较大,设计时吊杆夹角的选取是一个重要的问题;采用斜吊杆替代直吊杆,可使拱肋和系梁弯矩减小,桥面挠度减小;在3种斜吊杆布置形式中,以径向吊杆布置的性能最佳.     

突然断索后双吊索形式自锚式悬索桥安全分析

吊索是决定悬索桥结构安全的关键构件,已建悬索桥的吊索普遍存在锈蚀的现象,在锈蚀与疲劳荷载作用下,吊索可能发生突然断裂.已有研究及工程实例均表明,单根吊索断裂后其余的吊索有连续断裂的危险,从而导致全桥的倒塌.使用双吊索可以改善断索对悬索桥结构安全的影响.为研究双吊索对悬索桥安全性的改善程度以及断索后悬索桥结构的动力响应,基于非线性静力和动力分析方法,以某200 m的混凝土自锚式悬索桥为例,进行了悬索桥断索后结构的响应研究.研究结果表明,双吊索能大幅度降低断索后悬索桥结构的响应,从而提高了全桥在运营维护阶段的安全性.研究结论可为悬索桥吊索的更换、维修和加固提供参考.     

辅助索对H型吊杆抖振控制分析

为研究辅助索对H形吊杆抖振控制的适用性,分别建立了安装辅助索前后单根H形吊杆有限元模型,采用时域分析法对不同风攻角和风速作用时吊杆应力状态进行数值计算。首先,采用谐波合成法生成脉动风场,获得H形吊杆的风速时程;其次,计算了H形吊杆关键节点的静风力、抖振力和自激力;最后,基于时域分析法,分析设置辅助索前后吊杆关键节点的轴向应力和应力幅变化。研究结果表明:H形吊杆的轴向应力在90°风攻角下最大;吊杆轴向应力增长幅度随风速增长而增大,并在风速超过10 m/s时急剧增大;安装辅助索可降低H形吊杆轴向应力约60%,降低应力幅超过50%。安装辅助索对H形吊杆抖振控制具有良好的减振效果和适用性。     

康济桥的施工控制

描述了金华康济桥施工控制的张拉过程,研究了自锚式悬索桥施工中的力学特性,发现当加劲梁未被张拉脱离支架时,张拉吊杆对非张拉点主缆的位移影响很小,可以忽略不计,因此在前期张拉吊杆时,可以用位移来控制;提出了交替前进张拉法并将其运用在实际施工中,仅通过3轮张拉吊杆就顺利地实现了体系转换,使主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍的顶推量和吊杆力都达到了设计的要求.该方法准确、高效,具有广泛的应用前景.     

基于频率法的自锚式悬索桥吊索力测试与分析

为准确获取自锚式悬索桥体系转换中的吊索力,采用频率法对南京夹江桥进行吊索力测试.通过部分具有代表性的吊索的压力环测试读数验证了所采用的吊索参数和吊索力计算公式的精度与实用性,提出了吊索自振频率的确定方法,重点分析讨论了空间吊索面内、面外振动,吊索计算长度的选取等因素对索力测试精度的影响.测试结果表明,面内振动受桥面施工影响较大,根据拉索面外振动可以更好地确定拉索基频,从而准确测出拉索内力;同时,应充分考虑减震器和刚性锚头等因素对吊索计算长度的影响,其选取不当会造成测试结果的极大误差.     

系杆拱桥中碳纤维吊杆初始张拉力控制

以已制作的舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型为实例,对如何确定系杆拱桥中碳纤维CFRP吊杆初始张拉力进行了研究,可为以后CFRP吊杆的张拉控制提供科学依据.建立舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型的有限元模型,采用逆向施工法得出每根吊杆的初始张拉力,然后,采用正常施工顺序对缩尺模型的CFRP吊杆进行张拉.对比有限元计算值和实际测量值,两者数值能够很好地吻合.研究表明:用有限元的逆向施工法指导系杆拱桥中CFRP吊杆初始张拉力的确定是确实可行的.     

脱粘对钢管混凝土拱温度应力及内力影响分析

选取钢管混凝土单圆管拱、哑铃型拱和桁拱3座桥例为工程背景,结合有限元法,分析脱粘对温度应力及内力的影响.研究结果表明:脱粘使得夏季的平均温度降低,冬季的平均温度升高,但总体上脱粘与无脱粘的平均温度相差很小;脱粘使得钢管的温度自应力增大,核心混凝土的温度自应力减小,且超过拱肋自重产生的应力,因此钢管混凝土拱桥温度应力的计算要考虑脱粘的影响.此外,脱粘对钢管混凝土单圆管拱、哑铃形拱的温度内力基本上没有影响,对桁肋拱的温度内力有较大的影响.     

考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别方法

频率法广泛应用于斜拉索和吊杆的索力实测中,但由于仪器误差和噪声的影响,频率测试结果具有一定的不确定性。为研究该不确定性对索力计算结果的影响,基于区间反演分析的思路,提出了一种考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别新方法。首先推导了两端弹簧转动支承拉索自由振动的特征方程,然后将实测多阶频率的上下限作为已知数代入该频率方程,即可识别索力和边界条件的可行解区间域。数值计算结果表明:能有效识别出拉索索力和边界转动刚度,且识别结果的精度随着所采用的频率数量的增加而增加。通过对某实际拱桥吊杆的索力识别,验证了该方法的工程可行性。     

空间索形悬索桥吊装施工过程分析方法

以主缆与吊索的下料长度、索夹安装位置为联系,构建吊索下端力矩阵,并建立各个施工阶段临时体系相互独立的平衡方程.分别采用考虑重力的多段二力杆、分段三维悬链线来分析空间索的双向垂度特征,并提出了2种主梁吊装过程的解析解.利用数值迭代法,实现不依赖于前行施工阶段,独立求解任一工况的物理状态.算例分析表明,该方法对施工状态的实时变动能迅速作出响应,适合施工过程的实时监控与技术决策分析.     

悬索桥架设过程中吊索长度调整的计算方法

悬索桥架设过程中,当主塔、主缆的施工误差超过规定的限值时,需通过吊索长度的调整,以消除这些误差对加劲当众施工的影响,保证成桥后桥面线形符合设计要求,为此提出了一种实用的调整吊索长度的计算方法,该法中成桥状态结构的几何形状及内力发２个阶段用几休非线性有限元法模拟整个架设过程,迭代得到,算例结果表明该法具有较高精度。