基于均匀设计的组合梁斜拉桥施工控制多参数敏感性分析

为确定影响钢混组合梁斜拉桥结构响应的主要因素及其影响程度,依托某在建钢-混组合梁斜拉桥进行参数敏感性分析。采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,从试验设计和统计学角度出发引入均匀设计试验、多元线形回归分析并结合统计检验方法,以成桥状态下主梁线形、主塔位移、拉索索力为结构目标响应,选取主塔和主梁混凝土梁弹性模量、斜拉索弹性模量、拉索初张力、桥面板容重、桥面板钢束张拉控制应力等参数进行敏感性分析。结果表明：拉索初张力、桥面板容重和斜拉索弹模为成桥线形、成桥塔偏的敏感参数且拉索初张力的敏感程度远大于其他两个参数,成桥索力的敏感参数为拉索初张力、桥面板容重;引入的方法可准确的获取该桥成桥状态下结构响应的敏感性参数。     

单索面矮塔斜拉桥施工阶段剪力滞效应研究

预应力混凝土单索面矮塔斜拉桥空间效应较为显著,剪力滞效应尤其突出,桥梁结构受力最不利的时候常常出现在施工过程中,在施工阶段对其进行各种荷载作用下剪力滞效应研究和斜拉索的传递角度的确定很有必要。本文以河谷大桥为工程背景,采用数值模拟方法建立起施工阶段的有限元模型,研究其在自重、预应力、挂篮荷载作用下剪力滞效应及斜拉索预压力的扩散角度。得出以下结论：各单独荷载作用下,悬臂端断面剪力滞效应较为严重,靠近悬臂根部断面剪力滞效应不明显;斜拉索水平分力在主梁传递的角度为30.37°。     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。     

大跨度斜拉桥施工力学行为参数敏感性分析

以泸州泰安长江公路大桥主桥(独塔混凝土斜拉桥)为工程背景,基于有限元分析理论,运用有限元软件BSAS建立有限元模型,分析混凝土主梁弹性模量、混凝土主塔弹性模量、斜拉索弹性模量、混凝土收缩徐变及混凝土主梁的重量等多个参数对结构内力、线形的影响及其变化规律.目的在于掌握参数变化时成桥结构内力及线形的变化范围是否危及结构的安全.计算结果表明,混凝土收缩徐变和混凝土主梁的重量对结构内力和线形影响显著,其他因素次之.     

申嘉湖京杭古运河大桥设计浅议

本设计为申嘉湖高速公路京杭古运河大桥的连续梁桥初步设计方案。在方案总体设计中,提出了预应力混凝土连续梁桥和斜拉桥两种不同的桥式方案。通过经济性、安全性、实用性、耐久性和施工等方面的比选,最终采用55m 80m 55m的变截面连续箱梁桥方案。针对此方案,进行了详细的截面尺寸拟定,并根据实际情况,选择了悬臂浇注施工方法。随后运用桥梁博士对主梁进行了施工阶段和使用阶段的内力计算和估索计算,经过调整得出预应力钢绞线的数量和布置形式。此外,还根据桥址地质情况对桩基的承载力进行了检算。检算结果表明,所选的预应力混凝土连续梁桥方案是合理的。     

大跨度斜拉桥施工过程索力和线形双控研究

为了使斜拉桥在成桥后达到合理状态,必须拟定合理的施工状态,即在施工过程中使斜拉索力和结构位形同时达到理想状态.采用一阶最优化计算方法,以成桥后结构的弯曲应变能和主梁的线形为目标函数,以斜拉索的初始张拉力和主梁节段的预抛高值为设计变量,建立了斜拉桥施工控制的空间非线性有限元分析模型,并以某大跨度预应力混凝土斜拉桥为例,模拟了混凝土主梁的悬臂浇筑过程.结果表明,该方法可使成桥后主梁的线形和结构的内力得到合理控制,从而可有效地确定斜拉桥的合理施工状态.     

大跨度预应力混凝土曲线连续刚构桥施工控制方法研究

介绍了预应力混凝土曲线连续刚构桥施工控制的特点、原理和方法,根据划分的施工阶段,建立有限元模型,对该桥的施工过程进行仿真分析,通过有限元理论计算结果和施工过程中对主梁线形和内力监测结果的比较,验证了监控方法的有效性,为曲线预应力混凝土桥梁的安全施工和合理成桥状态提供了技术依据,同时给其它大跨度悬臂浇筑连续梁桥的施工控制提供借鉴和参考.     

矮塔斜拉桥有索区施工顺序对应力及索力的影响

预应力混凝土矮塔斜拉桥作为介于连续梁桥与斜拉桥之间的过度桥型,其有索区施工需兼顾梁段施工与斜拉索张拉。有索区梁段与斜拉索之间在施工过程中有多种前后顺序关系。采用有限元软件Midas/Civil计算分析了三种不同的索、梁施工顺序,并对比分析了由于施工顺序不同所产生的主梁应力、斜拉索索力的差异。结果表明:通过滞后张拉斜拉索的方式可以加快施工速度,但箱梁上缘压应力储备和斜拉索索力会减小,且这种变化与后延梁段的数量呈明显的相关性。文章总结了变化规律,就相关问题提出了建议,对此类桥梁施工具有较大的参考意义。     

合肥市铜陵路无背索斜拉桥空间应力有限元分析

合肥市铜陵路桥是一座单塔无背索预应力混凝土斜拉桥,该桥是一种新型的桥梁结构形式,它利用倾斜的塔柱自重与来自主梁的荷载相平衡。由于其设计和施工没有背索,难度增大,需要对其建立空间实体模型进行应力分析。通过对该桥空间应力有限元分析,再现了大桥成桥状态下各构件的应力和变形情况。     

体外束加固稀索钢筋混凝土斜拉桥静力试验

为研究稀索钢筋混凝土斜拉桥应用体外预应力束加固后的静力性能提升,以穆棱河斜拉桥加固工程为依托,基于斜拉桥的损伤情况和既有加固经验,通过改变索力参数和体外预应力束参数提出了 5种不同加固方案.采用MIDAS有限元模型模拟结构损伤状态和各种加固方案,在设计荷载作用下分别以主梁位移、主塔偏位、斜拉索索力、主梁上下缘应力为评价...     

大跨度反吊桥结构性能与计算理论

本文以跨越黄河的刘家峡大桥为工程背景,研究大跨度反吊桥的结构性能与计算理论.模型试验结果表明:大跨度反吊桥具有结构性能好、施工中的事故风险小、能降低建造费用等优点.在一定地质、地形条件下,是一种可取的桥梁结构形式,特别适合于跨越深沟峡谷.文中还研究了地锚、梁端锚、斜腿顶锚同时并存的悬索混合锚固,桥的施工控制与抗震性能,给出了有意义的结果.     

三塔单索部分斜拉桥模型试验研究

以福州市浦上大桥三塔单索部分斜拉桥主桥为原型,设计制作1∶40缩尺有机玻璃模型,开展三塔单索部分斜拉桥全桥有机玻璃模型试验和有限元结构分析,研究全桥弹性阶段结构受力性能.重点测试模型主梁变形、纵横向应力、桥墩和桥塔截面应力和支承反力,并模拟斜拉索换索状态,测试换索时结构受力性能变化情况.研究结果表明:三塔单索部分斜拉桥具有独特的受力特性,由于斜拉索的弹性支承能够承担部分活载作用,使主梁截面高度减小,结构轻巧优美、整体受力合理;但在换索时主梁应力明显增大,且变形增加约20%.     

大跨预应力混凝土箱梁桥施工期腹板开裂研究

为探求一座大跨预应力混凝土箱梁桥施工早期腹板开裂原因,在实桥上进行了水化热测试.基于施工现场同条件养护混凝土早龄期力学性能发展规律的实测结果,应用有限元方法按照实际施工过程建立时变模型,对箱梁混凝土水化热所致的温度场和应力场进行分析,并对预应力张拉进行了模拟.结果表明:水化热计算结果与实测值吻合良好,过高的水化热是引起该桥箱梁腹板早期开裂的主要原因之一,而预应力张拉时结构应力处于较低的水平.     

双主梁式斜拉桥主梁有效宽度

斜拉桥的桥面结构有效宽度在桥梁设计规范中没有明确给出。以金马大桥为研究背景 ,通过建立平面和空间有限元模型 ,在多种荷载工况下计算分析了这种双主梁式斜拉桥主梁的有效宽度 ,并得出在对称荷载作用下桥面板正应力趋于均匀分布的结论。这为同类边主梁结构形式的斜拉桥提供了很好的设计依据。     

预应力混凝土斜拉桥主梁局部应力子模型分析及试验

为掌握预应力混凝土斜拉桥主梁在运营荷载作用下的受力情况,根据其构造特点,将结构划分为2个结构体系,分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型,并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接.以五河口斜拉桥的预应力混凝土主梁为例,进行了车轮荷载作用下的主梁局部应力分析,与该桥成桥静载试验的测试结果对比表明,计算结果与试验结果吻合良好,说明该计算分析方法实用、可行,从而为进行预应力混凝土斜拉桥在运营荷载作用下的受力特性分析提供了一种便捷、可行的途径.     

混凝土箱梁桥竖向预应力作用下腹板应力场分析

基于有限元分析方法和差分分析方法,对预应力混凝土连续箱型梁桥的腹板竖向预应力作用下的应力场进行了分析,并与现行设计方法进行了比较,指出了腹板开裂的主要原因.分析表明腹板竖向预应力大小不能按现行桥梁设计规范进行设计.为指导砼箱梁桥设计和防治砼箱梁桥开裂,修改有关设计规范提供了理论依据.图12,表2,参5.     

基于高性能材料的大跨径斜拉桥抗风性能分析

为了研究活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)和碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在大跨径斜拉桥中应用的可行性,以主跨1 100m的钢斜拉索、钢主梁、普通混凝土索塔斜拉桥设计方案为基础,构造了一座同等布置形式的CFRP拉索、RPC主梁、RPC索塔斜拉桥方案.采用有限元法对2种方案斜拉桥的动力特性、抗风性能等进行了分析和比较.结果表明:2种方案结构的自振基频相差不大,CFRP索RPC主梁斜拉桥的主梁颤振稳定性有所提高,其抖振响应位移较钢索钢主梁斜拉桥明显降低.CFRP拉索的自振频率达钢斜拉索的2倍;与钢斜拉索相比,CFRP拉索涡振幅值有所增大,但整体而言2种方案斜拉索的涡振幅值均很小,不影响其安全;CFRP拉索的风雨激振振幅不到钢斜拉索的1/2,且前者与风雨激振相关的临界风速较后者有所提高.应用高性能材料RPC与CFRP的大跨径斜拉桥整体抗风性能优于传统的钢斜拉索钢主梁斜拉桥,从抗风性能角度而言,将高性能材料RPC与CFRP应用于大跨径斜拉桥中是可行的.     

基于刚度及经济的CFRP与钢组合拉索设计理论

基于钢斜拉索、碳纤维增强塑料(CFRP)斜拉索适用跨径研究结果,针对1 400~2 800 m主跨斜拉桥整体刚度不足提出一种新型结构方案,即基于刚度及经济性能的CFRP与钢组合拉索方案.该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索同时应用于斜拉桥中,将２种材料高强轻质及弹性模量高的优点进行组合,以充分提高斜拉索的等效刚度,进而提高斜拉桥的整体刚度.详细介绍该组合方案设计思路与方法,通过比较等效刚度以及经济性能给出２种材料斜拉索推荐组合比例.最后,通过一座1 400 m主跨CFRP与钢组合拉索斜拉桥试设计说明该方案相对传统方案整体刚度上的优势,证明其工程应用的可行性,是主跨为1 400~2 800 m斜拉桥的优选方案之一.