济南齐鲁黄河大桥网状吊杆系杆拱桥施工关键技术

济南齐鲁黄河大桥主桥为(95+280) m+420 m+(280+95) m五跨三连拱下承式网状吊杆系杆拱桥,主梁采用钢-混组合梁,梁宽60.7 m,采用“先梁后拱”的施工工艺。钢箱梁采用“静动结合”的吊装技术,解决了有限作业空间下超重、超宽钢箱梁节段上桥的难题,钢箱梁采用智能化步履式顶推设备与坦克轮相结合的方式顶推施工,提高了顶推过程的可控性、安全性和高效性。3跨拱肋中2个280 m跨采用满堂支架法施工,420 m跨采用“三段法”施工,即通过满堂支架法安装两端60 m边拱肋,300 m中拱段采用在钢箱梁上低位拼装,然后整体提升中拱段,使其与边拱肋配切合龙。对吊杆张拉方案进行对比,基于有限元分析,以吊杆内力控制为原则,最终选择吊杆应力水平更低的从跨中向拱脚对称张拉的吊杆张拉方案,张拉过程中采用接长杆减少张拉工作量,使吊杆张拉更高效、安全。

基于影响矩阵法拱桥吊杆破断安全性评估

根据成桥索力确定拱桥关键吊杆位置,采用影响矩阵法分析关键吊杆断裂后剩余吊杆和主纵梁的内力变化,从剩余吊杆损伤和纵梁数量变化两方面对结构的安全性能进行研究,并以某中承式拱桥为背景工程验证了本研究方法的有效性和关键结构参数取值的合理性。结果表明:影响矩阵法能较为准确地分析出关键吊杆破断后剩余吊杆和主纵梁的内力变化情况;吊杆损伤主要影响剩余吊杆的安全性,当剩余吊杆截面损伤程度大于50%时,易出现连续断索事故;对于30多米宽的桥面系,布置2道主纵梁、3道次纵梁可以满足主纵梁在吊杆断裂后的安全性能储备。

基于准静态应变影响线的拱桥吊杆损伤识别及评估

为解决拱桥吊杆损伤的精确识别难题,建立了一种下承式系杆拱桥简化力学模型,并通过力法推导得到了下承式系杆拱桥吊杆应变影响线解析式,据此提出了一种基于下承式系杆拱桥吊杆准静态应变影响线指标的损伤识别方法。借助有限元法验证了该方法对于常规吊杆数目拱桥的适用性,并利用有限元模型算例研究了测试噪声、损伤位置、损伤程度、损伤类别对损伤评估结果的影响,提出了科学的车辆加载实施方案。研究结果表明:在10%的测试噪声内,准静态应变影响线差值曲率法能精准定位拱桥吊杆的局部损伤位置,并可定量评估其损伤程度,在系梁、风撑、拱肋等其他结构损伤时,该方法仍具有良好的识别效果。

吊杆断裂破坏安全极限状态下中、下承式拱桥悬吊桥面系简化计算方法

为简化吊杆断裂后中、下承式拱桥剩余结构动力响应的计算方法,提出悬吊桥面系强健性设计破坏安全极限状态,开展了大比例缩尺模型试验,采用ANSYS/LS-DYNA建立不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元模型,提出弹性支撑悬吊桥面系简化计算模型,并采用五弯矩普通方程式,对弹性支撑悬吊桥面系计算长度进行简化,推导得到了悬吊桥面系简化计算方法;构建18种不同跨径标准拱桥的分析结果验证简化计算方法精度。研究结果表明:破坏安全极限状态恒载γG和活载γQ分项系数分别为1.2和0.9,1车道、2车道、3车道及以上的荷载横向分布系数分别取1.0、0.75和0.52,钢筋和钢结构强度分别取1.25倍和1.05屈服强度、其他材料强度取标准值;不考虑拱肋的悬吊桥面系结构有限元简化计算模型最大正误差仅为11.7%;建议短吊杆、次短吊杆以及长吊杆断裂工况下弹性支撑连续梁模型计算长度分别取D+2L、D+3L和4L,其偏差率分别为2.89%、2.40%、3.66%。吊杆断裂破坏安全极限状态下中、下承式拱桥悬吊桥面系简化计算方法的最大正误差分别为11.4%和10.1%,计算结果具有良好的精度且偏于安全。

网状吊杆拱桥施工关键技术及施工支架受力性能研究

为探究网状吊杆拱桥施工关键技术及施工支架受力性能,文章首先对网状吊杆拱桥的施工关键技术进行了详细论述,并明确了施工过程中的各种荷载取值以及组合情况,其次基于有限元模型探究了主梁和主拱临时支架在施工荷载及组合下的强度和稳定性。研究表明:主梁采用不设柔性系杆+钢混组合梁创新体系设计,全桥用钢量比同跨度常规拱桥节约25%以上,经济指标极佳;将A1拱肋支架立柱由原来的φ426×10mm替换成φ529×10mm钢管,以此加强主梁和主拱施工中的临时构造,进一步加强强度、刚度和稳定性;基本组合包络下,主梁支架钢管桩最大组合应力为181.3MPa;拱肋支撑立柱和支撑架组合应力最大值分别为209.4MPa和183.6MPa,最大组合应力发生在A1节段;主梁支架和拱肋支架整体失稳的最小屈曲系数分别为9.1和10.1,均大于4;针对基本组合下应力值较大的问题,建议A1节段拱肋支撑柱采用φ529×10mm钢管,系杆支撑架采用双拼20b槽钢,优化后的应力值分别为176.9MPa和134MPa。

130 m中承提篮系杆钢拱桥吊杆力优化与施工控制

采用有限元分析软件MIDAS Civil对石家庄市泊水湾大桥进行研究,对采用零位移法、刚性支承连续梁法、最小弯曲能量法计算得到的合理成桥状态进行对比分析,利用正装迭代法计算三种不同张拉次序的吊杆张拉力,并用影响矩阵法修正杆力值,确定较优的张拉次序。研究发现,最小弯曲能量法得到的成桥吊杆力分布较均匀,端部杆力较中部杆力值偏差较大的问题基本消除,且拱肋最大弯矩较小,系梁和拱肋端部弯矩整体分布较均匀;对比三种不同的吊杆张拉次序,张拉次序一(由跨中至梁端依次张拉)从施工经济性和合理性等方面要优于张拉次序二(由梁端至跨中依次张拉)和张拉次序三(跳杆张拉);三组不同张拉次序下的吊杆力经过迭代,虽然吊杆力最大偏差值均有所降低,但是按照张拉次序一进行迭代计算的成桥吊杆力优于按照张拉次序二和张拉次序三迭代计算的成桥吊杆力。

随机车流作用下拱桥吊杆疲劳性能研究

为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊杆和拱脚附近的短吊杆疲劳损伤值高于其他吊杆;车流密度越大,吊杆疲劳损伤值越大,个别吊杆的不同车流密度下疲劳损伤值可相差20倍;车流密度对吊杆疲劳寿命影响很大,尽可能使用长时间的实测车流数据才能得到满意的预测结果。

公路网状吊杆拱桥的吊杆施工质量控制分析

为了提升公路网状吊杆拱桥的整体施工质量,文章深入分析拱桥的吊杆施工过程中的关键技术要点和保护措施。以济南齐鲁黄河大桥工程为案例,详细描述吊杆施工的前期准备及施工流程中涉及的设备安装、吊杆张拉、索力调整及附属件安装等工作重点,并且针对吊杆施工过程中存在的风险,提出一系列技术保障措施,包括精确测量、严格控制张拉顺序,以及做好施工平台布置及吊杆保护工作等。该研究有助于提高公路网状吊杆拱桥的安全性和使用寿命。

竖吊杆与斜吊杆系杆拱结构的桥式研究

系杆拱桥的吊杆有竖直、倾斜或网状等布置形式。通过数例分析和对比，研究了不同吊杆布局对桥梁结构静、动力特征的影响，同时还阐述了吊杆自身的静、动力特征与构造设计要点，最后，对系杆拱桥的吊杆形式选择和构造设计提出了相应的建议。

某中承式拱桥更换吊杆及增设纵梁加固设计

以某中承式拱桥加固设计为实例,通过更换吊杆及锚头结构形式,采用环氧钢绞线整束挤压式吊杆,在不扩大拱圈既有孔洞的前提下,完成吊杆承载力提升及吊杆更换;结合本桥实际情况,优化既有加固方法,在尽可能不破坏横梁的情况下,通过增设钢纵梁及兜吊解决旧桥中常见的单吊杆问题,以保证在单根吊杆断裂情况通行车辆及人群的安全。

中承式钢筋混凝土吊杆拱换吊杆设计与施工技术研究

吊杆拱是梁、拱、索的组合体系结构,因其跨越能力强、施工方便、造型美观等优点,自1990年以来在我国得到了大量的应用,但受限于建设年代的局限性,设计及施工相关的标准不成熟,可借鉴的工程经验少,经过近30年的运营,吊杆已远超现行规范规定使用年限的要求,部分拱桥被迫采用降低通行标准的方式运营,吊杆更换成为急待解决的问题。本文通过对比分析常规换吊杆方案,结合具体项目,对换吊杆设计与施工技术进行分析,为今后类似工程提供参考。

桥梁叉耳式吊杆张拉工装结构设计与受力分析

叉耳式吊杆外形美观,往往被城市桥梁的下承式拱桥选用,叉耳式锚头结构比较复杂,张拉时千斤顶着力困难,为解决这一难题,本文结合工程实际介绍了一种叉耳式吊杆张拉工装,在吊杆张拉端设置上下垫板,通过反拉的方式进行张拉,经过工装结构的设计、制图以及受力验算,最后通过工程实际成功应用,该种工装结构合理、受力满足张拉需求,而且结构部件可周转使用,达到了预期的效果。

吊杆布置对拱桥破损安全性能的影响

为研究不同吊杆布置形式对拱桥破损安全性能的影响,本文采用ABAQUS有限元分析软件,针对平行双吊杆体系与斜交叉吊杆体系的拱桥,分别模拟计算了由于吊杆发生骤断而对拱桥剩余结构的瞬时冲击作用,并取得了两种体系的结构在断索冲击下的动力时程响应结果。通过动力分析,明确断索对两种体系拱桥产生的不利影响,研究吊杆骤断时拱桥的破损安全性能,以此对两种吊杆体系的破损安全性能进行比较。结果显示,斜交叉吊杆体系的破损安全性优于平行双吊杆体系。

系杆拱桥吊杆的破损安全设计方法研究

为提高系杆拱桥吊杆的设计安全和营运可靠性,基于桥梁破损安全设计的思想,提出采用非对称平行吊杆体系,以攀枝花保果金沙江大桥(主跨160m中承式柔性系杆刚性拱桥)为背景,对系杆拱桥的破损安全设计方法进行研究。运用Palmgren-Miner线性累积损伤理论,对非对称平行双吊杆体系的吊杆疲劳寿命进行预测分析,并采用ABAQUS有限元软件建立单、双吊杆体系的全桥有限元模型,对端部吊杆骤断时剩余吊杆的应力变化规律进行分析。结果表明,双吊杆的截面积差将会显著影响双吊杆之间的疲劳寿命差异,使2根吊杆具有明显不同的疲劳寿命;非对称平行双吊杆体系拱桥的安全性明显高于单吊杆体系拱桥,结构破坏安全设计理论应用于系杆拱桥的吊杆设计具有可行性。

吊杆布置对拱桥破损安全性能的影响

为研究不同吊杆布置形式对拱桥破损安全性能的影响,本文采用有限元分析方法,分别对平行双吊杆体系与斜交叉吊杆体系的拱桥进行了吊杆骤断对拱桥结构瞬时冲击的力学分析。通过动力分析明确断索对拱桥产生的不利影响,研究吊杆骤断时拱桥的破损安全性能,以此对两种吊杆体系的破损安全性能进行比较。

关于吊杆布置方式对大跨径拱桥受力特性的影响研究

研究了不同吊杆布置方式下大跨度系杆拱桥的静、动力特征,分析了竖直吊杆、倾斜吊杆和网状吊杆三种结构形式下系杆拱桥拱脚支座的反力影响线以及主拱关键截面挠度和内力影响线的分布规律,并对三种吊杆布置方式下模型拱桥的自振特性进行了探讨。研究结果表明:网状吊杆和倾斜吊杆结构形式中,拱桥结构变形较小,内力分布均匀,自振频率较高,吊杆倾斜角度加大使大跨度系杆拱桥具有较好的力学性能。

拱桥吊杆诸论与破损安全技术——响水沟大桥吊杆设计阐述

吊杆钢索骤断毁桥,研究十分热烈,产生了诸如"短吊杆"论、"双吊杆"论、"锈蚀致断"论以及"多吊杆"技术,…等等,众论纷纭,并在工程设计与事故诊断中应用。小小吊杆,危及全桥,问题在于:现行的桥梁吊杆设计,承认其存在失效的可能(概率);"三年一检测","疑断拆换"、"换则全(或成批地)换"等技术,显然不能根本排除钢索骤断的危险。失效分析(所谓材料诊断学)认为,拱桥吊杆为多因素的共同乃至耦合的作用;非单一、表象的论断所能概括。在简要分析、论述和断索实例考查后,认为:上述诸论,存在瑕疵,未必成立,或者根本不能成立。近而,介绍了响水沟大桥,基于"钢索破损安全技术"的吊杆设计,以阐明其技术要点及应用,探索解决问题的途径。

异型单肋双索面人行钢拱桥吊杆张拉方案研究

为实现异型人行拱桥梁施工各阶段合理受力状态,需探索合理的吊杆张拉方案。以云溪桥-异型单肋双索面人行钢拱桥为研究对象,根据桥梁自身特点确定出吊杆张拉方案的合理性原则和多种吊杆张拉方案,建立桥梁有限元模型进行桥梁施工阶段分析,采用正装迭代法得到各施工阶段的吊杆张拉控制力,探讨多种吊杆张拉方案对桥梁主要构件施工阶段受力及变形的影响。结果表明:从拱肋受力与变形角度来看,从两边拱脚向中间拱顶顺序张拉吊杆方案对桥梁结构更有利;初始张拉双根吊杆措施更适合从中间拱顶向两边拱脚顺序张拉吊杆;同时张拉内外侧吊杆比先张拉外侧吊杆后张拉内侧吊杆更有利于拱肋、主梁受力与变形;双批次先外侧后内侧张拉吊杆使主要受力构件应力及变形峰值更小、变化过渡更为平缓,优于单批次内外侧同时张拉吊杆方案。桥梁内侧吊杆设计索力较小,不宜分批次张拉,外侧吊杆设计索力稍大,可进行二批次吊杆张拉。

在役钢管混凝土拱桥吊杆钢丝腐蚀疲劳损伤机理

为了评估在役钢管混凝土拱桥吊杆钢丝的剩余疲劳寿命,以某服役满20年拱桥所更换下来的吊杆内部高强度钢丝为研究对象,进行不同时间的加速腐蚀,获得不同腐蚀程度的钢丝试件;对试件钢丝进行表观检测、称重、疲劳试验和断口形貌分析,得到了不同腐蚀程度下钢丝的表面粗糙度、质量损失率、断裂机理和疲劳寿命,通过Weibull模型对疲劳寿命数据进行分析,得到了不同失效概率下吊杆钢丝的剩余疲劳寿命公式。结果表明:随着腐蚀程度的增加,吊杆钢丝表面粗糙度和质量损失率的数值不断增加,疲劳寿命降低且疲劳断口均为脆性破坏,打磨后的钢丝疲劳寿命有所提升;相同失效概率下,吊杆钢丝剩余疲劳寿命将随着应力比的增加或腐蚀程度的增加而减少;研究结果可为吊杆钢丝的服役状态和疲劳寿命预测提供参考。

钢绞线吊杆弯曲转角对其力学性能及疲劳寿命的影响

为了得到不同轴偏转角对拱桥吊杆力学性能及疲劳寿命的影响,对吊杆的基本单元1860级Φs15.2七丝钢绞线进行了研究。对钢绞线进行6个轴偏转角(0、3、6、9、12、15mrad)的静载拉伸试验,并利用ANSYS Workbench进行有限元模拟验证,随后利用ANSYS Workbench与Ncode Design联合仿真模拟得到不同轴偏转角对钢绞线疲劳寿命影响规律。结果表明:钢绞线的破坏发生在锚固端,其破断力随轴偏转角增大而减小,并且减小的幅值也随之增大。轴偏转角为15mrad时,破断力降低约12%;钢绞线的疲劳寿命随轴偏转角增大而减小,疲劳破坏点主要出现在外丝锚固端。轴偏转角达到15mrad时,当应力幅分别为250MPa和300MPa时,钢绞线疲劳寿命均减小15%以上。