Determination of initial cable force of cantilever casting concrete arch bridge using stress balance and influence matrix methods

Cantilever casting concrete arch bridge using form traveller has a broad application prospect.However,it is difficult to obtain reasonable initial cable force in construction stage.In this study,stress balance and influence matrix methods were developed to determine the initial cable force of cantilever casting concrete arch bridge.The stress balance equation and influence matrix of arch rib critical section were established,and the buckle cable force range was determined by the allowable stress of arch rib critical section.Then a group of buckle cable forces were selected and substituted into the stress balance equation,and the reasonable initial buckle cable force was determined through iteration.Based on the principle of force balance,the initial anchor cable force was determined.In an engineering application example,it is shown that the stress balance and influence matrix methods for the determination of initial cable force are feasible and reliable.The initial cable forces of arch rib segments only need to be adjusted once in the corresponding construction process,which improves the working efficiency and reduces the construction risk.It is found that the methods have great advantages for determining initial cable force in cantilever casting construction process of concrete arch bridge.

郑万铁路梅溪河特大桥缆索吊装系统荷载试验研究

梅溪河特大桥是郑万铁路全线重点控制工程,为了验证梅溪河特大桥缆索吊装系统的安全性能,该文基于分段悬链线理论、滑移刚度法对缆索系统进行了验算;同时采用有限元软件对缆塔进行了验算;在缆索吊装系统投入使用前进行了荷载试验,试验中结合在线监测与离线监测方法,测量了承重索垂度和索力、塔顶偏位和缆塔应力、锚碇位移等。试验数据与理论计算值对比分析的结果表明:结合分段悬链线理论及滑移刚度法的缆索系统计算方法准确度高,计算结果可靠;锚碇偏置的特殊缆索吊装系统单线吊重时塔顶会有较大横向偏位,缆塔验算时需要考虑锚碇偏置的影响;该桥缆索吊装系统各部件强度、刚度与稳定性符合设计与规范要求。

钢桁架连续弯梁桥体系转换研究

以某三跨钢桁架连续弯梁桥为背景,针对其构造不对称、弯扭耦合、且工期紧张等特点,对主梁体系转换过程中拆除临时墩方式及顺序影响进行研究,明确了落梁体系转换有"先边后中"、"先中后边"两种思路,并对操作施工过程中千斤顶不同步造成临时墩切割不同步问题进行了仿真模拟分析,最终确定主梁体系转换方案。

模拟退火算法在悬臂浇筑拱桥索力计算中的应用研究

基于模拟退火算法理论,建立某悬臂浇筑拱桥参数化有限元模型,使用Matlab与Ansys联合求解施工阶段全局最优索力数值解。计算结果表明:修正后的索力较原设计索力普遍偏大,索力最大增量为563.8 kN,最大增幅为37%,在修正后索力作用下,拱圈节段截面拉应力峰值由4.73 MPa降低至1.72 MPa,降幅为63.6%;扣塔最大Von Mises应力为180 MPa,且大部分区域应力流分布平缓,无明显集中现象。

基于时程曲率差法的简支梁损伤识别

提出时程曲率这一概念,运用折减刚度法模拟简支梁的不同位置、不同程度的损伤,得到结构典型位置在匀速移动荷载作用下的时间历程动位移响应,利用结构损伤处时程位移响应曲率幅值出现突变的特点,取时程曲率差的绝对值作为结构损伤识别指标来识别结构损伤位置。相对于传统桥梁损伤识别方法,时程曲率差法可人为设置采样点,高频连续采集,不会受限于测点数量及测点布设位置的影响。

大转动对称平面梁单元共旋列式研究

针对已有研究中共旋法非线性平面梁单元存在切线刚度矩阵不对称的问题,以合理选择平面梁单元共旋坐标系的原点及坐标轴方向入手开展研究。首先,将单元共旋坐标系原点设在梁单元左右节点坐标的平均值处,轴则始终为单元左节点指向右节点的连线方向,该坐标系随节点的刚体转动和平动而运动,在扣除单元刚体位移的基础上计算出单元节点坐标和位移;其次,基于结构坐标系与共旋坐标系下虚功相等的原理再结合几何一致性原则,建立平面梁单元在大转动、小应变条件下具有对称性的切线刚度矩阵和节点抗力算法,结合能将荷载增量法与位移增量法统一于一体的非线性方程组求解方法开发相应计算程序,并对梁端受弯矩的悬臂梁和William肘式框架算例进行计算和对比。研究结果表明:对于前一个算例,将梁等分成20个单元,采用荷载增量法,分成10级均匀加载,得到的数值解与解析解吻合良好,即使在悬臂梁弯曲为1个圆时,两者的差别不到0.0001,完全可忽略不计;对于后一个算例,将框架每根杆件均匀划分成10个单元,在非线性方程组求解方法转换为位移增量法以后,不仅能顺利通过荷载-位移曲线的极值点,而且计算结果与William的试验结果基本一致。研究成果为平面梁结构的非线性分析提供了依据。