外包钢壳混凝土拱形桥塔节段拼装几何姿态预测研究

赣州市集结大桥主桥为外包钢壳混凝土拱形桥塔斜拉桥,为确保钢混组合拱形桥塔节段拼装精准合龙,采用MIDAS Civil软件建立拱形桥塔空间几何模型,分析外包钢壳和混凝土湿重对桥塔变形的影响,采用切线初始位移法对桥塔施工阶段位移进行预测,通过求解制造线形对桥塔待拼装节段进行预偏修正,并与实测数据进行对比。结果表明:外包钢壳能显著减小桥塔变形;施工阶段桥塔变形主要由混凝土湿重引起,临时支撑能有效减小混凝土浇筑产生的横向变形。基于切线初始位移法的几何姿态预测方法能有效预测桥塔拼装全过程几何姿态,实测成桥阶段桥塔各节段最大偏位为6 mm,小于施工控制要求,具有较高的实施精度,可保证成桥状态下桥塔几何姿态的准确性。

跨运营线高速铁路拱塔斜拉桥上部结构施工控制关键技术

新建常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路桥为(32.7+90+90+32.7)m空间双索面钢拱塔钢-混结合梁斜拉桥,以18°小角度跨越既有高铁运营线路。该桥采用先拱后梁方案施工,其中,桥塔采用先竖转再跨线平转法施工,钢主梁采用拖拉法跨线施工。为确保成桥线形和应力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型,对拱塔竖转与跨线平转、钢主梁跨线拖拉、斜拉索张拉及混凝土桥面板浇筑进行施工模拟,提出拱塔顶推力及无应力线形、钢主梁临时扣塔结构与扣索力、混凝土桥面板分段施工、斜拉索三次张拉等控制技术,并将施工中拱塔与主梁的实测应力、线形与理论值进行对比分析。结果表明:拱塔转体施工过程中,拱塔线形与应力实测值与理论值吻合良好;钢主梁拖拉合龙精度控制良好;混凝土桥面板浇筑、斜拉索张拉后,主梁和拱塔的应力、线形实测值与理论值误差均在合理范围内,桥面标高满足无砟轨道铺设精度要求;铺轨后,拱塔和主梁的线形与应力、斜拉索索力等各项指标均良好,大桥整体施工控制精度良好。

拱塔斜拉桥不同拱轴线形的力学特点分析

拱塔斜拉桥兼具斜拉桥和拱桥的特点,其优美的造型很好地满足了桥梁设计对于美学的要求,使其往往成为城市的地标性建筑。现以拱塔斜拉桥的发展历程为依据,总结了国内外该类桥梁的设计、建造情况。以此为基础,分析了不同拱轴线形对拱塔斜拉桥的桥面布置、拱塔受力的影响,从而得到了各类拱轴线形的优、缺点及力学特点。该结论可为拱塔斜拉桥的设计和后期维护提供一定参考。

药都大道拱塔斜拉桥总体设计

拱塔斜拉桥作为一种新兴的异形桥梁结构形式,其造型新颖独特且富于变化,具有标志性的景观效果。亳州市药都大道主桥采用190+150 m独塔斜拉桥,拱形桥塔立意源于亳州特色芍药。首先,分析了药都大道主桥的设计理念及总体设计思路,同时,针对主塔造型的处理、横梁设置位置的影响、塔梁固结段的构造设置等进行了详细介绍。有关设计思路和经验可供相关设计人员参考借鉴。

赤水市凉江大桥总体方案设计

赤水市凉江大桥采用主跨跨径200 m非对称斜拉-拱组合桥跨越赤水河道。无背索桥塔由混凝土直线塔与钢管曲线塔组合构成,9根斜拉索锚固于钢管曲线塔。拱肋采用中承式多项式悬链线无铰提篮钢箱拱,拱肋截面宽2 m,高3 m,共布置22对吊杆。主梁采用纵横梁体系,全宽26.6 m,横梁与吊杆同间距每8 m设置一道。空间有限元计算结果全面地反映了索塔、拱肋与主梁构件的受力特点及应力分布情况。

某圆拱形桥塔矮塔斜拉桥索塔锚固方案研究

随着对桥梁景观造型要求的提高,斜拉桥的桥塔会采用非常规造型。上海金运路─申昆路道路贯通工程中跨吴淞江大桥,为满足景观造型要求,采用圆拱形桥塔矮塔斜拉桥。索塔锚固区的设计难点是截面尺寸小,索塔锚固区构造布置空间受限,锚固构件放样、焊接困难,是控制设计的关键部位。配合工程设计,根据常用的提出可行的锚固方案,再通过有限元受力分析验证其可行性与安全性。

双套拱斜拉桥拱塔竖转提升测控技术

荆邑大桥为双套钢拱斜拉桥,钢拱塔采用工厂预制节段、工地焊接组拼、主塔和副塔液压同步提升的施工方法。为保证拱塔施工安全并在满足精度要求的条件下就位,给出拱塔结构竖转提升施工测控技术,即通过观测全站仪距拱塔顶反射靶标的空间距离实现拱塔提升角度测控;通过观测提升吊点附近反射靶标的空间坐标实现拱塔平整度测控;通过监测拱塔提升过程中结构最大应变处的应力保证拱塔本身的安全性;通过控制门架位移保证施工过程中门架安全。荆邑大桥拱塔的竖转提升实践证明,该方法是正确和可操作的,测控精度满足工程要求。

高速铁路拱塔斜拉桥拱塔轴线优化求解

为解决高速铁路斜拉桥以小角度跨越既有交通线路、河流等时塔墩布置难题,引入拱塔结构,并基于不动点迭代方法及有限元计算对拱塔轴线线形的优化求解问题进行了分析.在确定拱塔高度和跨度并拟定初始拱塔轴线的基础上,首先对拱塔结构进行受力平衡分析,建立拱塔线形优化非线性方程组;然后应用不动点迭代方法求解该非线性方程组,得到合理拱塔轴线的近似解,求解过程中通过有限元方法计算斜拉索的索力;最后以广汕铁路跨深汕高速拱塔斜拉桥为工程背景,分别优化得到恒载、恒载+单线列车竖向静活载、恒载+双线列车竖向静活载3种工况下合理拱塔轴线的近似解.结果表明:3种不同的荷载工况下,线形优化后的拱塔弯矩最不利值相对优化前弯矩降低89.8%~94.8%;主力、主力+附加力荷载组合下,拱塔弯矩降低幅度介于64.6%~92.2%,拱塔应力由-172.6~-179.5 MPa降低至-74.0~-6.2 MPa,拟合轴线下拱塔正负挠度分别降低51.0%、33.8%.

南京花山大桥主桥设计

南京花山大桥为(100+50+100)m倾斜拱塔斜拉桥,拱塔在立面上呈倾斜状,拱塔内部斜拉索呈交叉索网状布置。经过方案比选,该桥采用塔墩固结、塔梁间设竖向支承及抗推支承的结构体系。钢拱塔高82.31 m,采用八边形断面,桥塔底部通过钢-混结合段与混凝土拱脚相连。钢主梁采用分离式双箱断面,梁高2.8 m、宽34.3 m。斜拉索分为外斜拉索、内斜拉索及系杆拉索3类,均采用平行钢丝索,按空间双索面布置。主梁及桥塔均采用分节段浮运、吊装后焊接成型的施工方案。

独塔斜拉桥钢拱塔竖转施工稳定性分析及对策研究

针对独塔斜拉桥钢拱塔竖转施工过程中竖转体系的稳定性问题,以武汉市高新二路独塔斜拉桥为研究背景,介绍了一种竖转架和钢拱塔相结合的双向牵引的自平衡竖转体系.利用通用有限元分析软件ANSYS建立独塔斜拉桥全桥模型,并在此基础上对独塔斜拉桥进行了稳定性计算分析.计算结果表明,在竖转施工过程中该竖转体系不会产生第一类和第二类失稳现象.最后,提出了两条增强该竖转体系稳定性的措施,以确保竖转施工安全顺利地进行和独塔斜拉桥的正常使用.

独塔斜拉桥钢拱塔竖转施工风致抖振响应分析

针对独塔斜拉桥钢拱塔竖转过程中由风荷载引起的振动问题,以武汉市高新二路独塔斜拉桥竖转施工为研究背景,利用有限元分析软件ANSYS对等待挂索的钢拱塔进行风致响应分析.首先运用ICEMCFD和FLUENT结合的方式模拟计算钢拱塔截面在多个风攻角下的静力三分力系数;接着选择线性滤波法进行脉动风模拟,通过MATLAB计算得到钢拱塔关键节点的脉动风速矩阵,并绘制风速时程曲线.根据脉动风速时程曲线计算抖振力的大小并进行时域化处理,在有限元模型上施加风荷载,用瞬态分析法对钢拱塔进行抖振时域分析,获得钢拱塔的振动响应.计算分析结果表明,在等待挂索的1个月时间内,钢拱塔在风荷载作用下的稳定性和安全性是可以得到保障的.

拱塔斜拉桥预应力索塔锚固区节段应力分析

某桥为主跨260 m三塔双索面预应力混凝土拱塔斜拉桥,采用空间有限元法对5种荷载工况下索塔锚固区节段应力进行分析。结果表明:空心矩形索塔内布置双向井字形预应力筋能够有效抵消斜拉索水平分力产生的拉应力;索力及预应力分别作用下,距离基准节段中心分别为1.2 m和1.5 m范围内,应力呈现渐进衰减趋势;设计计算中可通过控制侧墙与倒角交界处、斜拉索出口处以及锚块与塔壁交界等处混凝土应力,来控制整个索塔锚固区的应力分布。

斜拉桥拱塔大缩尺比模型试验研究

大跨度缆索承重桥梁桥塔模型试验研究多采用大比例节段模型为研究对象,但该节段模型无法完整反映索塔的整体受力机理。文章采用1∶10大比例全模型,对马鞍山长江大桥右叉斜拉桥的拱形索塔进行试验研究,解决了模型试验设计中的恒载补偿设计、拱塔环向预应力加载和斜拉索张拉模拟等关键技术问题;采用等应变原理设计拱塔模型,并模拟了斜拉索拱塔的受力特性。研究结果表明,除个别点位外,试验结果与有限元数值模拟结果的误差不超过15%。该研究对马鞍山长江大桥右叉斜拉桥以及类似工程的设计和施工均具有借鉴作用。

基于机器视觉的桥梁形变在线监测技术研究

机器视觉采用光学原理,通过采集目标图像然后利用计算机分析出结构的位移值。桥梁结构待测部位布置简易标志点,针对标志点的特点研究开发出形心跟踪定位算法。摄像机和软件集成后由一台计算机控制,对图像同步采集同步分析,可以实时得到测量结果。整套系统具有非接触的特点,可以弥补常规测试方法的不足,测量桥梁结构一些特殊的部位。基于机器视觉的测试系统在桥梁斜拉索振动位移监测、桥塔和拱肋偏位等桥梁关键部位的位移测量中很好地得到了应用,丰富和完善了桥梁测试技术。

江湾大桥主桥结构设计与静力分析

江湾大桥主桥采用主跨183 m的异型拱塔钢混组合梁双索面斜拉桥结构,主梁采用钢箱梁和预应力混凝土箱梁结合的组合梁,桥宽44.5 m,是目前国内桥面宽度最大的独塔钢混组合斜拉桥。对江湾大桥主桥的设计理念和结构体系进行了总结,可为超宽高拱塔同类钢混组合梁斜拉桥的设计提供参考。

大跨径拱桥缆索施工支架非线性受力特性分析

随着钢管混凝土拱桥跨径的增大,缆索吊装施工过程中,塔架的受力安全性问题备受关注,但主索的计算为简化的理论计算,不考虑主索滑移及塔架偏位对主索受力的影响,导致塔架受力计算不够精确。以某430 m大跨度钢管混凝土拱桥为例,建立索塔一体化并考虑主索非线性及滑移的有限元模型,考虑塔架偏位对主索及塔架变形与受力的影响,将得到的有限元受力分析结果与现有解析方法的求解结果对比分析,结果表明:有限元方法计算结果偏大,与解析法差距在10%以内,说明考虑主索滑移及塔架偏位时结构受力更不利,此种模拟方式能够较精确地计算主索及塔架的变形及受力特性,为钢管混凝土拱桥的施工提供指导。

高铁拱塔斜拉桥跨运营铁路主梁顶推控制分析

顶推施工能够有效降低跨运营铁路主梁施工对既有线路的影响,而顶推施工方案选择及主梁线形控制对于主梁能否顺利合龙及成桥线形有直接影响。以常益长高速铁路跨石长铁路拱塔斜拉桥的主梁顶推施工为依托,建立全桥有限元模型,模拟两种顶推施工方案;通过试算确定临时扣索及拱索索力,以控制顶推过程中主梁的线形变化及受力,确保主梁的安全精准合龙。结果表明,扣索方案,小、大里程侧转角分别为0.0003、0.0001 rad,两侧主梁竖向位移均为-30 mm,扣索索力最大2860 kN,钢梁应力介于-34.09~31.76 MPa之间,扣塔应力介于-130.84~58.31 MPa之间;扣索+拱索方案,小、大里程侧转角分别为0.0003、0.0001 rad,两侧主梁竖向位移均为-31 mm,扣索索力最大2580 kN,拱索160 kN,钢梁应力介于-34.40~32.81 MPa之间,扣塔应力介于-124.64~55.21 MPa之间;两种方案下合龙线形及受力均在合理范围内。不同合龙方案成桥钢梁应力差值均在1.0 MPa以内,成桥位移差值在1.0 mm以内,两者差异极小。为施工简便,优先推荐张拉扣索方案。

大跨度拱形钢塔斜拉桥模型试验研究

为了对大跨度拱形钢塔斜拉桥的力学行为特性进行分析和试验验证,以之江大桥为工程背景对此类结构进行了模型试验研究。首先介绍了试验模型的设计,并通过试验模型的有限元模拟,证明了试验模型能很好地反映实际结构的受力性能。最后对组装成桥的试验模型,进行了4个工况的加载试验,并以中跨跨中最大弯矩的工况为例对主塔应力和主梁变形的试验结果进行了分析,分析结果表明实测数据与实桥计算结果折算值较为接近,实际结构有较大的安全储备。

高速铁路拱承斜拉桥拱塔线形施工控制分析

研究目的:拱塔结构受力与变形复杂,施工控制则是确保成桥线形的关键。以沅江特大桥拱承斜拉桥为依托,建立全桥有限元模型,先采用试算法模拟拱塔竖转就位工况,在其基础上分析拱塔顶推和不顶推两种合龙施工方案下拱塔线形及受力结果。研究结论:(1)拱塔在转体施工中过转0.00743 rad能够平衡自重的影响,两种合龙方案线形迭代后,均能实现设计线形1 mm以内误差合龙;合龙后不顶推方案拱塔弯矩及最不利应力明显大于顶推方案;(2)两种方案下拱塔制造线形与设计线形横、竖向最大偏差分别为190.38 mm、162.49 mm和-36.74 mm、36.44 mm,顶推方案下制造线形更接近设计线形;(3)不顶推及顶推方案下,拱塔最大弯矩分别为-60420 kN·m、-44452 kN·m,拱塔上、下缘最不利应力分别为-94.5 MPa、-176.0 MPa和-114.0 MPa、-148.0 MPa,顶推方案拱塔基本处于受压状态,上、下缘应力相对均匀,受力更加合理;(4)本研究结果可为后续类似拱塔的施工与控制提供参考。

马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥拱形塔线形控制关键技术

马鞍山长江公路大桥右汊主桥为(38+82+2×260+82+38)m的三塔六跨双索面半飘浮体系斜拉桥。桥塔为椭圆形曲线、圆曲线和悬链线3种线形组合而成的钢筋混凝土拱形塔。通过对常规工艺的比选论证,采用爬模架体+可调节螺杆+龙骨+面板体系的可调曲率模板系统施工桥塔;为增加劲性骨架刚度,将骨架的四角做成桁架结构;设置水平横撑确保施工过程中桥塔的竖向刚度,并对曲面模板平顺度、接缝错台、倒角线形、拱形塔合龙段等进行重点控制,确保拱形塔线形满足要求。