深中通道中山大桥主桥超宽大节段钢箱梁吊装匹配技术

深中通道中山大桥主桥为主跨580 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用流线型扁平钢箱梁,梁宽46 m(含风嘴),主梁共划分69个节段,标准段长18 m、最大吊重约429 t,采用桥面吊机双悬臂吊装。由于钢箱梁节段自重大、宽度较大、横桥向竖向刚度较小等,在桥面吊机悬臂吊装过程中,会出现钢箱梁匹配面高差过大(最大约63 mm)的问题。为解决该问题,实现梁段精确匹配安装,提出3种钢箱梁吊装匹配方案:“门架+拉索”方案、“牛腿反力架”方案、“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。经有限元仿真分析综合比选,最终选择“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。该方案以箱梁竖腹板为定位点,提前焊接一字梁,采用法兰连接后锁定待拼梁段,部分焊接拼接面内箱梁形成C形焊缝;通过提前挂索并张拉部分斜拉索,减小匹配面已拼梁段横桥向竖向变形,达到箱梁匹配要求。施工中采取了匹配高差调节、局部应力控制、拼接缝宽控制等关键技术,最终将该桥钢箱梁匹配面高差减小至9.8 mm以内,钢箱梁局部应力可控,斜拉索初张过程中钢箱梁应力增量小于10 MPa,且各箱梁节段拼接缝宽可控制在1 cm以内。

缆索吊装主索系统的受力分析算法与工作性能

针对已有计算方法的不足,提出了一种大跨度缆索吊装主索系统受力分析的较精确有限元算法。该法应用小应变弹性悬链线单元、CR(随转坐标系)列式法梁单元,考虑主索(即承重索)在索鞍处的切点变化和索鞍的自由转动,用几何非线性有限元方法,得到了跑车及吊重顺桥向移动过程中主索的几何参数、内力及其变化规律,用迭代方法得到缆索吊装主索系统的架设参数。结果表明:①大跨度缆索吊装主索系统最不利工况均发生在跑车及吊重这一移动荷载处于主索跨中70%的跨径的区段内,此时,牵引索和起重索对主索的结构作用很小,可以假设牵引索和起重索对主索的结构作用为0;②主索索鞍转动对主索系统的受力分析结果和架设参数计算结果的影响不可忽略。南宁永和大桥缆索吊装主索系统试吊试验过程分析结果及其与实测数据对比表明,该法具有较高的精度。

虚拟样机技术在摩擦式提升机动力学分析中应用

钢丝绳是摩擦式提升机动力传动的载体,在提升机工作过程中,钢丝绳不仅表现出大变形的柔性动力学行为,且伴随着与摩擦轮之间动态变化的非线性接触行为。创建准确描述钢丝绳动力学行为的力学模型,成为研究摩擦式提升机动力学特性的关键。相对节点法,利用节点之间的相对平动位移和相对角位移来描述结构大变形力学行为,从而能够较为准确地描述钢丝绳的动力学行为。基于相对节点法,利用虚拟样机技术,建立简化后的摩擦式提升机虚拟样机模型。利用该模型可以对摩擦式提升机在不同速度、加速度、摩擦系数下,钢丝绳张力及罐笼加速度进行预测,为研究提升机动力学特性提供了一种经济、可行的研究方法。

哪吒大桥钢桁加劲梁架设方案研究

以哪吒大桥———钢桁加劲梁悬索桥为工程实例,详细分析了贝雷架架设法和缆索吊装法两种施工方案的可行性。通过对比计算贝雷架架设法施工方案与缆索吊装法施工方案对应的钢桁加劲梁受力性能,并考虑到哪吒大桥在钢桁加劲梁施工中采用刚接和铰接混合的施工方案、钢桁加劲梁在施工过程中位移变化较大等情况,得出哪吒大桥钢桁加劲梁安装采用缆索吊装方案是合适的结论。

自锚式悬索-斜拉桥吊装施工方法及其性能分析

浙江东苕溪大桥采用(75+228+75)m自锚式空间索形悬索-斜拉体系,该桥采用"先缆后梁"方案施工,以避免施工期对航道的干扰。针对该桥"先缆后梁"吊装施工,在已有临时固结法的基础上,提出了塔梁临时锚固法,即施工中通过边跨加劲梁和塔梁临时锚固装置(由格栅架、传力撑及竖向限位装置组成)将主缆水平力传递给桥塔基础来实现中跨加劲梁的吊装施工,待加劲梁合龙后,通过合龙口间隙调整装置(由反力牛腿和千斤顶组成)调整合龙口间隙,将主缆水平力再从桥塔基础平稳地转移到加劲梁,完成体系转换。为保证塔梁临时锚固装置和桥塔基础的受力安全,采用有限元法对其进行受力分析,结果表明,塔梁临时锚固装置及桥塔基础的受力均满足规范要求。

沪通长江大桥主航道桥墩顶钢梁架设方案

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔五跨斜拉桥,主航道桥钢梁为3片N形箱桁组合结构。墩顶钢梁采用单节间或1.5节间整节段架设,最大节段重量约1 210t,吊装高度达100m。主墩、边墩、辅助墩墩顶钢梁由工厂整节段制造,驳船运至现场,采用稳强1 800t起重船对整节段钢梁进行吊装,其余节段利用架梁吊机悬臂拼装,先边跨合龙,后中跨合龙。根据有限元计算结果,墩顶钢梁架设采用有吊具的吊装方案,钢梁上焊接板件少,对钢梁受力有利。主墩墩旁托架采用外侧双管内侧单管竖直落地式支架,支架间通过交叉联结系形成稳定结构并附着于墩身,结构传力明确,制造和施工简单。边墩、辅助墩墩顶钢梁架设需要预先偏位1~2m,方便与合龙段精确调整连接。

普宣高速公路普立特大桥加劲梁施工关键技术

普宣高速公路普立特大桥主桥为主跨628m的悬索桥,其加劲梁采用扁平流线型单箱单室钢箱梁结构,加劲梁采用缆索吊机旋转架梁法架设。在加劲梁施工过程中,钢箱梁在工厂内制作成板单元,通过汽车将板单元运输至桥位后组拼成钢箱梁节段;采用轮胎式运梁车将钢箱梁节段运输至引桥上存放;在主跨侧设置缆索吊机,缆索吊机的主索沿高度方向垂直锚固于散索鞍支墩;利用缆索吊机安装宣威侧的前2个钢箱梁节段,挂设临时斜拉索,形成斜拉吊挂式墩旁架梁平台;从中间往两侧方向架设钢箱梁节段,将钢箱梁节段旋转90°后通过桥塔,利用缆索吊机起吊钢箱梁节段,将钢箱梁节段运输至安装位置旋转90°后,进行钢箱梁节段的下放、安装。

钢拱架裸拱线形及预抬高值迭代算法研究

大跨径拱桥主拱圈施工特别是缆索吊装钢拱架现浇主拱圈施工是一个复杂的过程。为保证施工安全,控制施工精度,需要精确确定钢拱架裸拱线形及其吊装过程扣索的控制索力。以某主跨108 m的上承式钢筋混凝土拱桥为例,对缆索吊装钢拱架现浇主拱圈的施工过程进行模拟,给出钢拱架裸拱线形及预抬高值的迭代算法及合理的扣索索力,对同类型桥梁仿真计算具有借鉴意义。

大跨度外倾式非对称系杆拱桥施工监控研究

南宁大桥为主跨300m的外倾式非对称系杆拱桥,钢拱肋和钢箱梁采用"先拱后梁、无支架缆索吊装"施工方案。为确保结构在施工过程中的安全,并使其成桥内力及线形符合设计要求,通过建立有限元模型进行施工过程的分阶段计算,并对施工过程中混凝土拱肋、钢拱肋、钢箱梁及塔架的应力和位移,承台的沉降,扣锚索、横拉索、吊杆、系杆、主缆及起重索的索力等进行现场监控。施工监控结果表明:结构的内力和线形均满足设计要求,与设计理想状态吻合较好;整个过程安全可控。

南宁大桥地锚内力性状分析

以南宁大桥的扣索地锚和缆索地锚为对象,研究扣索地锚和缆索地锚的内力性状。采用有限元计算软件AN SYS中的so lid45和beam 44对南宁大桥扣索地锚和缆索地锚的实际情况进行建模,分析和比较在不同工况条件下扣索地锚和缆索地锚的受力状况。结果表明:地锚分别采用实体单元与梁单元模型,其计算结果基本相同;承台顶部的配重对结构桩体的轴向力影响相对较大达到17%,但对弯矩的影响都很小,效应都小于1%;结构自身具有较好的抗拔性能。大桥吊装的顺利实施证明:采用合理的地锚结构比对结构施加配重更为经济合理。

大跨悬索桥加劲梁吊装过程强静风安全性研究

虎门二桥坭洲水道桥为主跨1688 m双塔双跨钢箱梁悬索桥,加劲梁采用跨缆吊装法施工。为确定强静风作用下加劲梁吊装过程中的危险阶段及提高静风安全性的措施,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,采用非线性静风分析方法分析各施工关键阶段加劲梁的内力和位移响应,针对较高风险阶段提出安全措施。结果表明:合龙前大悬臂阶段和合龙后尚未刚接阶段为加劲梁吊装过程中的两大高风险阶段;提高临时连接件刚度可在一定程度上降低临时连接件的应力水平,使全桥的临时连接件受力更加均匀;但对于合龙阶段应力较高的塔根处,仅提高临时连接件刚度已无法满足强度要求,断开合龙处连接、采用柔性索将梁段和桥塔相连,可有效降低全桥临时连接件应力水平,限制梁端位移。

椒江二桥组合梁施工过程中剪力钉局部受力分析与设计优化

椒江二桥主桥组合梁采用双分离式闭口断面,为了悬臂吊装施工期间避开台风季节,采用两节段一循环吊装施工方法以节省工期。施工期间两节段组合梁之间湿接缝附近主梁刚度突变及吊装重量的成倍增加引起区域内剪力钉受力复杂,合理的剪力钉布置设计成为该施工方法的控制要素。采用ANSYS有限元程序详细模拟了组合梁在两节段吊装施工中的结构细节,计算分析了湿接缝附近剪力钉的受力情况。为了改善和优化湿接缝附近剪力钉的受力状态,提出了不同处理措施并对其进行计算分析和比较。计算结果表明,采用优化方案后湿接缝附近剪力钉受力状态得到改善,施工阶段组合梁结构安全。

大跨径钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工技术研究

以合理拱轴线为目标函数的优化计算模型得到预抬高值,对拱轴线的控制达到了很好的效果,定长扣索法施工在钢管拱肋合理成拱方面是行之有效的。

矿用落地式提升系统快速换首绳方法探讨

矿用落地式多绳摩擦提升系统换绳工艺复杂,主要介绍了简便快捷、安全可靠、高效换绳方法、施工步骤及注意事项,经现场使用效果良好。

钢管混凝土拱桥拱肋吊装分析与扣索索力优化

斜拉扣挂悬臂拼接法在大跨度钢管混凝土拱桥拱肋架设中得以广泛应用,其中扣索是保证施工安全与质量的关键。以某主跨180 m的钢管混凝土拱桥为例,采用基于Midas Civil的未知荷载系数定长扣索法进行优化计算,得到合理的扣索索力和预抬高量。实践表明,该方法简单实用,计算精度高,成拱线形满足设计要求,且扣索可以一次张拉到位。此基础上,对拱肋吊装过程进行静力和稳定性分析,得到一些有益的结论,可为同类桥梁的设计、施工、科研提供参考。

基于塔架智能主动调载技术的施工计算方法与应用

缆索吊装斜拉扣挂法悬拼过程中,塔架会随着拱肋节段的起吊、运输、拼装过程产生较大位移,从而影响拱肋线形和拼装精度,甚至影响安全。塔架智能主动控制是近几年提出并初步应用的施工控制方法,其核心内容是缆风初张力拟定和主动调载力计算。通过考虑缆索的几何非线性效应,提出了索的初张力拟定方法;结合影响矩阵法,提出了主动控制力的计算方法。建立塔架有限元模型,提取施工阶段影响矩阵,计算各施工阶段所需调载力,对比分析了调载效果,并根据计算结果拟定了初张力和调载设备并应用于平南三桥。实测结果表明,采用该方法拟定的初张力方案和千斤顶行程,能满足控制目标的要求,有效地将塔顶偏位控制在25 mm以内,对采用智能主动控制的缆索吊装施工设计有一定的参考价值。

缆风绳初始拉力与工作拉力的计算方法

采用柔性体变形协调原理和数学手段，推导出了桅杆式起重机稳定系统———缆风绳的初始拉力和工作拉力的计算公式，为桅杆式起重机初始状态的调整以保证被吊设备就位的准确性、吊装过程中的安全可靠性和钢丝绳的选择提供了理论计算依据。

钢管骨架无支架缆索吊装法扣索索力的优化分析

研究目的:通过对力矩平衡法和有限元零位移法确定扣索索力的优缺点分析,针对落布溪大桥拟定的扣索方案,采用优化后的计算方法确定最优扣索索力,确保本桥拱肋节段安装的线形精度和施工安全。研究结论:采用将扣索和骨架结构作为结构的整体进行非线性迭代计算求解最优扣索索力,通过相应的迭代计算和骨架节段正装和倒拆计算,得出骨架合龙前的优化扣索索力,并给出钢管骨架吊装施工中钢管应力及标高的控制数据。实践表明,采用本方法能够保证钢管骨架具备良好的合龙条件,并且在施工中能够给出准确的标高控制数值,对落布溪大桥的钢管骨架吊装具有良好的指导意义。

缆索吊装扣塔偏位对拱肋高程影响的几何分析

利用几何分析法,推导了扣塔偏位对拱肋节段高程影响的计算公式。结合新龙门大桥缆吊系统,分析了扣塔和主塔偏位对拱肋节段高程的影响。分析结果表明,新龙门大桥扣塔高度和位置的改变对高程影响很小,可忽略不计;主塔偏位对节段高程影响相对较大,应在施工控制中加以考虑。该方法和分析结果对缆索吊装的设计和节段安装高程控制有一定参考价值。

南广铁路西江特大桥钢箱拱肋吊装施工过程仿真分析

为研究南广铁路西江特大桥主桥拱肋吊装过程中结构受力状态,指导拱肋吊装施工,对拱肋吊装施工过程进行仿真分析。该桥主桥为主跨450m的钢箱提篮拱桥,拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工,利用MIDAS软件建立整个拱肋有限元计算模型,采用"合理位移内力法"确定扣锚索初拉索力,对不同拆除过程中结构内力及位移变化的过程进行计算并确定拆除顺序,根据确定的扣锚索初拉索力以及拆索顺序计算出整个吊装过程的主体结构及临时设施的内力及位移。计算及实践结果表明:拱肋悬臂拼装过程中扣塔塔偏和应力以及主拱内力均满足规范要求;从跨中对称向拱脚方向拆除扣锚索的顺序为最优顺序,拆除过程中结构内力及位移变化过程平缓,无突变现象。实践表明,仿真分析结果顺利地指导了现场施工,大桥钢箱拱肋高精度合龙,吊装过程中结构施工处于安全状态。