长阳天池口清江特大桥主拱圈悬臂浇筑斜拉扣挂系统设计

长阳天池口清江特大桥主桥为净跨径242 m的非对称上承式钢筋混凝土拱桥,主拱圈采用单箱单室截面,宽9.5 m、高4.0 m。资丘岸和五峰岸半跨主拱圈各分为24个和21个节段,第1个节段采用支架现浇,其余节段采用斜拉扣挂悬臂浇筑法施工。扣索采用星式和扇形组合方式布置,位于墩顶和扣塔的扣索为星式布置,位于交界墩墩身的扣索为扇形布置,并将墩身上的扣锚索设计成连续索以避免在墩身上搭设张拉平台;扣塔由8根∅800 mm×16 mm钢管组成,两岸扣塔分别高52.68 m和60.12 m;根据锚索最大索力,设计了能承受800 kN张拉力的岩锚索。建立主拱圈悬臂浇筑施工阶段MIDAS Civil有限元模型,对斜拉扣挂系统扣锚索索力进行计算,通过拆除部分扣索和调整扣锚索索力,施工期间主拱圈截面最大拉应力、扣塔最大偏位、主拱圈成拱后线形均满足要求。

斜拉扣挂悬臂浇筑拱桥扣索力与锚索力确定方法研究

为解决钢筋混凝土拱桥拱圈悬臂浇筑施工过程中,由悬浇节段自重和挂篮重引起的部分拱圈截面拉应力与塔架偏位过大的问题,提出扣索力与锚索力确定方法。该方法基于应力叠加原理和影响矩阵确定扣索力,给出当拱圈截面拉应力不满足要求时的扣索拆除判定方法;提出通过锚索力修正系数主动调控扣索力与锚索力,使塔架产生与拱圈悬浇阶段数值接近、方向相反的偏位,给出能同时满足拱圈应力、塔架偏位和成拱线形要求的扣索力与锚索力的计算流程。以净跨径180 m的混凝土拱桥——毕节白甫河管桥为背景,开展扣索力、锚索力以及锚索力修正系数的计算,对扣索力、锚索力、拱圈应力、成拱线形和两岸塔架偏位的计算值和实测值进行对比验证。结果表明:利用所提方法得到的扣索力、锚索力与实际张拉力最大相差6.02%,该桥施工时,依次拆除5组扣索,使拱圈截面拉应力均满足设计要求;塔架偏位实测最大值为3.3 cm,满足小于最大容许偏位4.0 cm的要求;拱圈截面实测最大拉应力为1.74 MPa,满足小于1.8 MPa的拉应力设计要求,成拱线形与裸拱线形最大偏差为0.5 cm,拱圈线形良好,验证了所提方法的可行性。

基于零位移与无应力状态控制的斜拉扣挂施工扣索力确定方法

大跨度拱桥常采用斜拉扣挂法开展拱肋施工,但在节段拼装过程中扣索索力和拱肋空间位形之间互相影响,索力优化计算以及扣索状态控制问题复杂。提出改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法:基于改进型零位移法快速得到满足成拱线形要求的扣索力大小,基于成拱索力采用无应力状态法反推各施工阶段扣索索力。该复合方法可避免传统零位移法扣索力不准和反复迭代计算的缺陷,施工中扣索可实现一次张拉,后续节段拼装中无需对扣索进行索力调整。以某跨径430 m大跨度钢管混凝土拱桥缆扣合一施工为工程应用背景,采用的零位移法结合无应力状态法对大跨度非对称式钢结构拱肋进行斜拉扣挂拼装的扣索力求解和施工模拟。分析拼装过程中扣索力变化规律,并对比验证实际线形与目标线形偏差,以及拱肋应力与设计应力之间偏差程度。结果表明,所提出的复合算法理论简单且索力求解计算便捷。所求的扣索力可有效保证拱肋拼装完成及松索后拱肋线形和受力均满足要求。

钢箱拱桥斜拉扣挂施工法拆索工序研究

斜拉扣挂体系钢箱拱桥拱肋合龙后需进行拆索工作,拆索时桥梁各构件均会产生应力变化从而影响结构安全性。为探究钢箱拱桥合理的拆索顺序及拆索时可能出现的极限不对称状态,以车田江大桥为实际工程背景,建立有限元模型,分别模拟四种拆索方案对拱肋应力及位移的影响。发现当从拱顶向拱脚依次拆索时,扣索索力的增幅最小;相反,若从拱脚向拱顶依次拆索,则会导致拱肋的竖向位移和应力极值达到最大。因此,从拱顶向拱脚依次拆索的方案最符合实际施工需求。采用Midas/Civil软件对几种极限不对称拆索状态进行模拟,结果表明:扣索、背索的拆除应尽量同步进行,以确保结构稳定。同时,两岸的拆索进度差异以及左右两幅的拆索进度差异都应控制在1束索以内,以减小对桥梁结构的不利影响。

拱桥斜拉扣挂系统高效拆除技术研究

针对大跨径拱桥多采用斜拉扣挂施工技术进行拱肋节段拼装,通常扣索数量繁多、各扣索间距较密集,传统采用逐级松索的拆除方法面临施工工作量大、拆索效率低的现状,提出一种从拱脚到l/4和l/4到拱顶交替一次拆除扣索的快速拆索方法。该方法通过拆索过程中对拱肋控制点位移的影响分析,得到拆除不同位置扣索对结构受力变形的影响规律,提出扣索逐根拆除的施工方案,并从拱圈线形、扣索索力和拱圈应力三个方面对比分析了各拆索顺序的影响规律,以此确定最优的拆索方案。

拱桥拱肋斜拉扣挂施工扣索索力计算

大跨度拱桥采用缆索吊装斜拉扣挂施工时,索力直接关系着成桥后拱肋线形、内力和施工过程的安全。因此,确定合理的扣索索力至关重要,是施工必不可少的一项工作。文章系统的综述了目前拱桥斜拉扣挂施工扣索索力的计算研究情况,对常用的扣索索力计算方法进行详细的阐述,总结出各种方法的的优缺点。

沙尾左江特大桥斜拉扣挂施工计算分析

沙尾左江特大桥为主跨360 m的公路提篮式钢管混凝土拱桥,采用悬臂拼装法施工工艺,其拱肋跨径长、悬臂拼装节段数多、悬拼重量大,施工线形精度难以控制。为实现拱圈高精度拼装和提高施工安全性,文章基于影响矩阵原理和最优化计算理论,提出拱桥悬臂拼装一次张拉优化计算方法。该计算方法以拱圈悬臂拼装过程中的线形为优化目标,约束合龙拆索线形的偏差,实现对施工过程线形和合龙松索线形的控制,具有索力波动小的优点。沙尾左江特大桥施工应用结果表明:该方法具有计算耗时少、索力均匀性好等优点,能极大地减少施工过程中拱肋线形调整的次数,保障拱肋拼装的精度。经实测,拱圈合龙拆索后的变形与目标值最大偏差仅为12 mm,表明拱圈合龙精度较高。

非对称斜拉扣挂体系扣索拆除顺序研究

为保证非对称斜拉扣挂体系拆索过程中的安全性,针对传统拆索方法在拆索顺序单一和无优化方面的不足,基于影响矩阵法原理,提出一种可优化非对称斜拉扣挂体系扣索拆索顺序的方法,并以一座上承式钢管混凝土拱桥为例,对拆索顺序进行优化分析。结果表明:1)优化后的拆索方案可有效使拱圈位移和轴力波动最小;2)拆索过程中,拱圈应力、扣索索力的安全储备均较高;3)该方法适用于对称和非对称斜拉扣挂体系,可快速计算出优化的拆索顺序,对钢筋混凝土拱桥拆索顺序的选择有较高的参考价值。

钢管混凝土拱桥主拱圈劲性骨架斜拉扣挂架设施工技术研究

拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。用钢管、或者钢管桁架,架设成拱在钢管内填充混凝土而形成的拱桥叫钢管混凝土拱桥。钢管混凝土作为钢—混凝土组台材料的一种,一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗腐蚀性和耐久性,另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性。将钢材和混凝土有机组合起来;在施工方面。钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。钢管混凝土拱桥目前在我国的发展势头迅猛。重庆至黔江铁路站前9标黄草乌江双线大桥设计主跨达275m,主拱圈劲性骨架采用斜拉扣挂架设,本文简述施工时面临的一些具体问题和解决措施。

扣件钢管单面支撑体系设计与施工

随着我国城市建设土地减少,新建筑大多数都紧贴用地红线而建,而且很多新建筑地下室外墙厚度越来越厚,常规双面支模无法施工,因此越来越多的地下室外墙采用内侧单面支模的方法施工。虽然扣件钢管排架斜撑在单面支模施工中有一定的应用,但相关设计计算与施工经验不足。细致剖析单侧支模支撑形式多种类型及其特点,针对某具体工程的地下室外墙单侧支模工程,创新性地引入了一种优化后的扣件排架斜撑搭设策略。通过对该单侧支撑体系的研究,构建了精细的有限元模型,并进行了深入的应力、变形及稳定性评估,可为类似单侧支模支撑体系的设计与施工提供参考。

月湖特大桥斜拉扣挂索力计算分析

文章结合江西月湖特大桥工程实例,针对其拱肋质量分布均匀、重心易识别,提出采用“零弯矩法”并编制相关程序进行拱肋斜拉扣挂扣索力计算,高效计算出各拱肋扣索力并进行扣索配置,相关成果可为工程实际提供参考。

斜拉扣挂一次张拉扣索法的初张力优化算法

斜拉扣挂一次张拉扣索法中初张力的计算是保证拱肋线形安装精度的关键所在。鉴于目前对一次张拉扣索法的初张力计算方法的研究较为缺乏,以山区某上承式混凝土拱桥项目为背景,利用有限元软件Midas Civil建立了有限元模型进行扣索初张力算法研究。该算法计算过程主要分为3个步骤:首先,在计算模型中以位移控制作为计算的约束条件,进行正向施工过程分析。然后,利用正向分析模型中的刚度矩阵,建立初张力与位移的关系。最终,通过正向迭代得出所有扣索的初张力。结果表明:通过分析模型中提取的拱肋端部位移监测数据可发现,将该算法得到的初张力应用于斜拉扣挂一次张拉扣索法进行拱肋安装时,可以保证拱肋线形的安装精度,因此,利用该计算方法进行扣索初张力的计算是可靠的;通过对各个拱肋节段的扣索初张力数值与自重数值的深入研究可以发现,扣索初张力在竖直方向的分量与节段自重的比值均在0.2左右,利用这一比值关系可以根据节段自重及每个扣索的倾斜角度初步确定扣索初张力的大小,将该值作为正向迭代的初始值,可以大幅缩短扣索初张力的迭代求解过程,实现该算法的优化。该优化算法的应用,为斜拉扣挂一次张拉扣索法的初张力计算提供了一种切实可行的方法,为该工法的推广提供了有力支撑。

钢箱拱桥扣锚索一体化施工控制分析

文章以云南某钢箱拱桥为例,通过构建考虑扣塔偏位与扣索索鞍滑移影响下的等效边界柔度计算模型,采用优化算法进行索力和线形的计算。结果表明:该方法能够控制成桥后主拱圈线形与目标线形的偏差在10 mm内,有效减少施工过程中扣索索力的波动幅度;扣锚索一体化结构会引起扣塔顶部产生较大的偏位。

基于高阶振动频率法的拱桥扣索索力及有限元模型修正研究

为提升钢管混凝土拱桥斜拉扣挂施工的现场控制精度,文章提出了基于振动频率法的拱桥扣索索力修正方法。通过引入固定梁模型,建立扣索索力与扣索材料固有属性的对应映射关系;结合现场扣索索力监测,对现场油压表读数进行修正;基于三维空间有限元分析,建立了拱桥扣索索力修正模型;通过与有限元模型进行对比分析,验证该方法的有效性。结果表明:与油压表读数相比,基于加速度传感器的振动频率法用于扣索索力监测不仅具有较高的精度和适用性,而且可以针对现场油压千斤顶回油以及读数误差等造成的索力偏差,对扣索索力值进行更新优化,为钢管混凝土拱桥的施工提供更为科学、准确的索力监测与控制方法。

斜拉扣挂法在半穿式钢管混凝土拱的应用

该文介绍了斜拉扣挂施工法在半穿式钢管混凝土拱中的应用,阐述了施工方案的确定及施工步骤。该法是一种较理想的施工方法,将成为钢管混凝土拱桥施工方法发展的趋势,有关经验可供类似工程参考。

斜吊斜扣施工法在半穿式钢管混凝土拱的应用

钢管混凝土的施工方法较多，而斜拉扣挂法由于每一吊装段即与上段固结，在整个悬拼过程中，拱肋施工的稳定性、安全性将大为提高；而且由于采用了更精细的施工控制，扣索索力调整频率也大为减少，而且各扣索的索力相对较均匀，使施工更为简便．斜吊斜扣施工法是一种较理想的施工方法，将成为钢管混凝土拱桥施工方法发展的趋势．

斜拉扣索调整南盘江特大桥拱圈的结构应力

为保证南盘江特大桥主拱圈安全顺利的施工,分别研究了六工作面法和斜拉扣索加多工作面组合法分环浇筑钢管混凝土劲性骨架主拱圈外包混凝土过程,分析了采用两种方法施工的结构瞬时应力和永存应力以及变形的变化规律,并对比分析了结构实际施工过程中的受力和变形。研究结果显示:六工作面加2组斜拉扣索、每组扣索索力3 000 k N能够较好地调整南盘江钢管混凝土劲性拱桥结构的瞬时应力和永存应力,可以将拱脚截面管内混凝土最大瞬时拉应力降低60%,永存压应力降低40%,并保持其他截面应力在《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规范容许范围内;将拱顶最大瞬时挠度从-140 mm增加至-200 mm,但仍保持结构变形的平顺,避免了产生过大的反复变形。实际施工效果证实了斜拉扣索的有效调载作用。

钢管混凝土拱桥斜拉扣挂施工扣索索力的优化计算方法

为了研究斜拉扣挂施工大跨度钢管混凝土拱桥的扣挂索力,采用以影响矩阵法为基础,线性规划确定扣索张力迭代初值,然后计入切向拼装位移影响,通过正装插值迭代搜索最佳索力的方法,分析了以拱肋安装线形为目标的斜拉扣挂索力确定流程与方法。结果表明,所提出的方法可以实现钢管混凝土拱桥斜拉扣挂一次张拉扣索,达到拱肋线形安装目标要求,为类似工程提供参考。

猛洞河大桥斜拉扣挂方案的确定与优化

为确保猛洞河大桥施工过程的安全、设计目标的实现、施工工序的简化,研究其拱圈施工的斜拉扣挂方案。基于考虑施工过程的平面杆系有限元法,以拱肋线形偏差(拱肋制作线形与拱肋合龙设计线形的偏差)等于0为目标,并令交于索塔同一高度处的扣、锚索水平分力相等,采用正装迭代法确定劲性骨架安装阶段的扣锚索张拉力;以拱圈应力满足规范要求为条件,用试算法确定主拱圈外包混凝土浇注过程的扣索索力初张值和调整值。在上述方案基础上,对骨架安装和外包混凝土浇注两个关键施工阶段分别进行关于拱肋线形和应力的参数敏感性分析,找出了灵敏度较大的结构参数,以便进行有针对性的控制。利用外包混凝土合龙状态的参数敏感性分析结果,对外包混凝土浇注过程中的扣索布置方案和完成后的拆除顺序进行了优化。

采用斜拉扣挂法施工的大跨径钢管混凝土拱桥的全过程索力优化计算方法

钢管混凝土拱桥由主梁、桥塔、主缆、垂直吊索及斜拉索组合而成,兼具有悬索桥与斜拉桥的优点,可以有效降低材料成本。针对拱桥斜拉扣挂法施工过程中索扣索力值及位移值进行分析,结合影响矩阵法,对斜拉索扣各索扣的位移值进行线性规划分析,并以位移值为约束条件,利用黄金分割优化理论快速迭代,求出各阶段安装过程中索力优化值,对比理论值与实际测试值可以发现,索力优化理论值与实际施工的测试值的误差均小于3%,验证了给出的优化理论模型的准确性及便捷性,能够满足斜拉扣挂法施工的具体工艺要求。