南盘江特大桥拱圈混凝土斜拉扣挂法施工分析

云桂铁路南盘江特大桥主桥为主跨416m的钢管混凝土劲性骨架拱桥,该桥主拱圈外包混凝土达24 068m3,拟采用斜拉扣挂分环连续浇筑法施工,将拱圈混凝土分6环,对称设置3组斜拉扣索。为了掌握拱圈混凝土施工时结构的应力和变形,采用软件MIDAS Civil建立主拱圈有限元模型,对施工过程中的斜拉扣索索力、钢管混凝土劲性骨架结构应力及拱顶竖向变形等进行了分析。结果表明:采用3组斜拉扣索可实现南盘江特大桥主拱圈的分环连续浇筑,3组斜拉扣索的最大索力为3 500kN;在斜拉扣挂分环连续浇筑施工过程中,张拉3组扣索后,劲性骨架的钢管及管内混凝土的瞬时应力和永存应力均有效控制在规范要求范围内,且拱顶几乎未发生上挠。

缆索吊装斜拉扣挂法在钢管混凝土拱桥施工中的应用

以浙江象山县三门口跨海大桥北门桥为例,重点介绍了可移动索鞍式缆索吊机的组成系统及无支架缆索吊装斜拉扣挂法的施工方法、施工工艺及拱肋线形控制技术,并指出了缆索吊装斜拉扣挂法较传统安装方法的改进之处.

大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂浇筑施工关键技术

钢筋混凝土拱桥悬臂施工分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法两大类。悬臂浇筑法主要采用挂篮悬臂浇筑施工,根据国内外目前的工艺技术又可以分为采用塔架斜拉扣挂法和悬臂桁架浇筑法。以马蹄河特大桥为背景,介绍大跨度塔架斜拉扣挂法悬臂浇筑拱桥的关键施工技术。实践表明,斜拉扣挂法悬臂浇筑拱桥具有结构整体性好、造价相对低、后期维护费用低、工期短的优势。

巫山大宁河特大桥拱肋斜拉扣挂法施工设计

结合巫山大宁河特大桥施工设计,提出对主拱圈采用扣、锚索系统斜拉扣挂法施工。通过优化扣塔端锚固设计,使各组扣、锚索力作用线全部交于扣塔中心线上。采用大吨位分组预应力锚索式锚碇进行锚索锚固,有效解决了复杂工程地质条件下锚碇布置的难题,同时减少了锚碇工程量和开挖工程量。

斜拉扣挂法拼装军用梁拱架设计与施工

向莆铁路尤溪大桥主桥为1×140 m双线铁路上承式劲性骨架钢筋混凝土箱拱,采用斜拉扣挂法拼装军用梁拱架,在其上拼装主桥劲性骨架,代替缆索吊施工方案。详细介绍了军用梁拱架设计、拼装斜拉扣挂系统设计以及施工线形控制。如此大跨度的军用梁拱架拼装在国内也比较罕见,对同类工程具有很好的指导作用。

斜拉扣挂法吊装钢管拱桥拱肋受力及施工过程稳定性分析

以猛洞河大桥钢管拱肋吊装为工程背景,运用Midas/civil建立两种主拱肋吊装有限元模型,验算了支承扣塔的混凝土过渡墩受力性能及吊装过程中稳定性能。计算结果表明:过渡墩在拱肋吊装过程中无拉应力且整个结构系统稳定性能满足规范要求;最大悬臂阶段为整个吊装过程中稳定系数最小工况;考虑扣塔与否对最大悬臂阶段稳定系数影响不大,为简化计算,可直接运用主拱肋加扣索有限元模型分析吊装过程稳定性。

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。

确定拱桥斜拉扣挂施工扣索张力的改进迭代算法

针对正装迭代法确定斜拉扣挂施工扣索张力计算效率较低的特点,提出计算效率较高的改进迭代算法,该方法首先以不计切线拼装位移的安装线形达到期望线形为依据,确定合适的扣索张力迭代初值;然后进行正装迭代计算,通过位移影响矩阵乘以调整系数实现加速迭代收敛,最终得到符合期望线形要求的扣索张力。为验证改进迭代算法的正确性和适用性,分别采用正装迭代法和改进迭代算法确定某大跨钢管混凝土拱桥的扣索张力,并比较其计算收敛速率。结果表明,正装迭代法经16次迭代后计算收敛,而改进迭代算法经6次迭代后计算收敛。说明改进迭代算法较正装迭代法确定斜拉扣挂施工扣索张力更为高效,便于工程应用。

600m级拱桥斜拉扣挂施工扣索索力的正装迭代优化算法

以跨径为575 m的平南三桥为例,根据力矩平衡法和影响矩阵法原理,通过简化力矩平衡法计算扣索索力初始迭代值,利用带修正常数影响矩阵的正装迭代法对多节段拱桥扣索索力进行正装迭代计算;建立优化模型,将施工过程相邻节段扣索索力最大值之差的限值R作为约束条件,实现索力和位移双控;以拱桥一次落架位移为目标线形,对扣索索力、拱肋位移进行分析。研究结果表明:扣索索力优化前后均可以达到预期目标线形,但单纯利用影响矩阵的正装迭代计算会导致施工索力不均匀,施工线形变化较大;扣索索力优化后,限值R越小,扣索索力越均匀,拱肋施工线形越好,但R不能无限小。

斜拉扣挂1次张拉扣索索力优化计算方法及应用

为提高拱桥斜拉扣挂施工过程中线形拼装精度和各扣索索力的均匀性,提出拱桥斜拉扣挂1次张拉扣索索力优化计算方法。该方法基于影响矩阵,计算拱圈自重、各单位扣索力作用下等位移影响矩阵,以施工过程中各控制点与目标线形的偏差为优化目标函数,合龙松索后拱圈线形与目标线形的偏差为约束函数,求解拱圈斜拉扣挂施工过程中各扣索初拉力。以跨径320 m钢管混凝土拱桥—马滩红水河特大桥为工程背景,应用该方法进行扣索索力和拱圈线形计算,进行扣索索力和拱圈自重引起的拱脚弯矩、施工过程中扣索索力随拱圈线形变化规律、实际线形与目标线形偏差以及各封拱脚时机对结构线形和扣索索力等影响规律分析。结果表明:该方法能较好地控制施工过程中索力的均匀性,实现施工过程中拱圈线形以及合龙松索后拱圈线形保持良好;对于跨径大、拱段数多的拱桥施工,采用传统的先合龙再封拱脚的施工方式可能导致施工线形和索力均匀性较差,过早封拱脚也不利于后期施工线形控制。

斜拉扣挂悬臂施工法钢管拱扣耳优化设计

为解决斜拉扣挂悬臂法施工钢管拱肋扣耳优化设计问题,文章以某特大桥钢管拱肋扣耳设计为工程背景,采用ANSYS有限元软件对扣耳耳板长度L以及耳板两底角α、β大小进行参数敏感性分析;以扣耳全截面应力峰值最小为优化目标,结合敏感性分析数据提出了扣耳最优设计参数的计算公式,求解扣耳最优设计几何参数;通过与原扣耳设计进行对比,验证了计算公式的有效性。研究表明:(1)在各类参数组合下,当扣耳上底角β取30°时所对应的扣耳全截面峰值应力最小;(2)扣耳下底角α最优值与扣索夹角θ的大小相关,α最优取值随θ的增大总体上呈现出先增大后减小的趋势。

拱桥斜拉扣挂施工扣塔结构力学分析

大跨度钢桁拱桥扣塔结构在斜拉扣挂施工过程中受力复杂,结构的力学性能对施工安全至关重要。文章依托某铁路双线特大钢桁拱桥项目,建立扣塔系统的力学模型,利用软件Midas/Civil建立了三维整体分析有限元模型。有限元计算结果表明,施工过程中扣塔立柱与分配梁应力较大,需重点监测。在最不利工况下,扣塔最大应力值达到127 MPa,最大位移值为36 mm,扣塔整体状态满足强度、刚度要求。通过计算分析,确保扣塔结构在斜拉扣挂施工过程中安全可靠,分析数据和结论对同类工程具有一定的参考价值。

斜拉扣挂施工扣塔柱脚结构力学性能分析

大跨度拱桥斜拉扣挂施工过程中墩上扣塔结构在温差作用下会产生大位移和温度应力,对施工安全和拱桥线形控制影响大。文章利用有限元软件Midas/Civil进行分析,获得了3种扣塔结构方案在温度变化下的力学性能。通过分析给出扣塔结构优化方案建议。

郑万铁路奉节梅溪河双线特大桥钢拱肋缆索吊机斜拉扣挂安装方案比选

郑万铁路奉节梅溪河双线特大桥主桥设计为1~340m劲性骨架钢筋混凝土上承式提篮拱桥,无铰拱结构,拱圈设计为X形钢管混凝土劲性骨架+外包混凝土结构,变宽变高钢桁拱肋采用缆索吊机斜拉扣挂法安装。根据主桥结构特点及山区陡峭的地形条件,针对缆索吊机的索跨布置及结构形式,提出缆扣共塔与缆扣分离、单塔式与双塔式等多种形式;针对拱肋扣挂方式,提出是否设置扣挂分配梁及临时索的设计思路;通过众多方案比选分析,最终确定最优方案。

支井河特大桥钢管拱肋拼装斜拉扣挂系统设计

沪蓉国道主干线湖北沪蓉西(宜昌至恩施)高速公路支井河特大桥主桥为跨度430m上承式钢管混凝土拱桥,拱肋轴线采用悬链线,是目前世界上同类桥梁跨径最大者。拱肋纵向分30个节段,采用无支架缆索吊机安装,两岸对称悬拼、齐头并进至跨中合龙的斜拉扣挂法施工。介绍拱肋节段安装斜拉扣挂系统的施工设计方案、计算分析等。

钢管混凝土拱桥斜拉扣挂合理施工顺序研究

在大跨度钢管混凝土拱桥施工中,大部分采用无支架缆索吊装斜拉扣挂施工方法,因此确定钢管混凝土主拱圈的合理施工顺序是保证拱肋吊装的施工质量和安全的重要措施。采用基于有限元理论的正装迭代法能方便有效地确定拱肋合理吊装顺序、扣索合理初始张力值以及拱肋的预抬高量,将扣索索力一次性张拉到位,并能保证合理施工状态的实现。最后用计算数据说明本方法的正确性。

山西准朔铁路黄河大桥斜拉扣挂设计与施工

山西准朔铁路黄河大桥主拱采用是上承式、提篮钢管拱混凝土拱桥,该桥型是目前中国最大的在建铁路桥。该桥拱肋安装采用两岸对称悬拼,齐头并进至跨中合龙斜拉扣挂法施工。

某拱桥斜拉扣挂施工扣塔结构力学分析

斜拉扣挂系统在大跨度拱桥施工中得到了广泛的应用。文章依托某高速公路大跨度钢箱拱桥项目,利用Midas/Civil对扣塔进行了分析。计算结果表明,施工过程中扣塔整体所受的应力区间为[-275.03 MPa,168.73 MPa],因此扣塔在斜拉扣挂法施工的过程中强度满足要求,扣塔偏位最大值为49.48 mm,合龙前最不利状态时的结构稳定安全系数均大于4,扣塔的强度、刚度、稳定性满足设计使用要求。通过计算分析,确保了扣件塔结构在斜拉扣件施工过程中的安全可靠。分析数据和结论对类似工程具有一定的参考价值。

钢箱拱桥扣锚索一体化施工控制简化算法研究

为研究钢箱拱桥扣锚索一体化施工中索-塔相互作用及其对主拱线形和扣锚索索力的影响问题,提出一种区分主被动索的扣锚索一体化施工控制简化算法。该算法结合扣锚索一体化施工中,拉索主动张拉和被动变形的受力特点,将索分为主动索和被动索,建立索-塔力矩平衡关系和索间变形协调条件,编制相应计算流程。采用该算法对某钢箱拱桥进行计算,结果表明:以线形控制为主、索力控制为辅的双控方式进行施工控制,计算得到的主拱线形和索力的偏差值均在规范值内;合龙至成拱阶段主拱高程变化值与计算值吻合较好。研究结论是:要准确计算扣锚索一体化施工中的主拱线形和扣锚索索力,应考虑扣锚索-扣塔-拱箱节段的整体变形和体系刚度,在“零摩擦力”条件下计算结果和实桥测试结果基本吻合,该算法可供同类工程参考。

自锚式悬索桥拉–吊体系转换中索力力学特性

鹅公岩轨道专用桥为主跨600 m的自锚式悬索桥,该桥采用"先斜拉,后悬索"的方式实现主梁的安装及体系转换。为了更好地把控超大跨自锚式悬索桥以"拉–吊"方式顺利完成体系转换,以鹅公岩轨道专用桥为依托,采用MIDAS Civil仿真模拟了此桥"拉–吊"体系转换过程,对此过程中吊索和斜拉索索力变化规律及吊索力变化的特性进行了研究。结果表明:吊索索力受相邻吊索张拉而减小,非相邻吊索张拉及斜拉索的拆除使其索力累积增加;斜拉索索力在吊索张拉作用下减小,受斜拉索卸除影响索力增大;主索鞍顶推使边跨吊索力增大,中跨吊索力减小,而边中跨斜拉索索力受之影响相反;在体系转换过程中,吊索力的几何非线性行为呈现出"先由弱到强,再从强变弱"的总体变化趋势,在主索鞍顶推及成桥恒载作用下吊索力变化表现为线性特征。