基于蚂蚁算法的连续刚构桥顶推力优化

以大跨径高墩连续刚构桥为例,借助Midas Civil有限元软件建立模型,获取成桥25年墩顶水平位移、优化方程参数等数据,并对算法优化效果进行评价。程序算法以控制桥墩的最大拉应力、最大变形量与协同工作性能为指标,分析桥梁优化效果。研究结果表明:顶推力施工显著改善了桥墩变形;控制断面弯矩由无顶推力的13187.6 kN·m减小至1198.9 kN·m;复杂桥墩结构的刚构桥的最大拉应力控制断面不一定为墩顶或墩底断面;基于蚂蚁算法的方案可有效减小原设计的桥墩最大拉应力,使最大拉应力从2.19 MPa减小至1.58 MPa;方案可有效控制成桥墩顶的水平变形量,在减小最大拉应力的同时,使总变形量由40.17 cm减小至39.65 cm。

不同顶推力下盾构施工对地层变形的影响分析

盾构施工参数不当会引起过大的地表沉降与地层变形,造成安全事故与经济损失。本文以广州市轨道交通十八号线万顷沙站~横沥站区间隧道工程为背景,采用MIDAS/GTS NX有限元软件,改变刀盘顶推力参数,研究盾构掘进引起的地表沉降变化以及地层变形规律,并结合实际施工过程分析了土体变形的原因。结果表明:表层土体在盾构施工作用下发生沉降,其形态符合peck提出的沉降曲线;在较小刀盘顶推力下,完成一半掘进环数管片施作时的施工工况地表沉降最小;地表沉降峰值随着刀盘顶推力的增大而减小,但减小的幅度趋于稳定;顶推力的增大能降低掌子面土体的塌陷程度;12000kN刀盘顶推力下地表沉降趋势与现场实测数据基本吻合,说明本次数值模拟结果较为准确,对隧道施工有一定的指导意义。

钢箱梁顶推法顶推力计算及梁体线形控制

钢箱梁的顶推施工是一种常用的桥梁施工方法,常用于连续钢箱梁桥施工项目中。以长沙盼盼路上跨京港澳高速公路立交桥为例,采用有限元软件Midas Civil进行顶推模拟,对钢箱梁顶推各工况下顶推力计算及梁体线形控制进行了研究。研究发现,顶推施工过程中,钢箱梁悬臂长度的不断变化,导致梁体应力、竖向变形和支反力时刻发生变化。获得钢箱梁各支点的顶推力及竖向变形值,采取对应措施,以保证顶升时梁体及支架受力安全,使桥梁线形满足设计要求。

连续刚构桥合龙顶推力的计算与优化研究——以S248天华大桥主桥为例

在混凝土收缩徐变作用下,连续刚构桥墩顶部会向跨中的顺桥向产生水平位移并在桥墩内引起附加弯矩,水平位移过大会降低桥墩稳定性,对结构受力不利。为减小这种水平位移,对连续刚构桥中跨合龙前施加水平顶推力,使墩顶预偏,从而减小桥梁运营阶段桥墩纵向位移对桥梁产生的不利影响。以S248天华大桥主桥为例,建立有限元模型,分析计算由钢束、混凝土收缩徐变、温度等因素产生的墩顶位移,以此来计算确定中跨合龙前顶推力理论值的大小,并分析施加顶推力对成桥阶段桥墩内力的影响。施工时结合具体的合龙温度,对顶推力进行修正,为该桥合龙顶推施工提供依据,并为同类桥型结构的合龙顶推设计提供参考。

墩高对某高速公路主跨220m连续刚构合龙顶推力的影响分析

大跨连续刚构合龙前顶推施工是改善全桥受力性能的重要措施。为研究墩高对大跨连续刚构顶推力的影响,文章以某高速公路主跨220 m大跨连续刚构为工程实例,分析了不同墩高下合龙温差和收缩徐变引起的主墩墩顶顺桥向位移情况.在此基础上,得到了刚构合龙时的合理顶推力。分析方法和计算结果可为类似结构提供参考。

纵向残余顶推力对盾构隧道纵向刚度影响试验研究

针对盾构隧道纵向刚度影响因素复杂、客观存在的纵向残余顶推力常被忽略等问题,以南昌地铁盾构隧道管片环为原型设计1∶10的缩尺模型,按环缝连接接头位置的不同,分2组开展纵向残余顶推力对隧道纵向刚度影响的试验研究,并结合工程实际分析影响盾构隧道纵向刚度的若干因素。结果表明:横向受力相同时,不同于刚度均匀简支梁反演得到的纵向挠曲变形,模型盾构隧道实测得到的纵向挠曲变形表现出明显的非线性特性;盾构隧道残余顶推力对其纵向刚度影响显著,刚度增长与纵向预压力增加呈现非线性关系;在相同纵向预压力作用下,角码布设在与水平线呈45°位置时,模型管片环之间可能发生的剪切位移量更大;盾构隧道残余顶推力、隧道挠曲变形阶段、环缝连接螺栓数量与形式、管片环缝端部构造等均对盾构隧道纵向刚度产生影响;隧道纵向挠曲变形主要由环缝张开及管片环之间的剪切滑移2部分导致,且管片环之间的剪切滑移具有随机性。

连续刚构桥合龙顶推力计算方法研究

为研究合龙顶推对大跨径连续刚构桥力学性能与位移的影响,以湖南省湘西州一座大跨径连续刚构桥工程为背景,以顶推力系数为待求变量,以墩底截面应力为约束条件,以墩顶水平位移平方和最小化为目标,确定该连续刚构桥的合龙顶推力。采用Midas Civil有限元软件分别建立在无顶推合龙与顶推合龙两种方案下的连续刚构桥的数值模型,分析和对比分别采用这两种合龙方案,在恒载作用下10 a后该桥主梁应力、竖向位移、墩顶水平位移、墩底应力的变化。本研究还分析了合龙温差对该桥墩顶水平位移的影响,并分析和推导了顶推力与合龙温差的关系。研究结果表明:顶推合龙方案能有效地改善桥梁因混凝土收缩徐变引起的跨中下挠,减小墩顶处的纵桥向水平偏位,改善墩底处的应力状态,且其对主梁应力影响较小。

基于几何加权法的多跨连续刚构桥合龙顶推力优化

建立有限元模型分析混凝土收缩徐变和合龙顶推力大小对桥墩的内力及位移的影响;针对合龙顶推力优化问题,以长期运营状态下墩顶位移为目标函数,施工阶段墩身截面应力为约束条件建立多目标规划数学模型;后基于几何加权法考虑各目标函数的不同重要程度,赋予几何权重系数将多目标规划问题转化为单目标规划问题,并通过MATLAB迭代求解得出了最优的合龙顶推力。分析表明顶推力可改善桥墩偏位的情况,且几何加权法求得的顶推力可以使桥墩在混凝土收缩徐变后基本保持竖直状态,桥墩截面应力分布均匀,顶推效果优于初拟设计合龙顶推力。

六跨连续刚构桥中跨合龙顶推力计算与分析

为抵消续连刚构桥成桥后期主梁受到温度变化、混凝土收缩徐变的因素引起的墩顶水平位移,采用数值分析的方法对某六跨连续刚构桥中跨合龙顶推力进行计算,分别计算了温度变化、成桥时结构体系转换以及10年收缩徐变三个因素引起的墩顶纵向水平位移量,结合桥墩T构抗推刚度,计算顶推力取值,将有顶推与无顶推两种工况计算结果进行比较,发现10年收缩徐变后,有顶推合龙比无顶推合龙墩顶水平位移最大减少77%,墩底弯矩最大减少81.7%,得出如下结论:合龙段施工前施加顶推力能有效消除连续刚构桥服役期间,墩顶产生的纵向水平位移,有利于梁体受力。

矮墩连续刚构桥合龙顶推力的计算与影响研究

以某矮墩连续刚构桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型,通过对合龙顶推力进行计算,对比分析了合龙顶推力对矮墩连续刚构桥受力状况的影响。研究表明:合龙顶推力使矮墩连续刚构桥的成桥线形更为有利,显著降低成桥后由于收缩徐变产生的中跨跨中下挠;不施加顶推力时,成桥10年后在主墩墩底截面的边跨侧将产生远大于混凝土抗拉强度设计值的拉应力,极易造成主墩开裂;施加适当顶推力时,成桥10年后主梁线形逐渐向设计线形靠拢,主墩基本处于竖直状态,且全截面受压,整个桥梁结构处于良好的受力状态。

顶推力对多跨连续刚构桥合拢顺序的影响分析

结合宜昭高速公路洛泽河特大桥多跨连续刚构桥合拢施工,通过理论分析研究与有限元仿真相结合的方法,建立刚构桥主桥数值模型,分析顶推力对多跨连续刚构桥在不同合拢顺序的影响,从而选择最优的合拢方案和顶推力。结果表明:先边后中与先中后边相比,第一在顶推时,结构的竖向位移及顺桥向位移偏小;第二顶推后与成桥后的主梁最大压应力偏小;第三在材料用量相同的情况下,先边后中的结构局部压应力为先中后边的1.48倍。说明在主梁合拢过程中,对梁体施加水平推力,先中后边顶推力小于先边后中,先中后边的合拢顺序优于先边后中。

大跨径连续刚构桥中跨合龙顶推力研究

总结大跨度连续刚构桥合龙段施工的影响因素及中跨合龙顶推力计算方法,并针对黔江某特大预应力连续刚构桥进行顶推力及顶推位移计算。采用有限元分析方法,分析中跨顶推合龙施工对该桥梁在恒载作用和10 a收缩徐变作用下的主梁跨中挠度、主梁应力、主墩的弯矩及应力状态的影响,证明顶推合龙施工的合理性及正确性。分析结果表明:顶推施工能改善桥墩长期受力状态,避免桥墩墩底出现拉应力,配合预拱度设置,能够有效解决跨中下挠的病害。最后,验证了针对本桥所计算出来的顶推力及顶推位移能满足安全施工及运营阶段的正常使用。

连续刚构桥高温合拢顶推力的计算方法研究

连续刚构桥实际合拢温度高于设计合拢温度时,合拢温差将使墩顶产生水平位移,导致结构产生温度附加内力,可通过施加水平顶推力来消除合拢温差的不利影响.提出了两种关于顶推力的计算方法:1)消除墩顶水平位移法;2)消除主梁拉力法.以龙潭河特大桥为工程实例,按上述两种方法分别计算了高温合拢时的水平顶推力,通过分析比较,两者的计算结果基本一致.表明两种计算方法均可行,并且消除主梁拉力法更为简单快捷.

顶管泥浆套的物理性质对顶推力的影响

泥套一方面起润滑作用,减小顶管推力,另一方面可以支撑顶管,防止土体坍塌,减小土体变形及地面沉降,这些与泥浆的组成和微观结构有关,也与施工工艺有关。通过室内试验研究泥浆的微观结构组成与顶管力的关系,优化泥浆的配置和顶管的施工工艺,得出如下结论:泥浆套是一种蒙脱土的黏土矿物,具有叠层结构,水分子可以进入叠层之间产生膨胀,从而在土与顶管间形成泥饼,具有高膨胀、低渗透、封闭性的特点;在顶推过程中,停留时间过长,会增大50%的摩阻力,是由于膨润土流限的降低;顶推扰动会增加膨润土的润滑作用,其剪切力使膨润土流限降低;泥浆套将顶管悬浮其中,其厚度决定着对土体和顶管的支撑作用。

塔墩梁固结矮塔斜拉桥合龙顶推力的简化计算方法

为确定塔墩梁固结体系矮塔斜拉桥在中跨合龙时所施加的纵向水平顶推力的合理取值范围,从控制桥墩裂缝宽度的角度出发推导其简化计算方法。基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中的裂缝宽度公式,推导双肢薄壁墩塔墩梁固结矮塔斜拉桥在顶推阶段和正常使用阶段的桥墩裂缝宽度与顶推力的关系式,由此确定合龙顶推力的取值范围,在此基础上考虑合龙温差对顶推力进行修正。以104国道上某三塔矮塔斜拉桥为例,计算该桥在中跨合龙时的顶推力,并与有限元计算结果进行对比,验证了该简化计算方法的有效性,且该方法具有较高的精度和计算效率。

地铁砂卵石地层采用加泥式土压平衡盾构机的设备配置及顶推力检算

盾构设备配置是否合理是关系到工程建设成败、工程进度、工程投资的重要因素。在成都砂卵石地层中建设地铁,要求盾构设备能够实现砂卵石地层的长距离掘进、大漂石和卵石的破碎以及防止喷涌的发生。根据这些要求,阐述了某加泥式土压平衡盾构机的基本设备参数,并对其功能进行了分析,同时对设备配置中的顶推力参数进行了示例性检算。

多跨连续刚构桥水平顶推力与合龙顺序优化

通过理论分析与有限元模拟,研究了多跨连续刚构桥不同合龙顺序下水平顶推力的确定方式,并对合龙顺序进行了优化分析,得出了施工安全、保证线形且经济的合龙顺序。

非对称高墩连续刚构桥跨中合龙顶推力研究

为改善非对称高墩预应力混凝土变截面连续刚构桥成桥后墩顶产生较大偏位带来的不利影响,常在中跨合龙前实施合龙口顶推施工。以安家山河预应力连续刚构桥中跨跨中合龙口施工为研究背景,考虑边、中跨不平衡荷载、收缩徐变、合龙温差等因素确定顶推位移,基于结构力学推导了合龙口顶推力解析式,验证合龙口顶推力解析式的正确性。对比施加非对称顶推力、对称顶推力和未施加顶推力对刚构桥主梁线型、桥墩受力和主梁受力的影响。结果表明:施加对称顶推力比施加非对称顶推力对主梁控制下挠作用更加明显,使得顶推后主梁和桥墩应力水平处于合理的范围内。该研究对大跨度预应力混凝土连续刚构桥合龙施工提供理论与实践依据。

连续刚构桥高温合拢顶推力的分析与试验研究

连续刚构桥实际合拢温度高于设计合拢温度时,合拢温差将使墩顶产生水平位移,导致结构产生温度附加内力,可通过施加水平顶推力来消除合拢温差的不利影响。以龙潭河特大桥为工程实例,采用消除墩顶水平位移法来计算水平顶推力,且实测数据与理论计算结果基本一致。表明分析方法是可行的。

连续刚构桥顶推力计算方法及受力性能分析

随着交通事业的发展,预应力砼连续刚构桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等优势在近年来迅速崛起,在主跨200～300m范围内几乎成为首选桥型。但其理论和经验还不十分完善,在修建过程中也存在一些技术上的问题。以重庆忠县至垫江高速公路上高岩嘴特大桥主桥为例,阐述连续刚构桥中跨合拢时顶推力的计算方法,以及顶推后对该桥型受力性能的影响,供工程设计施工人员参考。