异形弯塔斜拉桥主塔施工控制研究

异形弯塔斜拉桥主塔施工控制是确保主塔施工过程中结构安全,成塔线形和应力符合设计要求的关键。文章以官溪河大桥主桥异形弯塔为工程背景,对异形弯塔斜拉桥主塔施工控制进行研究。采用有限元仿真分析方法对全桥施工过程进行分析,研究施工过程中异形弯塔线形和应力的变化规律。制订现场施工监控方案并开展施工中异形弯塔线形和应力实时监测。通过对理论值与实测值对比分析,表明施工过程中异形弯塔线形和应力控制良好,施工过程结构安全。

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥,跨径布置为(60+200+200+60)m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔,高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构,利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求,利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土,充分发挥两种材料优势;上塔柱采用纯钢塔,局部构件传力清晰且有效减轻结构自重;钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁,全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续,主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索,标准抗拉强度1770 MPa。结构分析表明,该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景,可为类似桥梁建设提供参考。

斜拉桥异形钢索塔锚固区受力敏感性因素分析

新首钢大桥主桥为主跨280 m的不对称倾斜拱形钢塔斜拉桥,斜拉索为空间异形索面。由于斜拉索锚固区与变截面扭曲钢塔的空间衔接关系不断变化,导致异形钢索塔锚固区的受力非常复杂。为了解复杂钢索塔锚固区的受力特性,以为该区域局部合理优化提供依据,采用CATIA软件建立索塔锚固区有限元模型,对影响该区域局部受力的主要因素进行敏感性分析。结果表明:影响索塔锚固区的主要敏感性因素包括斜拉索横向偏角、钢锚箱腹板厚度、锚腹板的底部夹角;斜拉索有横向偏角时,锚腹板角点应力对角点约束刚度敏感,且在距离角点4~5 cm处布设加劲肋最为有效;在锚腹板高度一定的前提下,锚腹板与承压板衔接点应力对锚腹板底部夹角较为敏感;锚固区应力扩散区域有限,边、中跨锚固区之间受力相互影响小。

多肢钢管-钢管混凝土复合主塔钢混结合段受力性能分析

某部分斜拉桥的异型主塔采用多肢钢管-钢管混凝土复合结构,在其塔底钢混结合段5根钢管混凝土塔柱相贯焊接在钢筋混凝土塔座的加劲板上,结构十分复杂。为分析钢混结合段的受力性能,利用通用有限元软件ABAQUS建立精细化三维实体有限元模型,并充分考虑结构复杂的空间几何形状、网格划分精度材料非线性、部件之间的接触关系以及边界条件等问题。最不利荷载工况下的荷载分析结果表明:钢混结合段整体受力较为均衡,变形连续协调;塔柱钢管应力均小于屈服强度,中塔柱与次塔柱相贯处出现较为明显的应力集中现象,管内混凝土局部出现较大的拉应力;管底钢板和加劲板的应力由边缘至中心逐渐增加,最大应力点均位于中塔柱和次塔柱交界处;混凝土塔座未出现开裂或压碎现象,但与管底钢板和加劲板相交处易出现应力集中现象。研究结果可为其他相似工程中钢混结合段的设计与施工提供参考。

无背索斜拉桥异形桥塔刚度模拟

对于塔梁固接体系的斜拉桥,塔梁之间的刚度比将直接影响塔梁的荷载分配比例,而对于桥塔倾斜的无背索斜拉桥,塔梁刚度比的确定将更为困难和重要。通过总结长春市伊通河斜拉桥施工仿真计算采取的方法,提出一些通过调整杆系模型抗弯刚度来模拟真实桥塔刚度的看法,希望可以为类似工程提供借鉴。

异形钢塔临时固结系统刚度参数识别与架设优化

北京市长安街西延永定河大桥为主跨约280 m的高低塔斜拉刚构组合体系桥,桥塔采用双肢非一致倾斜、空间不对称扭转变截面拱形钢塔。由于初始计算模型中未考虑临时固结系统(由“支座+砂箱+锚杆”组成)的实际压缩刚度,导致该桥矮塔架设过程中锚杆力变化偏离预期。为保证临时固结系统的安全性,开展现场专项试验测试各构件的压缩变形,基于空间平截面假定与位移法构建平衡方程识别支座、砂箱刚度,并将刚度识别结果代入有限元模型评估临时固结系统的可靠性。结果表明:支座压缩刚度为30083 kN/mm,砂箱平均压缩刚度为3370 kN/mm;后续架设阶段中,E1锚杆的初张力有濒临损失殆尽的风险,临时固结系统的可靠性难以保证;采取提前架设部分中跨主梁的措施调整工序后,锚杆力变化值均在可控范围内,临时固结系统处于安全状态。

潼南涪江大桥异形塔柱测量定位控制技术

潼南涪江大桥是一座主跨220m的单塔空间双索面斜拉桥,桥塔高156m,为钢筋混凝土结构,采用花瓶形异形结构,由多段复合曲线组成。塔柱施工过程中,布设测量控制网,通过Auto CAD三维建模进行数据分析计算,使用CASIO fx-9860Ⅱ进行线形要素的计算器编程,采用三维坐标放样法对劲性骨架、预应力管道、模板测量定位进行控制,每节塔柱浇筑混凝土拆模后进行塔柱成品测量,确保了异形塔柱平面位置、结构尺寸、轴线偏位以及竖直度均满足设计规范要求。

重庆水土嘉陵江大桥桥塔结构设计

重庆水土嘉陵江大桥为主跨388m高低塔双索面叠合梁斜拉桥,桥塔采用双柱式"方尖碑"造型,截面采用不规则多边形结构形式,仅在桥面处设置一道横梁。通过调整两塔肢间距及截面壁厚,减小恒载以及汽车荷载形成的竖向分力对桥塔产生的偏心弯矩;设置锚拉板,解决索塔锚固区环向预应力束布置困难的问题。对整个桥塔及索塔锚固区结构进行分析,结果表明桥塔截面的应力,强度均满足规范要求。

异形桥塔斜拉桥结构性能分析

以一座异形钢桥塔的斜拉桥为例,对该桥的结构设计进行了介绍;针对该桥的特殊造型,采用Midas Civil有限元软件进行了总体计算分析;采用ANSYS对异形钢桥塔进行了实体分析。分析结果表明,该结构在运营阶段均能满足规范各项指标要求。

空间异形桥塔的稳定极限承载力计算方法

空间异形桥塔几何构形复杂,存在非规则截面和非理想边界特征,利用现有方法难以获得其稳定极限承载力,无法准确感知结构安全性,保守设计思维引发材料浪费。而这类桥塔形式发展快、规模大,朝着结构高耸化、材料高强化、构件薄壁化的趋势发展,稳定问题突出,需重点关注其稳定极限承载力。本研究剖析了桥塔稳定问题的实质,从非线性稳定安全系数入手,系统考虑构件长细比、双重非线性、初始缺陷的影响,寻求稳定安全系数与稳定折减系数的内在映射关系,提出了空间异形桥塔稳定极限承载力计算方法。采用矩形和圆形钢筋混凝土、纯钢箱、钢箱混凝土等典型理想压杆算例,将稳定承载力结果与规范值比对,验证了所提计算方法的可行性和准确性。最后,以一座典型的空间异形桥塔斜拉桥为工程依托,构建了精细化非线性有限元模拟策略,获得其稳定极限承载力。结果表明:该工程的弹性稳定安全系数为18.56,非线性稳定安全系数为4.125,稳定折减系数为0.899,考虑双重非线性和初始缺陷后,非线性稳定安全系数仅为弹性稳定安全系数的0.22,稳定极限承载力大幅降低。对于长细比较大的异形压杆索塔结构,设计上应充分考虑非线性对结构稳定承载力的影响。