确定斜拉桥施工张拉力的影响矩阵法

斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成的缆索承重结构,拉索具有可调性。设计斜拉桥时,一般先对其成桥状态进行索力优化,得到设计索力,再根据施工方案确定拉索在施工阶段的张拉力,这种张拉力将保证斜拉桥在成桥时实现设计索力,称为施工张拉力。文章在充分讨论现有算法的基础上,导出了确定斜拉索施工张拉力的影响矩阵法,同时给出了计入砼徐变、收缩、结构几何非线性影响,求解施工张拉力的迭代方法。该方法可以彻底取代传统施工张拉力的计算方法。     

确定斜拉桥施工张拉力的影响矩阵法

斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成的缆索承重结构,拉索具有可调性.设计斜拉桥时,一般先对其成桥状态进行索力优化,得到设计索力,再根据施工方案确定拉索在施工阶段的张拉力,这种张拉力将保证斜拉桥在成桥时实现设计索力,称为施工张拉力.文章在充分讨论现有算法的基础上,导出了确定斜拉索施工张拉力的影响矩阵法,同时给出了计入砼徐变、收缩、结构几何非线性影响,求解施工张拉力的迭代方法.该方法可以彻底取代传统施工张拉力的计算方法.     

混合式叠合梁斜拉桥成桥索力分步优化与控制

为了能够准确且高效地确定混合式叠合梁斜拉桥的合理成桥状态以及在施工中达到较好的控制效果,在现有的恒载平衡法、影响矩阵法和自适应控制法的基础上,提出了一种混合式叠合梁斜拉桥成桥索力分步优化与控制的方法。首先,采用恒载平衡法初拟斜拉桥在恒载下的索力;其次,采用影响矩阵法对成桥索力进行调整;最后,在考虑恒载和活载的共同作用下,结合有限元软件的计算,确定一组满足混合式叠合梁斜拉桥各个构件受力要求的合理成桥索力,在施工控制中通过提前修正材料参数和调整施工索力来修正施工误差。实桥应用结果表明：该方法计算准确,索力调控效率及精度较高,确保成桥之后桥梁结构的索力和主梁线形与设计期望较好地吻合。     

大跨独塔公轨两用混合梁斜拉桥实用调索方法

针对目前斜拉桥调索计算较难掌握的问题,提出了一种混合梁斜拉桥实用调索方法.以国内最宽的公轨两用混合梁斜拉桥佛山南海东平水道大桥为例,理想成桥状态索力采用经验试算法,施工阶段索力采用两阶段调索方法,悬臂拼装阶段索力满足梁重和施工荷载等要求,合龙后索力采用基于MATLAB语言编制的影响矩阵法调索程序进行调索.结果表明,最终成桥索力和理想成桥索力相差最大不超过1.9%.所用调索方法计算原理简单,调索速度快,调索精度高,容易掌握.     

考虑几何非线性的斜拉桥成桥索力计算

基于非线性有限元法,采用分步迭代算法计算斜拉桥成桥索力.首先,考虑塔柱和主梁因柔度效应对弯曲能量吸收的权的分配,按最小能量法计算出索力的初值;然后,以结构线型变化最小为目标函数进行索力迭代计算,并确定出合理成桥索力.在迭代计算中考虑垂度效应等几何非线性的影响.比较了分别采用线性和几何非线性方法计算出的某大跨径斜拉桥的成桥索力,算例表明几何非线性对成桥索力的影响较小.     

沈阳市三好桥钢拱塔拉索施工关键技术研究

目的 系统研究斜拉索和水平索组成的混合体系斜拉桥的拉索张拉方法、施工工艺及施工关键技术.方法 以沈阳市三好桥拉索施工为研究对象,针对由斜拉索和水平索组成的混合体系相互影响的特点,从理论上分析钢绞线拉力均值性和索力之间的关系.结果 导出控制等值张拉法的张力计算公式.三好桥拉索施工关键技术为:首先进行水平索施工,一侧水平索先张拉到90%的初索力,待另一侧同索号的水平索安装初张拉后,两根水平索同时张拉至100%的初张拉力,水平索全部张拉完成后,再进行斜拉索的施工.结论 对于钢拱塔斜拉桥拉索施工,需要处理好水平拉索的安装张拉带来的低应力锚固状态不利问题,把握住先水平索张拉,再进行斜拉索张拉的关键技术,混合体系索才能安装成功.     

大跨度斜拉桥施工过程中的索力控制方法

针对平行钢绞线斜拉索施工过程中的索力控制问题,根据逐根张拉的斜拉索施工工艺,建立了张拉过程中索-梁-塔的力学模型;并以斜拉索索力均匀为目标,按正装分析法推导了挂索时单根钢绞线的张拉力计算公式。在此基础上结合等值张拉法,消除了挂索期间温度变化对钢绞线张拉力的影响,并给出了施工和运营过程中的索力测量方法。北方某斜拉桥的工程实践表明：根据该方法确定的单根钢绞线张拉力进行张拉,能够得到较均匀的索力;不论单根钢绞线拉力还是总索力,误差都在5％以内,均能满足施工控制的精度要求;该方法可供同类型斜拉索施工参考。     

基于温度循环迭代精确施加斜拉桥初始索力

为了准确施加斜拉桥的恒载初始索力,提出了一种基于ANSYS平台控制温度索力迭代施加的方法,从而精确施加斜拉桥初始成桥索力.以设计索力作为目标值,考虑斜拉桥几何非线性因素,初始索力以初始温度的形式施加到斜拉索上,运用APDL二次开发软件编制了斜拉桥成桥索力迭代计算程序,并将该程序应用于双塔双索面钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构分析中.结果表明,桥塔两侧斜拉索的计算索力与目标索力误差均在5%以内,该初始索力迭代方法具有方便快捷和效率高的优点.     

最小弯曲能量法确定系杆拱桥成桥索力

斜拉桥和系杆拱桥都基于三元构件,所以在结构分析中有一些通用的方法,尤其在成桥索力的确定问题上.基于斜拉桥成桥状态确定的思路和方法,以最小弯曲能量法确定系杆拱桥的成桥索力,并分析确定其合理性,为后续进一步优化及确定施工阶段吊杆索力提供可靠依据.     

基于影响矩阵法的大跨径混凝土斜拉桥索力优化

斜拉索张拉索力对大跨径混凝土斜拉桥结构内力有重要的影响作用,有必要进行优化计算得到合理 成桥索力,确定其合理成桥状态。论文以水阳江特大桥为工程背景,提出基于拉压和弯曲应变能之和的影响 矩阵法,结合桥梁有限元软件Midas/Civil 建立水阳江特大桥有限元模型,经过优化计算分析得到成桥优化索 力。经过基于影响矩阵法优化得到的索力均匀合理,索力优化结果满足设计与施工要求,为同类桥梁设计与 施工提供一定的借鉴意义与参考价值。     

Test research and computer simulation analysis of construction state during form finding for suspen-dome system

A novel construction method without scaffold work called as assembly-prestressing form finding loop by loop is presented.Based on the theory of finite displacement,the cycle-forward analysis method is presented for its construction calculation,which adopts the finite element method of generalized geometric nonlinearity combined with the application in the real construction process.By means of the combination of the forward analysis according to real construction sequence and the cycle iteration according to the initial strain increment method of cable force adjustment,the influence of the structural geometric nonlinearity and the loss of prestress are taken into account due to prestressing of tendons in turn and so on.If the initial cable forces derived from the method were used for construction,expected cable forces and shape could be assured easily.Simulation analysis achieved real-time tracking and controlling of the construction status.Finally,according to the procedure and parameters in simulating,a model experimental research on the stage of form finding(namely prestressing)was carried out for suspen-dome structure.The feasibility on the assembly-prestressing form finding method loop by loop was testified.The cycle-forward analysis method was established and numerical simulation was performed,and the results show that it was useful for the design and the construction of similar suspen-dome structure.     

移动荷载作用下桥梁动态响应的波谱单元法

现有的波谱单元法都是应用于荷载作用位置固定不变的问题,本文将波谱单元法推广到移动倚载作用下桥梁的动态响应问题.基于能量原理,在频域内通过波谱形函数将作用在桥梁上的移动荷载等效为桥梁端部位置固定不变的节点集中荷载,利用等效后的节点荷载求解移动荷载作用下桥梁的动态响应.将波谱单元法的结果与有限元Newmark法、精细积分法及解析解进行对比,数值分析结果表明,推广后的波谱单元法能有效求解桥梁受移动荷载作用的动态响应问题,大大减少计算单元数量,提高计算效率,且具有很高的计算精度.     

Determination of reasonable finished state of self-anchored suspension bridges

A systematic and generic procedure for the determination of the reasonable finished state of self-anchored suspension bridges is proposed, the realization of which is mainly through adjustment of the hanger tensions. The initial hanger tensions are first obtained through an iterative analysis by combining the girder-tower-only finite element(FE) model with the analytical program for shape finding of the spatial cable system. These initial hanger tensions, together with the corresponding cable coordinates and internal forces, are then included into the FE model of the total bridge system, the nonlinear analysis of which involves the optimization technique. Calculations are repeated until the optimization algorithm converges to the most optimal hanger tensions(i.e. the desired reasonable finished bridge state). The "temperature rigid arm" is introduced to offset the unavoidable initial deformations of the girder and tower, which are due to the huge axial forces originated from the main cable. Moreover, by changing the stiffness coefficient K in the girder-tower-only FE model, the stiffness proportion of the main girder, the tower or the cable subsystem in the whole structural system could be adjusted according to the design intentions. The effectiveness of the proposed method is examined and demonstrated by one simple tutorial example and one self-anchored suspension bridge.     

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力．方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法．结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺．除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14716kN·m．主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零．结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析．     

部分地锚式斜拉桥合理成桥状态二阶段确定法

研究部分地锚式斜拉桥受力特点及其合理成桥状态的确定原则,提出一种二阶段合理成桥状态下的索力确定方法.该方法采用刚性支承连续梁法确定成桥状态下的索力,并以影响矩阵法进行后续调整.根据该桥型受力特点制定了第2阶段的索力调整流程,对一座主跨1 218 m的混合梁部分地锚斜拉桥进行了计算.结果表明,按照第2阶段索力调整流程可较快确定出合理成桥状态下的索力.     

自锚式悬索桥吊索不接长体系转换方案及索鞍数值模拟

为降低自锚式悬索桥体系转换施工费用、提高施工效率、简化分析过程,以抛物线理论为依据,推导出主缆垂度的影响参数,结合各参数的可控性、敏感性,通过调整主索鞍顶推和吊杆张拉策略,提出3阶段2轮张拉吊索不接长体系转换方案。为在有限元计算时精确模拟方案中主、散索鞍施工状态,将索鞍圆心点与塔顶或散索鞍底座中心点建立刚臂和主从约束两个边界,通过激活、钝化刚臂模拟索鞍临时固定和滑移状态,通过设置索鞍圆心点强制位移模拟索鞍超顶状态。以双塔3跨和独塔2跨2座自锚式悬索桥为例,根据现场实际情况分别制定了2套吊索不接长体系转换方案,并建立有限元模型对2座桥梁体系转换过程进行模拟和分析。结果表明：自锚式悬索桥主跨是避免吊索接长的关键桥跨,主缆跨径和主缆长度是影响主缆垂度、避免吊索接长的关键可控参数;通过增大主缆初期变形可有效避免吊索接长,实施方案为张拉主跨长出段吊索使主索鞍超前就位,以改变主缆跨度;提前施工部分二期恒载、加劲梁在第1轮吊索张拉后脱架,以增加主缆弹性伸长。由2座桥梁实例分析结果可知,体系转换前期主索鞍可控滑移、超前就位,后期对称张拉桥塔两侧吊索,使主缆和主索鞍间的抗滑移安全系数和桥塔应力均变化平稳,所提方案和索鞍模拟方法达到了预期目的,可为同类型自锚式悬索桥体系转换提供参考。     

蝶形拱桥的索力非线性及影响因素分析

蝶形拱桥由于造型独特使得其非线性受力行为较之普通拱桥更加难以掌握,传统的未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用.在自编程序的基础上,全面分析了蝶形拱桥的索力非线性及影响因素.结果表明:均布荷载作用下,主吊索力的非线性系数与索力值成反比;3种索中主吊索的垂度对索力的影响最大;对于主吊索力,拱肋单元的梁柱效应在全部梁柱效应中的比例并不大;密索布置时,不考虑索的垂度效应得到的斜拉索力偏于不安全;偏载荷载越靠近索面,索力受非线性因素的影响越小;主吊索采用斜索形式后,使得自身的非线性效应降低,而斜拉索和副吊索的非线性效应增大.     

拱桥加固施工中的配重设计方法

为了解决大跨径圬工拱桥加固施工阶段由于内力分布不佳等导致结构强度不足的问题,提出通过在结构上适宜位置布置施工临时配重的解决方法.分析了圬工拱的极限承载力与合力偏心距e之间的关系,研究结果表明:利用偏心距e与其限值[e0]之间的相对关系可快速、定性判断圬工拱截面承载力是否足够.通过合理调整配重荷载量值与布置位置以控制加固施工过程中截面e不超过容许值[e0]或预设值,提出了大跨径圬工拱桥加固施工配重方案设计方法.以一座2×100 m混凝土箱板拱桥加固施工中3个阶段的配重方案设计为例,检验了方法的可行性与有效性.     

大跨径钢箱梁斜拉桥合理成桥索力的优化

依据影响矩阵调值原理,提出以结构整体弯矩最小为目标,关键节点的位移为约束条件的斜拉桥索力优化方法. 首先应用Midas/Civil 中“未知荷载系数”功能计算满足特定约束条件的最佳荷载系数, 并求出拉索初拉力. 然后将系数矩阵与弯矩信息导入Excel中,定义目标函数与约束条件,求出初步优化索力,最后将所得初步索力重新代入Midas/Civil模型中,进行局部微调得最终优化索力. 将此方法用于某斜拉桥方案分析,结果表明,优化前后,主梁弯矩减小36%,主塔弯矩减小70%,主梁竖向最大位移减小51%,主塔水平最大位移减小74%,且索力分布均匀,线形更为平顺.