西宁文汇桥加劲梁体系转换方案优化
发布时间：2021-01-04 18:38
西宁文汇桥为主跨158m双塔混凝土自锚式悬索桥,采用"先梁后缆"法施工,加劲梁采用逐节段支架现浇法施工。该桥加劲梁体系转换原方案为三轮吊索张拉,由于原方案施工周期长、施工措施费用高,提出将原方案优化为两轮吊索张拉（优化方案）。为分析优化方案的优化效果,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析优化前、后2种体系转换方案的结构内力和变形。结果表明:与原方案相比,优化方案在第1轮吊索张拉时,吊索的竖向位移均在控制界限范围内,无需临时接长,可节省施工成本;主缆和索鞍间的抗滑移安全系数和桥塔应力均变化平稳,简化了计算分析过程;优化方案可以减少一轮吊索张拉,并在缆索架设阶段进行部分二期恒载施工,提高了施工效率。
【文章来源】：桥梁建设. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
西宁文汇桥总体布置
通过有限元分析得到第1轮张拉时吊索的竖向位移，结果见图3。由于结构的对称性，图中仅列出一半吊索的竖向位移。图3中以吊索由空缆至成桥竖向位移为基准，当吊索螺母上缘与锚杯上缘平齐时，设定为控制上限；当吊索螺母下缘与锚杯下缘平齐时，设定为控制下限。由图3可知：
为分析文汇桥加劲梁体系转换方案的优化效果，采用有限元软件MIDAS Civil建立全桥模型（图2）进行体系转换数值仿真分析。模型中，桥塔和加劲梁均采用梁单元模拟，主缆采用桁架单元模拟，吊索采用索单元模拟[9]。梁、塔采用弹性连接，以成桥状态下主缆在索鞍的切点位置为节点，通过建立刚臂单元来模拟索鞍[10]。为模拟索鞍滑移、顶推，在塔顶建立A、B两点。其中，A点为空缆状态下索鞍圆心点位置，B点为桥塔中心位置，A、B两点通过主从约束和刚臂2种方式连接。当计算“中跨中段”吊索张拉时，钝化A、B两点间的刚臂，索鞍处于顺桥向滑移状态；当计算索鞍顶推时，钝化刚臂并赋予A点强制水平位移；当“中跨中段”吊索张拉完成后，索鞍到达成桥位置，安装A、B两点间刚臂。为了预估混凝土徐变效应对结构的长期影响，制定合理的成桥状态，以此为有限元模拟的目标函数，根据文汇桥实际施工情况，计算出塔、梁预拱度和吊索索力调整值。考虑到冬休，桥塔、加劲梁的加载龄期分别按180d、150d计，徐变效应终止时间按10 000d计。根据成桥主缆分段悬链线计算方法[11-12]进行塔梁预偏量和索力调整值计算。结果表明：两桥塔向边跨预偏15mm，加劲梁向上设最大120mm预拱度；边跨吊索索力较设计值增加30kN，主跨吊索索力较设计值减小40kN。在仿真计算过程中，第1轮通过调整“中跨中段”吊索张拉力，使索鞍在吊索张拉前期顶推至成桥位置，从而增加了中跨主缆垂度，进而有效减小了吊索接长，并消除原方案中分阶段索鞍顶推累计误差[13]对结构的影响。通过仿真计算可知，在3～7施工阶段中，主索鞍滑移量分别为58,56,48,53,54 mm，累计滑移269mm后主索鞍到达成桥位置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]宝鸡联盟路渭河大桥主桥设计[J]. 王子军,周建波. 世界桥梁. 2019(05)
[2]自锚式悬索桥发展现状与施工技术创新[J]. 段向虎. 铁道建筑. 2018(11)
[3]鹅公岩轨道专用桥加劲梁施工体系转换方案比选[J]. 张海顺,王玉银. 桥梁建设. 2018(01)
[4]悬索桥吊索张拉及索鞍顶推降温法数值分析[J]. 张海顺,王玉银. 铁道工程学报. 2017(11)
[5]银川滨河黄河大桥主桥设计[J]. 孙海涛,张德明,邵长宇. 桥梁建设. 2017(05)
[6]悬索桥主缆与鞍座抗滑移安全系数的确定方法[J]. 张清华,程震宇,贾东林,保义. 中国公路学报. 2017(07)
[7]混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析[J]. 索小灿,端茂军,李国芬,周广盼. 南京林业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]混凝土自锚式悬索桥收缩徐变效应分析[J]. 李建慧,李爱群,周广盼. 防灾减灾工程学报. 2016(06)
[9]扬州万福大桥主梁体系转换研究[J]. 叶庆旱,肖颉,覃勇刚. 桥梁建设. 2016(03)
[10]黄河桃花峪自锚式悬索桥体系转换方案的比较研究[J]. 李传习,柯红军,杨武,贺君,李红利. 土木工程学报. 2014(09)
本文编号：2957228
【文章来源】：桥梁建设. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
西宁文汇桥总体布置
通过有限元分析得到第1轮张拉时吊索的竖向位移，结果见图3。由于结构的对称性，图中仅列出一半吊索的竖向位移。图3中以吊索由空缆至成桥竖向位移为基准，当吊索螺母上缘与锚杯上缘平齐时，设定为控制上限；当吊索螺母下缘与锚杯下缘平齐时，设定为控制下限。由图3可知：
为分析文汇桥加劲梁体系转换方案的优化效果，采用有限元软件MIDAS Civil建立全桥模型（图2）进行体系转换数值仿真分析。模型中，桥塔和加劲梁均采用梁单元模拟，主缆采用桁架单元模拟，吊索采用索单元模拟[9]。梁、塔采用弹性连接，以成桥状态下主缆在索鞍的切点位置为节点，通过建立刚臂单元来模拟索鞍[10]。为模拟索鞍滑移、顶推，在塔顶建立A、B两点。其中，A点为空缆状态下索鞍圆心点位置，B点为桥塔中心位置，A、B两点通过主从约束和刚臂2种方式连接。当计算“中跨中段”吊索张拉时，钝化A、B两点间的刚臂，索鞍处于顺桥向滑移状态；当计算索鞍顶推时，钝化刚臂并赋予A点强制水平位移；当“中跨中段”吊索张拉完成后，索鞍到达成桥位置，安装A、B两点间刚臂。为了预估混凝土徐变效应对结构的长期影响，制定合理的成桥状态，以此为有限元模拟的目标函数，根据文汇桥实际施工情况，计算出塔、梁预拱度和吊索索力调整值。考虑到冬休，桥塔、加劲梁的加载龄期分别按180d、150d计，徐变效应终止时间按10 000d计。根据成桥主缆分段悬链线计算方法[11-12]进行塔梁预偏量和索力调整值计算。结果表明：两桥塔向边跨预偏15mm，加劲梁向上设最大120mm预拱度；边跨吊索索力较设计值增加30kN，主跨吊索索力较设计值减小40kN。在仿真计算过程中，第1轮通过调整“中跨中段”吊索张拉力，使索鞍在吊索张拉前期顶推至成桥位置，从而增加了中跨主缆垂度，进而有效减小了吊索接长，并消除原方案中分阶段索鞍顶推累计误差[13]对结构的影响。通过仿真计算可知，在3～7施工阶段中，主索鞍滑移量分别为58,56,48,53,54 mm，累计滑移269mm后主索鞍到达成桥位置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]宝鸡联盟路渭河大桥主桥设计[J]. 王子军,周建波. 世界桥梁. 2019(05)
[2]自锚式悬索桥发展现状与施工技术创新[J]. 段向虎. 铁道建筑. 2018(11)
[3]鹅公岩轨道专用桥加劲梁施工体系转换方案比选[J]. 张海顺,王玉银. 桥梁建设. 2018(01)
[4]悬索桥吊索张拉及索鞍顶推降温法数值分析[J]. 张海顺,王玉银. 铁道工程学报. 2017(11)
[5]银川滨河黄河大桥主桥设计[J]. 孙海涛,张德明,邵长宇. 桥梁建设. 2017(05)
[6]悬索桥主缆与鞍座抗滑移安全系数的确定方法[J]. 张清华,程震宇,贾东林,保义. 中国公路学报. 2017(07)
[7]混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析[J]. 索小灿,端茂军,李国芬,周广盼. 南京林业大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]混凝土自锚式悬索桥收缩徐变效应分析[J]. 李建慧,李爱群,周广盼. 防灾减灾工程学报. 2016(06)
[9]扬州万福大桥主梁体系转换研究[J]. 叶庆旱,肖颉,覃勇刚. 桥梁建设. 2016(03)
[10]黄河桃花峪自锚式悬索桥体系转换方案的比较研究[J]. 李传习,柯红军,杨武,贺君,李红利. 土木工程学报. 2014(09)
本文编号：2957228
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