悬索桥施工控制ppt课件

1、悬索桥的力学分析和施工控制，悬索桥的类型和施工特点，悬索桥的施工控制，1。悬索桥的类型和施工特点、悬索桥的类型(地锚式悬索桥)、传统地锚式悬索桥是指缆索由缆索塔架悬挂并锚定在两侧的桥梁，作为上部结构的主要承重构件。主缆是悬索桥结构体系中最重要的承重构件，是一种抗拉柔性缆；索塔是主缆的重要支撑构件(承受桥梁的竖向荷载)，主要受压缩；加强梁是一种确保车辆行驶并提供结构刚度的梁结构，主要承受弯曲和扭转；吊索是将垂直载荷传递给主缆的构件，是加劲梁和主缆之间的连接，主要是受拉；锚固是锚固主缆的结构，它将主缆中的张力传递给基础。2。悬索桥的类型和施工特点，悬索桥的类型(自锚式悬索桥)。自锚式悬索桥在上部跨

2、度结构(主缆、索塔、吊杆和加劲梁)的组成上与地锚式悬索桥相同。根本区别在于自锚式悬索桥的主缆锚固在两侧的加劲梁上。因此，自锚式悬索桥不需要锚固，但其加劲梁不仅承受竖向弯曲，还承受较大的轴向压力。自锚式悬索桥的主缆矢跨比一般为1/51/6，而地锚式悬索桥的主缆矢跨比一般为1/91/11。3、悬索桥的类型及施工特点，悬索桥(地锚式悬索桥)的施工特点，地锚式悬索桥一般采用先索后梁的施工工艺。其特色施工程序如下：4、电缆夹安装、猫道架设、电缆束架设、5、悬索桥类型及施工特点、悬索桥(地锚式悬索桥)施工特点、加劲梁架设方法：缆索吊机吊装(适用于跨河桥梁)，如中国江阴长江大桥、武汉阳逻大桥缆索吊机吊装(适

3、用于山区桥梁)， 如湖北湖北湖北盘江大桥和四渡河大桥的桥面吊车吊装(适用于各种桥梁)，如中国葫芦巴凌河大桥的轨道和电缆运输梁(适用于山桥)，如湖南矮寨桥，6。 悬索桥类型及施工特点(地锚式)目前，跨缆式起重机无载重行走能力，因此要求加劲梁段在桥下运输，并由跨缆式起重机垂直提升。缆索起重机需要单独设置。缆索吊机可以实现载荷行走和垂直提升，是山区大跨度悬索桥常用的加劲梁架设方法。7、悬索桥的类型和施工特点、悬索桥(地锚式悬索桥)的施工特点、钢桁梁由巴陵河大桥的桥面起重机吊装，桥面起重机安装在加劲梁上。桥面起重机广泛应用于大跨度桥梁的施工中。在山区悬索桥中，桁架通过桥面运输到吊装位置，并由桥面起重机

4、吊装就位。8、悬索桥的类型和施工特点、悬索桥(地锚式悬索桥)的施工特点、矮寨桥运梁轨道-缆索滑移法足尺试验、轨道-缆索运输梁突破了山区悬索桥加劲梁的传统施工技术，创新性地采用缆索系统形成运输加劲梁的缆索通道，用小车运输。9、悬索桥的类型和施工特点、悬索桥的施工特点(自锚式悬索桥)，自锚式悬索桥一般采用先梁后缆的施工工艺。其特点施工程序如下：1、加劲梁架设法支架施工施工速度快，不影响航行；然而，很难控制加劲梁的对准。11、悬索桥的类型及施工特点、悬索桥(自锚式悬索桥)的施工特点、平胜大桥吊杆张拉方法的系统改造、三汊矶大桥提升加劲梁方法的系统改造，平胜大桥吊杆上部采用销接式，下端穿过梁体。伸缩杆用

5、于拉紧吊杆，以便将加劲梁的载荷转移到主缆上。吊杆张拉完成后，系统转换完成。三汊矶大桥上、下吊杆为销接式。通过吊起钢箱梁，吊杆可以在基本无应力状态下安装。钢箱梁坠落时，吊杆传递力完成系统转换。12.悬索桥的应力分析、分析方法和内容。目前，悬索桥的精确分析通常采用悬链线理论与非线性有限元分析相结合的方法。悬索桥分析的主要内容如下：1)准确合理地确定恒载作用下悬索桥的结构和内力；2)悬索桥在运营阶段活载和其他附加荷载作用下的静力响应的精确分析；3)合理确定悬索桥在各施工阶段的受力状态和形态，以满足恒载下成桥时的设计要求；由于主缆是悬索桥最重要的受力构件，悬索桥的应力分析基本上是基于主缆的分析。13、

6、悬索桥应力分析、主缆分析(悬链线分析理论)、悬索桥主缆线形力学模型简化图、分段悬链线模型简化图，悬索桥主缆上的荷载是沿弧长均匀分布的主缆自重和吊索(加劲梁、索夹、吊索和锚头自重及二级恒载)传递的集中荷载，因此悬索桥应力可以简化为承受沿弧长均匀分布的荷载和作用在吊索上的集中力的柔性。图A所示的索的力学模型不能直接求解，因此可以选择吊点之间的索段(节段悬链线)作为研究对象，建立悬链线平衡方程，求解索段完成状态下的受力索长si、线性ci和索力H、V。14，悬索桥应力分析，主缆分析(悬链线分析理论)，根据分段悬链线理论，可以根据曲线积分得到公式(1)、(1)、(1)、(1)、吊点高差ci、(2)、(2

7、)和分段悬链线，可以得到分段悬链线的无应力索长s0，可以得到公式(4)、(4)和(15)、悬索桥应力分析、主缆分析(悬链线分析理论)和主缆线形迭代解(成桥线形计算)。由于分段悬链线的计算公式是隐式表达的，需要通过迭代来完成求解。以下给出了桥梁线性迭代的处理方法：1)根据确定的设计IP/TP点，将桥梁跨度分成若干计算段，如中跨和边跨，分别迭代。悬索桥主缆的设计控制点，如图所示，主缆应按设计控制点分为左跨、左中跨、右中跨、右侧跨等计算段。迭代收敛条件下的线性控制：使用cif，其中F是计算部分中IP点之间的垂直高度差。16，悬索桥应力分析，主缆分析(悬链线分析理论)，2)跨中计算截面的迭代。假设初始

8、迭代值H=Q1 2/8f，V=Q1(1 8f 3/3l 2)Pi。1、1和C1可以通过将迭代初始值h和v带入公式(1)和(2)来计算；4)通过迭代1i分段悬链线，可以依次计算I、I和ci；同时，通过使用公式(3)和公式(4)，可以依次计算每个片段的si。5)让V siq Pi H ch(2 n n)，H=H H重复重复步骤(3)和步骤(4)，直到前后的绝对差值v小于允许值8)求解主缆桥的线性节点数据：S=si，S0=s0i，xi=xi-1 li，yi=yi-1 ci。主缆形状(空缆形状):的迭代解。根据应力长度不变的原则，悬链线方程可以用来进行空缆形状的迭代计算。(5)、(6)、18、悬索桥应

9、力分析、主缆分析(悬链线分析理论)、以下给出了空缆线形迭代的处理方法：(这里Q为空缆的重力集中)1)设c=f，H=ql2/8f，代入公式(2)将和代入公式(4)，计算S0，其中S0=S0。3)让H=S0/(2sh(ql/2H) /q ch(ql/2H) /H)得到一个新的H=H，并代入公式(6)得到一个新的C；4)重复步骤1)和步骤3)的迭代，直到S0，然后认为计算部分的第一次迭代已经完成，计算水平力h和边界的上升高度c。5)计算代表索塔在单位力作用下变形的L=(H边长，以H为单位)，使中、边跨长度为l- L，并重复中、边跨的迭代分析，直至L，所有计算段的迭代均视为完成。6)此时，可以计算索鞍

10、预挠度L和空缆预升力cf。悬索桥的应力分析、主缆分析(非线性有限元分析)和悬索桥结构的应力分析属于大位移、小应变的几何非线性问题，应采用UL格式建立增量平衡方程。有限元建模的单元选择：悬索桥主缆应采用专用索单元模拟吊杆间的悬链线单元，或采用36个拉杆单元模拟吊杆间的悬链线单元。悬索桥的悬索只能用拉杆单元来模拟。悬索桥的塔梁模拟应采用考虑剪力的Timoshenko梁单元。在悬索桥的整体分析中，加劲箱梁可采用鱼骨梁单元模拟，鱼骨梁通过刚性臂与吊索连接，加劲桁架梁应采用空间杆单元模拟。吊索通过上下刚性臂与主缆和主梁连接，以模拟上下锚头的刚度。索塔梁上与主桥钢桁梁连接的竖向支座采用竖向链杆模拟，横向抗

11、风支座采用横向桥梁位移约束模拟。20，悬索桥应力分析，主缆分析(非线性有限元建模)，主缆鞍座模拟：方法1如图A模型所示。两个杆单元(1-6)和(6-7)用于模拟塔顶部索鞍的垂直力传递和预挠度调整。方法2使用顶部节点7作为主节点，使用主索鞍的顶部节点1作为从节点。主从约束条件用于模拟塔架顶部主索鞍的运动，并释放从节点1的纵向位移。从节点的其他边界条件与主节点的边界条件相同。21、悬索桥应力分析、主缆分析(非线性有限元建模)、索鞍模拟：索鞍位于锚具前方，起支撑转向和分散钢绞线的作用，便于主缆的锚固，如图a所示。与塔顶主索鞍不同，主缆受力或温度变化时，松弛的索鞍与主缆同步移动，其形式为摆式。采用具有

12、无限轴向刚度和弯曲刚度的梁单元连接1点和2点，解除2点的纵向转动约束，模拟索鞍铰接摆柱的作用。在图中，点1是处于完成状态的索鞍的IP点，点2是索鞍的固定点。图a是分散式索鞍的示意图，图b是分散式索鞍的建模图，22，悬索桥的应力分析，主缆分析(非线性有限元建模)，图a是北盘江大桥的主缆分析模型，图b是矮寨大桥的主缆分析模型，23，悬索桥的应力分析，主缆分析(非线性有限元建模)，图c是三汊矶大桥的主缆分析模型，图d是三汊矶大桥提升钢箱梁落梁系统的转换施工控制分析模型，24。悬索桥应力分析、主缆分析(分析步骤)、悬索桥成桥主缆线形和空缆的精确计算可通过将有限元分析与悬链线理论分析相结合来进行，一旦成

13、桥分析、线形和内力满足成桥目标、是、否、迭代求解、迭代求解、更新模型，并获得空缆预提升、鞍座预挠度、索夹预挠度、主缆和吊索的无应力长度等数据。通过对比，主缆分析的主要目的之一是建立空缆和成桥跨结构的精确有限元模型，为运营阶段的应力分析和施工控制分析提供基础条件。25、悬索桥应力分析和运营阶段分析。基于主缆分析得到的成桥恒载状态下的有限元模型，荷载增量法可用于分析活载、温度和风载在运营阶段的影响。以下是北盘江大桥在各种工况下的分析结果图：活载下的主索力影响图、活载下的加劲梁挠度影响图、26、悬索桥应力分析、运营阶段分析、系统温度升高时的主缆变形图(M)25、系统温度升高时的加劲梁变形图(M)25

14、、系统温度升高时的索塔变形图(M)27、横向风荷载下的主缆变形图(M)。 横向风荷载作用下的桥面弯矩图(m ),横向风荷载作用下的加劲梁变形图(m ), 28，悬索桥应力分析，施工控制分析，空缆和成品主缆线形变化(得到主缆预提升量等数据)，根据空缆和成品主缆节点的X坐标变化得到索夹预挠度， 22000.00000000006中、边跨主缆长度单位：m(边锚跨总长度已从1.147m的接头长度中扣除)、30、31、悬索桥应力分析和施工控制分析、成桥分析得到的成桥吊索索力值(吊索无应力长度可计算)、北盘江地锚式悬索桥主索鞍顶推量计算表、北盘江地锚式悬索桥主索塔施工前主缆空缆形状的架设误差将对后续施工阶

15、段产生重大影响。 因此，悬索桥施工控制的关键是准确控制主缆线形和空缆架设。对悬索桥施工误差进行反馈控制时，调整手段非常有限。因此，悬索桥施工控制的关键之一是准确确定各构件的理论安装尺寸。34、悬索桥的施工控制，悬索桥施工控制的要点，悬索桥的主塔主要承受竖向荷载。在施工过程中，由于主缆形状和索力的不断变化，两侧主缆力的水平分量可能会不平衡，导致缆顶承受较大的水平力。悬索桥施工控制的重点之一是将施工过程中塔架承受的水平力(或水平偏差)控制在安全范围内(通过推鞍座)。加劲梁的架设是悬索桥施工的重要工序。在加劲梁架设过程中，其受力状态与成桥状态有显著差异。因此，加劲梁的架设控制是悬索桥的主要施工控制点之一。其中，自锚式悬索桥需要严格控制加劲梁的架设和体系在得到上述计算参数的实际评估值后，有必要用已建成悬索桥的精确计算方法和空缆的主缆形状进行迭代分析。这一步是检查和纠正合理空缆目标的必要过程。通过这一过程，可以获得主缆实际无应力长度、实际空缆形状、索鞍预挠度、索塔预提升等重要的理论控制数据指标。36、悬索桥施工控制、悬索桥施工控制的主要指标(按施工工艺顺序)、每股主缆的无应力下料长度(标出厂内各测点的位置)该指标是主缆空缆线形控制的基础和关键控制指标之一。通过修改计算参数后利用空缆