拱桥索力调整步骤(2010版)
运营期系杆拱桥吊杆索力严重损失下的索力调整及控制
运营期系杆拱桥吊杆索力严重损失下的索力调整及控制周希茂;安俊江【摘要】结合某运营期系杆拱桥工程实际,在分析全桥结构性能的基础上,利用有限元软件建立全桥仿真计算模型,以影响矩阵理论为基础求解吊杆索力调整量,分析索力调整效果,并监控索力调整时的结构状态.监控结果显示:调索后索力与理论索力接近,桥面线形得到改善,系梁斜裂缝闭合.实践表明调索方法和现场监控措施可行.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2017(025)003【总页数】7页(P50-56)【关键词】系杆拱桥;影响矩阵;索力调整;调索监控【作者】周希茂;安俊江【作者单位】山东高速工程检测有限公司,山东济南250012;山东高速工程检测有限公司,山东济南250012【正文语种】中文运营期系杆拱桥受混凝土收缩徐变、长期超负荷运行、运营中拉索松弛及早期施工误差等因素的影响，结构受力偏离合理状态，桥面线形不平顺，系梁出现斜裂缝、竖向裂缝等病害。
吊杆索力的严重损失直接影响桥梁的安全运营，需要对吊杆索力进行调整[1-2]。
在系杆拱桥吊杆张拉过程中，各吊杆的索力调整会对其它吊杆的索力产生影响，要使吊杆调索完成后的索力达到目标索力难度较大。
目前，常采用的方法是试调法[3]，通过人工方式对吊杆索力进行反复尝试张拉调整，这种方法的缺点是效率很低且无法从全局上考虑效应，很难达到理想的状态[4]。
目前，国内外已有众多研究者对索力调整方法进行研究，主要有最小二乘法[5]、弯曲能量最小法[6]、弯矩最小法[7]、步进法[8]、逼近法[9]、数学规划法[10-12]、影响矩阵法[13-14]。
其中影响矩阵法能将优化的目标函数统一用索力变量与广义影响矩阵表示，可同时实现对多种目标函数的优化，计算非常方便，工程应用较多[15-18]。
本文在分析全桥结构性能的基础上，利用有限元软件建立全桥仿真计算模型，以影响矩阵理论为基础求解吊杆索力调整量，分析索力调整效果，并现场监控索力的施工技术状态。
钢管混凝土拱桥缆索吊装系统扣索设计及索力验算
钢管混凝土拱桥缆索吊装系统扣索设计及索力验算1. 序言- 引言- 研究目的和意义2. 钢管混凝土拱桥缆索吊装系统扣索设计- 系统结构及组成- 扣索的设计方法- 扣索的选材与检验3. 索力验算- 索力的计算方法- 扣索预应力的计算和调整- 扣索受力的应力分析和约束措施4. 系统测试和性能评估- 系统模拟和实验- 规范要求满足情况分析- 系统安全性能评估5. 结论与建议- 设计原则总结- 存在问题及改进建议- 后续工作展望6. 参考文献1.1 引言钢管混凝土拱桥作为一种具备较强承载能力和耐久性的桥梁形式，被越来越多地应用于现代公路建设中。
在钢管混凝土拱桥中，缆索是起着重要作用的构件，其负责承受桥梁自重和行车荷载，并将这些荷载传递到桩柱或基础中。
而制定一个高质量的缆索吊装系统，可保证拱桥能够安全耐用地运行。
本论文基于一个具体项目，旨在研究钢管混凝土拱桥缆索吊装系统扣索设计及索力验算，通过对系统结构、扣索选材和检验、索力计算和验算以及测试和评估进行综合分析，为实现高质量的缆索吊装系统提供参考和建议。
1.2 研究目的和意义随着城市化进程的加速和交通系统的完善，公路建设日益发展，钢管混凝土拱桥也因其卓越的性能优势被越来越多地用于现代公路建设。
而钢管混凝土拱桥的缆索吊装系统是一个至关重要的设计要素，其直接影响到拱桥的可执行性以及结构完整性。
因此，深入研究拱桥缆索吊装系统扣索设计及索力验算，对于提升降低钢管混凝土拱桥建设成本、提高桥梁质量和提升桥梁运行安全性意义重大。
本文旨在对以上研究内容进行深入探讨和综合分析，以期为相关领域的建筑、土木和结构工程等实践提供重要的理论和思路参考。
2. 钢管混凝土拱桥缆索吊装系统扣索设计2.1 系统结构及组成钢管混凝土拱桥缆索吊装系统由拱段、缆索、山墙以及缆索吊装系统组成。
其中，缆索扮演着承受拱段荷载并使之传递到山墙和基础中的重要角色。
在缆索吊装系统中，缆索和吊装设备之间需要通过扣索进行连接，通过调节扣索的预应力可以保证缆索和吊装设备的良好连接，提高运行效率和操作安全性。
3 索结构中索单元张力的施加与调整
3 索结构中索单元张力的施加与调整索结构中柔性索构件往往是成批的，如斜拉索、吊杆、主缆等，柔性索必须在施加初张力后才有轴向刚度，初张力的施加一般是将柔性索张拉端螺杆拉出后由螺母旋转固定来实现，这涉及到缩短索单元无应力长度的问题，可以采用增量调索法、绝对索力调索法、无应力长度调索法来实现。
3.1 增量调索法采用增量调索法调索时，假定各索力施调增量{ t}以及相应的施调顺序已经由设计者根据结构内力优化确定，只需根据既定的施调顺序和施调增量加以实施即可，如果斜拉桥跨径不大，其几何非线性对索力增量施调顺序的影响可以忽略不计时，则施调顺序可以随意，该方法如果用千斤顶直接控制时难度较大，精度不高，需要有高精度的压力传感器或索力测试设备加以监控。
3.2 绝对索力调索法采用绝对索力调索法调索时，假定i 索调索前的索力为ti，j 索张拉单位力时对i 索的影响力为Kij，影响矩阵为[K]，各索的张拉力施调增量{ t}由设计者根据结构内力优化确定，i 索调整时已完成的调索序列为1~n，调索总量为m 根，i 索调整时张拉力Ti为求解值，算法如下：实施时应严格按照既定的施调顺序和绝对索力值进行控制，该方法可用高精度千斤顶直接控制，或用高精度的压力传感器或索力测试设备加以监控。
由于柔性索的成批存在，在调整索力时各索是互相影响的，必须算出它们在各个状态的影响矩阵并严格按照既定的施调顺序进行才能实现。
3.3 无应力索长调索法采用无应力索长调索法调索时，假定各索的张拉力施调增量{ t}已经由设计者根据结构内力优化确定，也就是说调索前及调索后的索端力和几何构形已经确定，此时只需根据式(5)~式(15)即可计算出调索前后的无应力长度差 s0，当此差值不大时，张拉端螺杆拉出量很难测准，会影响调索精度，如果采用螺母旋转角度来控制，将大大提高调索精度和效率，算式如下：由于调索前后的无应力长度差 s0 是一个既定绝对量，与索的施调顺序无关，因此可采用任意次序调索，施工非常方便，同时采用螺母旋转角度来放大无应力长度差以大大提高调索精度和效率，一般的技术工人均能很好地控制。
拱桥索力调整步骤(2019版)-精品文档
抗震
2.系杆拱桥成桥分析 拱桥 成桥分析流程
第一步 建立成桥模型
关键点：为了结合未知荷载系数法进行调索，索结构必须用桁架（线性）单元进行模 拟，这样结构才支持荷载的线性叠加功能。
midas Civil 2010 抗.未知荷载系数法功能
结果>未知荷载系数 利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作 为变量（未知数）来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输 入适当的约束条件。 主梁的变形最小； 最终索力不集中在几根拉索，而是均匀分布在每根拉索上。
抗震
未必和配合力计算原理：激活斜拉索之前，拉索两端节点因前一阶段的荷载， 发生的变形。激活拉索时，已输入的体内力还不能把发生变形的节点拉回原位， 还需要补一定量的张力，此张拉力即为未必和配合力。 程序不仅可以计算出，每根斜拉索的未必和配合力，还可计算出合拢段的未 必和配合力。使最终阶段的内力以及变形结果与成桥目标完全闭合。 （注：合拢段的未必和配合力，其实也没有实际意义。因目前还没有能够对
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midas Civil 2010 抗震专题—08公路抗震规范设计专题
抗震
4.未闭合配合力功能 midas Civil能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分 析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。 未闭合配合力具体包括两部分，一是因为施工过程中产生的结构位移和结构体系 的变化而产生的拉索的附加初拉力，二是为使安装合拢段时达到设计的成桥阶段 状态合拢段上也会产生附加的内力。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行 正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。
钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力检测
总756期第二十二期2021年8月河南科技Journal of Henan Science and Technology钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力检测肖文杰程骞（安阳工学院土木与建筑工程学院，河南安阳455000）摘要：通过对某运营中钢管混凝土系杆拱桥进行建模分析，并在恒载情况下对该桥梁吊杆索力进行测试，测试方法选用振动频率法，对该方法的原理及应用进行进一步讨论。
计算出本桥测试索力与成桥索力并进行比对，得出结论，为该桥梁吊杆的维修加固提供依据。
关键词：系杆拱桥；索力；建模分析中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）22-0095-03Detection of Suspender Cable Force of a Concrete Filled Steel Tubular TiedArch BridgeXIAO Wenjie CHENG Qian（School of Civil and Architectural Engineering,Anyang Institute of Technology，Anyang Henan455000）Abstract:By modeling and analyzing a concrete-filled steel tubular tied arch in operation,and testing the suspender cable force of the bridge under dead load,the vibration frequency method is selected as the test method,and the prin⁃ciple and application of this method are further discussed.The test cable force of the bridge is calculated and com⁃pared with the completed cable force,and a conclusion is drawn,which provides a basis for the maintenance and rein⁃forcement of the suspender of the bridge.Keywords:bowstring arch bridge；cable force；modeling analysis随着我国公路的大量修建，各式桥梁结构逐年增加，一些新型大跨度桥梁结构工程越来越常见，同时这些桥梁结构的安全性能也得到广泛关注。
确定系杆拱桥吊杆索力张拉值的方法
确定系杆拱桥吊杆索力张拉值的方法系杆拱桥是通过系杆将拱桥上的拱肋与桥墩连接起来的一种结构形式，其系杆起到了承担桥面上荷载的重要作用。
而拱桥吊杆则是系杆拱桥中承担垂直荷载的元素，其张拉值的确定非常重要，直接关系到桥梁的安全运行。
下面将介绍确定系杆拱桥吊杆索力张拉值的方法。
首先，在设计拱桥吊杆时，需要根据结构的受力分析来确定吊杆的安装位置和数量。
通常情况下，吊杆会与拱肋呈45度角交汇，此时吊杆所受的荷载为拱肋的一半。
通过受力分析，可以确定吊杆的垂直分力和水平分力。
其次，在确定吊杆的负荷时，需要考虑桥面上的荷载以及桥面所受的风荷载等因素的影响。
根据拱桥结构的各个部位所受的荷载及其分布情况，可以计算出吊杆所需承受的荷载值。
需要注意的是，吊杆所受的负荷应考虑较大安全系数，以确保桥梁的安全运行。
然后，在确定吊杆的截面尺寸时，需要根据吊杆所受荷载的大小来选取合适的截面尺寸。
一般情况下，吊杆采用圆形截面，通过计算其截面积和强度来确定合适的尺寸。
在选取截面尺寸时，还需要考虑吊杆的材料性能，如强度、韧性等因素。
最后，在确定吊杆的索力张拉值时，需要进行索力计算。
索力计算是根据吊杆所受的荷载、截面尺寸和材料性能来确定吊杆的索力情况。
一般情况下，可以通过弯矩法或者张拉法来进行吊杆索力的计算。
弯矩法是基于力学平衡原理，根据吊杆所受弯矩、截面惯性矩和材料性能来计算索力值。
张拉法则是通过施加力来对吊杆进行张拉，根据实际加载情况来确定索力值。
需要注意的是，吊杆的索力张拉值应根据桥梁设计要求来确定，并考虑较大的安全系数。
此外，吊杆索力的确定还需要考虑索力的分布情况，如索力在吊杆上的分配方式等因素。
总之，确定系杆拱桥吊杆索力张拉值的方法包括确定吊杆的安装位置和数量，计算吊杆所受荷载，选取合适的截面尺寸，进行索力计算等步骤。
通过科学的设计和计算，可以确保系杆拱桥的吊杆能够承受荷载并保证桥梁的安全运行。
江苏丹阳运河大桥吊杆索力监测及分析
江苏丹阳运河大桥吊杆索力监测及分析摘要：近年来，不断有系杆拱桥吊杆破损及更换的工程案例出现。
因此，对系杆拱桥吊杆在施工阶段与活载作用下的受力状况进行深入研究有很有必要。
江苏丹阳运河大桥是一座下承式系杆拱桥，其吊杆由拉索与钢护筒两部分组成。
拉索为集束高强钢丝，与钢护筒之间无填充物。
施工中，吊杆拉索安装定位后，吊杆钢护筒与拱肋钢管外壁及系杆骨架焊接为一体。
这样，施工时，张拉拉索时也相应地会对钢护筒产生压应力。
本文对丹阳运河大桥各个施工阶段及成桥状态静载试验时的索力进行了监测，并利用有限元方法对相应阶段进行数值计算，研究了本桥在各个受力阶段吊杆应力变化及吊杆拉索与钢护筒内力分配的关系。
关键词：系杆拱桥；吊杆；钢护筒；索力监测；静载试验measurement and analysis of stress in the suspender for danyang canal bridge in jiangsu provincexiao liang（1.nanning survay and design institute co., ltd. of china railway siyuan group, nanning, guangxi 530003, china；2.school of civil engineering, beijing jiaotong university, beijing 100044, china）abstract: in recent years, there are some collapse cases because of the suspender failure in the tied-arch bridge. so it’s quite necessary to do some research concerning the stresschange in suspenders during the construction stage as well as serviceability state. danyang canal bridge in jiangsu province is a tied arch bridge, its suspender consists of two parts, one is the stay cable, and the other is the steel tube which is used for protecting the stay cable. the stay cable is made from bunched steel wires. there isn’t any filling material between the steel tube and the stay cable. in this bridge, the steel tube is not only for protection of the stay cable, but also acts as a part of the suspender, which carries some forces during the construction stage as well as serviceability state. in this paper, the stresses of the stay cable and the steel tube are measured and numerically analysed at different construction stages and under loading test when the bridge construction is finished.keywords: tied-arch bridge; suspender; steel protection tube; stress monitor; loading test1前言系杆拱桥是一种无推力的梁拱组合体系桥，将主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的行车道梁组合起来共同承受荷载，充分发挥了梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。
midas拱桥专题
midas Civil 培训例题集拱桥专题目录一.拱桥概述 ................................................................................................................................................................................................. - 1 -1.1 按照静力图式拱桥分类 ....................................................................................................................................................................... - 1 -1.2 按照桥面所处空间位置拱桥分类......................................................................................................................................................... - 1 -1.3 主拱圈的截面形式分类 ....................................................................................................................................................................... - 2 -二.midas Civil中的吊杆拱桥分析功能 .......................................................................................................................................................... - 2 -2.1 拉索单元模拟...................................................................................................................................................................................... - 2 -2.2 未知荷载系数法功能........................................................................................................................................................................... - 3 -2.3 索力调整功能...................................................................................................................................................................................... - 4 -三.拱桥实例分析.......................................................................................................................................................................................... - 5 -3.1 系杆拱桥模型概况............................................................................................................................................................................... - 5 -3.2 系杆拱桥成桥分析............................................................................................................................................................................... - 5 -3.3 系杆拱桥施工阶段仿真模拟.............................................................................................................................................................. - 11 -3.4 拱桥的稳定分析 ................................................................................................................................................................................ - 14 -3.5 混凝土拱桥模型模拟与设计关键点................................................................................................................................................... - 14 -一. 拱桥概述拱桥（archbridge）指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。
Midas civil软件培训——斜拉桥专题
midas Civil 2010斜拉桥专题Fra bibliotek斜拉桥分析专题
斜拉桥
但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果 是不闭合的。这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得 到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。即，
结果>未知荷载系数 利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作 为变量（未知数）来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输 入适当的约束条件。
斜拉桥
1)刚性支承连续梁法 刚性支承连续梁法是指成桥状态下，斜拉桥主梁的弯曲内力和刚性支承连续梁的内力状态 一致。因此可以非常容易地根据连续梁的支承反力确定斜拉索的初张力。 2)零位移法 零位移法的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜拉索的交点的位移为零。对于 采用满堂支架一次落架的斜拉桥体系，其结果与刚性支承连续梁法的结果基本一致。 上述2种方法用于确定主跨和边跨对称的单塔斜拉桥的索力是最为有效的，对于主跨和边 跨几乎对称的3跨斜拉桥次之，对于主跨和边跨的不对称性较大的斜拉桥，几乎失去了作用 （因为这两种方法必然导致比较大的塔根弯矩，失去了索力优化的意义）。 3)倒拆和正装法 倒拆法是斜拉桥安装计算广泛采用的一种方法，通过倒拆、正装交替计算，确定各施工阶 段的安装参数，使结构逐步达到预定的线形和内力状态。
可以改变主梁的受力条件。活载作用下，斜拉索对主梁提供了弹性支承，使主梁相当于弹性支
承的连续梁。由此可见，对于斜拉桥而言，斜拉索的初张力分析是非常重要的。
拱桥中用临时铰调整内力
2、拱上建筑与主拱联合作用计算 （1）拱式拱上建筑与主拱联合作用的简化计算 活载计算图示
附加力计算图示（裸拱考虑）
恒载内力计算图示（裸拱考虑）
（2）梁板式拱上建筑与主拱联合作用 主拱活载近似计算 1 j 0.35 1 Cn m
l / 4
1 0.68 1 2m /(1 n) 0.29
Rd 结构抗力效应函数； Rj
m 材料或砌体的安全系数；
k
结构的几何尺寸；
1、正截面小偏心受压（ e0 小于容许偏心矩）
容许偏心矩
荷载组合 组合 I 结构名称 容许偏心矩 0.6y 0.5y 0.7y 0.6y 0.7y 中小跨径拱圈 其它结构 组合 I、II、II、IV 中下跨径拱圈 其它结构 组合 V
2、用临时铰调整内力 拱圈施工时，在拱顶、拱脚用铅垫板做成临时铰，拆除拱架后，由于临 时铰的存在，拱圈成为静定的三铰拱，待拱上建筑完成后，再用高标号 水泥沙浆封固，成为无铰拱。由于拱在恒载作用下是静定的三铰拱，拱 的恒载弹性压缩以及封铰前已发生的墩台变位均不产生附加内力，从而 减小拱中弯矩。 如将临时铰偏心布置，还可以进一部消除日后由混凝土收缩产生的内力。 设混凝土收缩在拱顶上引起正弯矩，在拱脚引起负弯矩，为了消除此项 弯矩，可将临时铰偏心布置（如下图）。
( y y ) yds yds ds 0 s EI s EI s EI
则：
0
yds
EI
s
0
而由于拱轴线偏离压力线在弹性中心产生的赘余力为：
X 1 0
yyds s EI X 2 H g y 2 ds s EI
（五）、利用有限元进行拱桥计算 1、概述
拱桥施工(缆索吊装)课件
06
工程实例及经济效益分析
工程实例介绍：某大型拱桥的缆索吊装施工
01
工程概述
某大型拱桥位于某市主要河流上，拱桥跨度为180米，高度为40米，采
用缆索吊装工艺进行施工。
02
施工流程
该拱桥的缆索吊装施工主要包括以下步骤：准备工作、安装缆索系统、
吊装拱肋、安装扣索、调整拱肋线形、合拢段施工、拆除缆索系统。
保满足施工条件。
施工中质量控制
对拱桥各个部件的安装位置和几 何尺寸进行精确控制，确保符合 设计要求；对施工现场进行全面 监控，及时发现并处理质量问题
和安全隐患。
施工后质量控制
对拱桥进行全面的质量检查和验 收，确保符合设计要求和相关规 范；对施工资料进行整理和归档 ，为后续维护和管理提供依据。
施工安全风险及应对措施
对进场的原材料进行检验，确保其质量合格，避免因原材料质量问题导致施工中 断或质量事故。
04
缆索吊装施工流程
试吊与调整
总结词
在正式吊装前，进行试吊以检查设备和工艺的可靠性。
详细描述
在试吊过程中，应检查索鞍、索道、滑轮、卷扬机等设备的运行情况，以及钢丝绳和扣具的连接是否牢固。同时 ，应针对可能出现的突发情况制定应急预案。
人员安全
确保施工现场人员的安全是首要任务，应采取一系列措施 ，如提供安全培训、佩戴防护装备、定期检查施工现场的 安全状况等。
设备安全
对于拱桥施工所使用的设备，应定期进行检查和维护，确 保其正常运转，防止因设备故障导致的安全事故。
环境安全
在拱桥施工过程中，应特别注意环境保护，采取一系列环 保措施，如减少噪音、减少尘土污染等，确保施工现场和 周边环境的安全。
03
技术特点
系杆拱桥初始索力确定
系杆拱桥初始索力确定赵国强【摘要】文章针对潜江河大桥施工过程中初始索力确定的问题,通过对多种初始索力计算方法进行对比分析,找出了一种简单、适用、高效的初始索力计算方法.为同类桥梁的施工控制提供参考.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】3页(P139-140,143)【关键词】系杆拱;空间有限元;成桥索力优化;初始索力优化;无应力状态法;未闭合配合力【作者】赵国强【作者单位】中国市政工程中南设计研究总院安徽分院,安徽安庆246002【正文语种】中文【中图分类】U442.5+3系杆拱桥，结构轻盈、造型丰富、形态优美，近年来在我国得到迅速的发展。
特别是伴随着设计方法和施工工艺的逐步完善，使得这种桥梁结构型式得到进一步的推广。
安庆市潜江河大桥，采用1×60 m下承式钢管拱结构、预应力混凝土桥面系，属于刚梁刚拱式系杆拱桥，采用了先梁后拱法施工。
本文结合该桥施工过程控制，对多种初始索力确定方法进行对比分析并加以总结，归纳出一种简便、实用、容易为工程设计人员掌握的初始索力计算方法。
使用Midas Civil有限元软件，建立本桥空间杆系模型，拱肋、端横梁、中横梁、系梁(加劲纵梁)、风撑等均由梁单元模拟；吊杆由桁架单元模拟，吊杆总计13对，根据对称原则，编号划分为7组；端横梁、中横梁及加劲纵梁均布布置预应力钢束。
总体结构模型见图1。
2.1 初始平衡状态分析(成桥索力)系杆拱桥由拱、系梁、吊杆三大部分组成了超静定结构，常用的成桥索力优化方法有零位移法、刚性支承连续梁法、影响矩阵法、弯矩势能最低原理等方法。
这里以该桥为原型，采用Midas Civil有限元建立一次成桥的计算模型，应用影响矩阵的方法，在满足拱肋、系梁内力较小的约束条件下，优化出一组成桥索力，此索力定义为一次成桥安装时体内力，而非成桥后吊杆内力。
成桥安装时体内力见表1，成桥状态结构弯矩见图2。
2.2 初始索力确定方法介绍2.2.1 倒拆+正装倒拆计算，就是按照与正装施工过程刚好相反的施工顺序，不能考虑混凝土的时间依存性效应，建立施工过程。
拱桥调索方法分解
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midas Civil 2010
抗震专非常复杂，过去是依靠设计人员判断以及参考实际经验值来确定 拉索张力的。为了使设计人员可以更加便捷地计算拉索的初始张力， midas
Civil 提供未知荷载系数功能。不过，由于未知荷载系数的功能提供的张力结果
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midas Civil 2010
抗震专题—08公路抗震规范设计专题
抗震
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midas Civil 2010
抗震专题—08公路抗震规范设计专题
抗震
考虑施工阶段的未知荷载系数法 本程序还可考虑施工阶段，计算未知荷载系数。利用此功能可直接计算出， 施工过程中每根拉索的拉索控制力。 定义正装施工阶段模型。 将每个施工阶段的拉索初拉力定义单位初拉力。（注：拉索过程必须单独定义施 工阶段） 运行分析后，通过未知荷载系数计算，求得符合约束条件的施工过程中的拉索控 制力。
抗震
2.系杆拱桥成桥分析 拱桥 成桥分析流程
第一步 建立成桥模型
关键点：为了结合未知荷载系数法进行调索，索结构必须用桁架（线性）单元进行模 拟，这样结构才支持荷载的线性叠加功能。
抗震专题—08公路抗震规范设计专题
抗震
未必和配合力计算原理：激活斜拉索之前，拉索两端节点因前一阶段的荷载， 发生的变形。激活拉索时，已输入的体内力还不能把发生变形的节点拉回原位， 还需要补一定量的张力，此张拉力即为未必和配合力。 程序不仅可以计算出，每根斜拉索的未必和配合力，还可计算出合拢段的未 必和配合力。使最终阶段的内力以及变形结果与成桥目标完全闭合。 （注：合拢段的未必和配合力，其实也没有实际意义。因目前还没有能够对
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midas Civil 2010
抗震专题—08公路抗震规范设计专题
拱桥缆索吊装施工索力简化计算方法
拱桥缆索吊装施工索力简化计算方法罗亭【摘要】The cable erection construction are wide using in process of arch bridge construction,in order to analysis the cable force ,we proposed a simple method which used the dead load multiplication by impact coefficient instead of dynamic load to calculate the cable force,then the dynamic solving process were changed into the problem of catenary equation under the action of single force.On the basis of project of Mo Dao Xi grand bridge,the method of cable force calculate were used in the project of cable erection.The value of cable force between calculated and measured was fitted.The research show that the cable safety factor are higher than 4 in process of bridge construction.The calculation methodthat we proposed are apply to the arch bridge construction.%缆索吊装施工方法广泛应用于拱桥建设中，为分析吊装过程中缆索索力大小，提出一种以静荷载乘冲击系数来替代滑移移动荷载，将缆索吊装动态过程简化为静态集中力作用下悬链线方程求解的方法。
拱桥索力调整步骤(2010版)分解
midas Civil 2010拱桥专题—拱桥分析专题
Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres
1.不同结构中索单元的使用:
• 悬索桥的主缆和吊杆：建议使用考虑大变形的悬索单元 • 大跨斜拉桥的斜拉索：对于近千米或者超过千米的斜拉桥建议使用考虑大
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midas Civil 2010
抗震专题—08公路抗震规范设计专题
抗震
3.索力调整功能 索力的计算非常复杂，过去是依靠设计人员判断以及参考实际经验值来确 定拉索张力的。为了使设计人员可以更加便捷地计算拉索的初始张力，midas
Civil 提供未知荷载系数功能。不过，由于未知荷载系数的功能提供的张力结果
变形的索单元
• 中小跨斜拉桥的斜拉索：建议使用考虑恩斯特公式修正的等效桁架单元 • 拱桥的吊杆：建议使用桁架单元或只受拉桁架单元 • 系杆拱桥的系杆：建议使用桁架单元 • 体内预应力或体外预应力的钢索（钢束）：与索单元无关，使用预应力荷 载功能按荷载来模拟即可。 进行细部分析时对于钢束可以按桁架单元来模拟
抗震
2.系杆拱桥成桥分析 拱桥 成桥分析流程
第一步 建立成桥模型
关键点：为了结合未知荷载系数法进行调索，索结构必须用桁架（线性）单元进行模 拟，这样结构才支持荷载的线性叠加功能。
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抗震专题—08公路抗震规范设计专题
抗震
2.未知荷载系数法功能
结果>未知荷载系数 利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作 为变量（未知数）来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输 入适当的约束条件。 主梁的变形最小； 最终索力不集中在几根拉索，而是均匀分布在每根拉索上。
拱桥索力调整步骤(2010版)
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3.系杆拱桥施工阶段仿真模拟
拱桥 施工阶段仿真分析流程方法一
第一步 建立倒拆施工阶段模拟模型
关键点：将调索成功的成桥吊杆索力（单位荷载*组合系数）作为体内力赋予给相应的 吊杆单元，然后对结构进行倒拆模拟。
第二步 得出倒拆的各施工阶段的吊杆内力
第三步 建立正装施工阶段模拟模型
关键点：将倒拆的各施工阶段的吊杆内力作为体外力加在相应的正装阶段。
第四步 调整索力使正装的最后阶段与成桥基本相符
关键点：采用未知荷载系数法进行施工阶段的索力二次调整
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抗震
拱桥 施工阶段仿真分析流程方法二
通过未必和配合力的分析方法，可以得到最终合拢后的阶段与成桥目标 函数完全闭合的结果。
未必和配合力方法，仅通过正装模型就可以计算拉索张拉控制力，没必 要像前面所说的方法，还需要建立一个倒拆模型来求得。
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未必和配合力计算原理：激活斜拉索之前，拉索两端节点因前一阶段的荷载， 发生的变形。激活拉索时，已输入的体内力还不能把发生变形的节点拉回原位， 还需要补一定量的张力，此张拉力即为未必和配合力。
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3.索力调整功能
索力的计算非常复杂，过去是依靠设计人员判断以及参考实际经验值来确 定拉索张力的。为了使设计人员可以更加便捷地计算拉索的初始张力，midas Civil 提供未知荷载系数功能。不过，由于未知荷载系数的功能提供的张力结果 只是能够满足约束条件的解，所以有时无法完全满足技术人员的设计意图。
拱桥缆索吊装法施工中索力计算方法的探讨
拱桥缆索吊装法施工中索力计算方法的探讨梅盖伟;张勇;高维【摘要】拱桥缆索吊装施工中索力计算是该类桥梁施工控制的重要环节,索力计算主要有解析法与教值法,以主拱变形为目标的索力计算方法属于数值法中有限元方法的一种,运用此方法对大宁河大桥主拱安装所需的扣索索力及拱肋预抬量进行控制,并取得良好效果.【期刊名称】《重庆建筑》【年(卷),期】2012(011)010【总页数】3页(P42-44)【关键词】大宁河大桥;主拱安装;缆索吊装;扣索索力;预抬量【作者】梅盖伟;张勇;高维【作者单位】机械工业第三设计研究院,重庆400039;机械工业第三设计研究院,重庆400039;机械工业第三设计研究院,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】U445.35正如费·莱西奈氏所说，“100m和1000m的拱桥在设计方面难度相差不大，而施工方面的难度差别就非常悬殊”[1]。
因此，制约拱桥这种古老桥型在跨度方向的发展最重要的因素是施工方法。
大跨度的拱桥施工主要采用现浇法、少支架法、转体法、劲性骨架法、缆索吊装法等施工方法。
现浇法主要应用于地形平缓且有条件搭设支架的情况下的大跨径拱桥施工，但大跨度拱桥因为地形原因多不采用此类方式施工。
少支架法是指在节段连接处设置支架，主拱安装采用吊装方式，此方法适用于主拱安装标高与地面标高相差不大，或者桥下水位不深的情况，其工程费用低，技术难度相对较小，该方法已经在浙江东阳中山大桥成功使用。
广州丫髻沙大桥（跨径344m）是目前采用转体施工法施工中最大跨径的桥梁[2]。
劲性骨架施工法是以劲性骨架作为支撑，分层、分段现浇混凝土，逐步形成拱肋截面的施工方法，万州长江大桥（主跨420m）采用此方法施工。
缆索吊装法是指采用塔架(吊塔)、主索、起重索、牵引索、缆风索、地锚、电动卷扬机或手摇绞车、跑车等吊装拱肋，然后松索合龙的方法[3]，是目前应用最多的大跨度拱桥施工方法。
缆索吊装法一般采用斜拉扣挂法。
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按桁架单元(或考虑成桥时的几何刚度)进行线性分析
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斜拉桥专题—斜拉桥分析专题
斜拉桥
成桥状态荷载工况 不勾选“在PostCS…” 移动荷载 按桁架单元考虑 （线性叠加） 支座沉降 动力分析 （特征值分析等） 同上 同上
勾选“PostCS…” 考虑成桥状态的索单元 和梁单元的几何刚度 同上 同上
影响非常小，如果取主梁上的位移或弯矩作为控制值，会导致病态方程。对于辅助墩附近
的斜拉索建议人为假定索力进行试算，以得到理想的结构内力和线形。
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斜拉桥专题—斜拉桥分析专题
斜拉桥
三、 midas Civil中的斜拉桥功能
斜拉桥的设计过程与一般梁式桥的设计过程有所不同。对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、 材料、二期恒载都确定之后，结构的恒载内力也随之基本确定，无法进行较大的调整。但对于
张拉斜拉索时，实际上已经将该斜拉索脱离出来单独工作，因为斜拉索的张力和结构的其
它部分无关，而只与千斤顶有关，因此在张拉斜拉索时，其初张力效应必须采用隔离体分析 （midas Civil中采用体外力来进行模拟）。
确定斜拉索张拉力的方法主要有刚性支承连续梁法、零位移法、倒拆和正装法、无应力状 态控制法、内力平衡法和影响矩阵法等，各种方法的原理和适用对象请参考刘士林等编著的公 路桥梁设计丛书 －《斜拉桥》。
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Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres
目 一、斜拉桥概述
录
二、斜拉桥索力调整理论 三、midas Civil中的斜拉桥功能
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抗震
2.系杆拱桥成桥分析 拱桥 成桥分析流程 第一步 建立成桥模型
关键点：为了结合未知荷载系数法进行调索，索结构必须用桁架（线性）单元进行模 拟，这样结构才支持荷载的线性叠加功能。
第二步 定义荷载工况
关键点：将不同的索力定义为不同的荷载工况，作为未知荷载来考虑。
第三步 采用未知荷载系数法进行拱桥吊杆调索
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抗震
拉索的张力(
或者荷载系数 )可以利用输 入窗口或柱状 图进行微调来 确定最优索力
设计人员 指定的范 围(红线)
影响值(绿线) 随拉索张力变化 的结果(蓝线)
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第四步 调整索力使正装的最后阶段与成桥基本相符
关键点：采用未知荷载系数法进行施工阶段的索力二次调整
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抗震
拱桥 施工阶段仿真分析流程方法二 第一步 建立正装施工阶段模拟模型
关键点：将调索成功的成桥吊杆内力作为体外力参考值赋予给相应的吊杆单元，加在 相应的正装阶段，对结构进行一次张拉正装模拟。
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抗震
2.未知荷载系数法功能
结果>未知荷载系数 利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作 为变量（未知数）来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输 入适当的约束条件。 主梁的变形最小； 最终索力不集中在几根拉索，而是均匀分布在每根拉索上。
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4.未闭合配合力功能 midas Civil能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分 析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。 未闭合配合力具体包括两部分，一是因为施工过程中产生的结构位移和结构体系 的变化而产生的拉索的附加初拉力，二是为使安装合拢段时达到设计的成桥阶段 状态合拢段上也会产生附加的内力。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行 正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。
格中，在此基础上就可以定义其它可变荷载的稳定分析。
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拱桥成桥稳定分析
方法一：可以借鉴施工阶段的稳定分析，得到最后一个施工阶段的初始单元内力作 为成桥的几何刚度，然后定义成桥的可变荷载做问题分析。
方法二：直接以成桥模型为基础，对成桥结构进行可变荷载或者不变荷载的定义， 然后对此状态做成桥的稳定分析。
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抗震
复制和粘贴
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考虑施工阶段的未知荷载系数法 本程序还可考虑施工阶段，计算未知荷载系数。利用此功能可直接计算出， 施工过程中每根拉索的拉索控制力。 定义正装施工阶段模型。 将每个施工阶段的拉索初拉力定义单位初拉力。（注：拉索过程必须单独定义施 工阶段） 运行分析后，通过未知荷载系数计算，求得符合约束条件的施工过程中的拉索控 制力。
抗震
模型建立时，拱上填料的合理模拟
拱上填料在整个结构中起到竖向传递桥面系荷载的作用，因此是否正确模拟拱上填料， 是建模成败关键点。 拱上填料模拟方法一：采用弹性连接进行模拟，不考虑面外荷载效应，所以可以模拟 成Sry=0的弹性连接，轴向刚度模拟时要合理； 拱上填料模拟方法二：采用立柱单元进行传力模拟，此单元用梁单元进行模拟，不考 虑面外荷载效应，所以可以对它采用释放梁端My的约束进行等效传力模拟。 如果考虑面外荷载效应时，三维模型的等效上述方法就不可行，结构就得要另外处理 了。
于合拢段预加内力的工具）
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三、拱桥分析
1.系杆拱桥模型况 本例题中的拱桥是一座80米跨径的系杆拱桥，桥梁外部为简支结构体系，桥梁内 部为超静定结构体系。
桥梁有限元模型
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变形的索单元
• 中小跨斜拉桥的斜拉索：建议使用考虑恩斯特公式修正的等效桁架单元 • 拱桥的吊杆：建议使用桁架单元或只受拉桁架单元 • 系杆拱桥的系杆：建议使用桁架单元 • 体内预应力或体外预应力的钢索（钢束）：与索单元无关，使用预应力荷 载功能按荷载来模拟即可。 进行细部分析时对于钢束可以按桁架单元来模拟
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在影响矩阵中 确认对单元影 响最大的张力 后，使用搜索 功能，确定最 优索力
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索力调整步骤
STEP 1. 拱桥建模
STEP 2. 定义主梁的恒载和各索单位荷载的荷载工况 STEP 3. 输入恒载和单位荷载 STEP 4. 对恒载和单位荷载进行荷载组合 STEP 5. 利用未知荷载系数功能计算未知荷载系数 STEP 6. 利用调索功能调整拉索初始索力 STEP 7. 查看分析结果并最终确定初始索力
混凝土拱圈进行钢筋混凝土设计时，要分别进行梁和柱的设计 第一步 拱圈进行梁的设计
关键点：1）将曲线拱圈单元（设计>一般设计参数>编辑构件类型）强制定义为梁构 件类型。2）将拱圈单元的截面定义为设计截面类型，否则没法进行RC梁设计验算
第二步 拱圈进行柱的设计
关键点：1）将曲线拱圈单元（设计>一般设计参数>编辑构件类型）强制定义为柱构 件类型。2）将拱圈单元的截面定义为数据库截面类型，否则没法进行RC柱设计验算
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3.系杆拱桥施工阶段仿真模拟 拱桥 施工阶段仿真分析流程方法一 第一步 建立倒拆施工阶段模拟模型
关键点：将调索成功的成桥吊杆索力（单位荷载*组合系数）作为体内力赋予给相应的 吊杆单元，然后对结构进行倒拆模拟。
第二步 得出倒拆的各施工阶段的吊杆内力 第三步 建立正装施工阶段模拟模型
关键点：将倒拆的各施工阶段的吊杆内力作为体外力加在相应的正装阶段。
抗震
未必和配合力计算原理：激活斜拉索之前，拉索两端节点因前一阶段的荷载， 发生的变形。激活拉索时，已输入的体内力还不能把发生变形的节点拉回原位， 还需要补一定量的张力，此张拉力即为未必和配合力。 程序不仅可以计算出，每根斜拉索的未必和配合力，还可计算出合拢段的未 必和配合力。使最终阶段的内力以及变形结果与成桥目标完全闭合。 （注：合拢段的未必和配合力，其实也没有实际意义。因目前还没有能够对
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3.索力调整功能 索力的计算非常复杂，过去是依靠设计人员判断以及参考实际经验值来确 定拉索张力的。为了使设计人员可以更加便捷地计算拉索的初始张力，midas
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5.混凝土拱桥模型模拟与设计关键点
混凝土拱桥设计时，一般混凝土拱圈是设计的重点，而拱上填料的传力模拟 是否合理，又是混凝土拱桥模型模拟的关键点。
桥梁有限元模型
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关键点：定义成桥约束条件，求解最优的荷载组合系数（未知荷载系数）
第四步 采用调索功能进行拱桥吊杆索力微调
关键点：结合影响矩阵，找出影响效应大的吊杆单元，对此吊杆单元做优先考虑的微 调（如果调索幅度太大的话，可能会引起其它结构不满足最优化状态）
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两端的弯矩为0。按照前面介绍的分析方法，结果会出现闭合的情况。
通过未必和配合力的分析方法，可以得到最终合拢后的阶段与成桥目标 函数完全闭合的结果。 未必和配合力方法，仅通过正装模型就可以计算拉索张拉控制力，没必 要像前面所说的方法，还需要建立一个倒拆模型来求得。
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第二步 调整索力使正装的最后阶段与成桥基本相符 关键点：采用未知荷载系数法进行施工阶段的吊杆索力二次调整
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4.拱桥稳定分析 拱桥施工阶段稳定分析
因为屈曲和特征值分析只能在POSTCS阶段进行，因此当为了求解某个施工阶段状 态下的结构稳定特性和自振周期特性时，可以通过指定施工阶段分析的截止阶段，然 后进行屈曲分析或特征值分析数据即可。 如果要考虑施工阶段内力对结构刚度的影响，可以按以下步骤执行：
1）施工阶段分析控制选择
2）选择某个施工阶段为分析的最终分析阶段； 3）执行施工阶段分析完成后，选择某个终止的施工阶段然后使用文件〉另 存 当前施工阶段为功能另存为一个独立模型； 4）打开荷载工具条，点击初始荷载>小位移>初始单元内力CS，将打开的表 格数据复制，然后黏贴到另存的独立模型中的初始荷载>小位移>初始单元内力表
主讲人：刘美兰
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