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人字钻石形索塔施工过程分析■章龙1，2，薛其林1，2，张若钢1，2■1．中铁大桥科学研究院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034摘要：采用无支架液压爬模法施工的人字钻石形索塔，由于其倾斜度大，施工过程中，在自重和施工荷载作用下可能导致主塔局部混凝土开裂。
利用有限元软件Midas /Civil ，考虑自重、爬模装置、风荷载及考虑混凝土收缩徐变的影响，计算了施工过程中悬臂段根部及主动横撑作用位置的应力状态。
结果表明，在整个施工过程中，悬臂段根部混凝土拉应力均不超过1MPa ，满足施工要求。
关键词：索塔施工主动横撑液压爬模装置风荷载有限元分析塔柱是整个斜拉桥超静定体系中的偏心受压构件，必须具有足够的强度和刚度来保证体系的稳定，同时塔柱的刚度及与主梁连接形式又影响体系的受力。
索塔倾斜度大，在施工过程中，索塔结构自重和施工荷载的水平分力会在悬臂段根部形成较大的弯矩，产生的拉应力可能导致混凝土结构开裂。
采用桥梁专用有限元分析软件Midas /Civil 对施工过程进行模拟分析，掌握索塔在施工过程中应力的变化规律和特点，防止应力超标，有效指导施工。
1工程背景某桥主塔采用人字钻石形钢筋混凝土索塔，人字钻石形索塔塔座高2m ，下塔柱高16.9m ，中塔柱高46.1m ，上塔柱高58.295m ，塔柱总高121.295m ，桥面以上97.3m ；塔柱横桥向宽4.5 7.0m ，纵向宽7.0 9.0m ；塔柱内、外侧及中心线倾斜度分别为2.292ʒ1、3.265ʒ1和2.875ʒ1；上、中塔柱横桥向塔柱中心线为圆曲线，曲线半径425m 。
主塔断面采用单箱单室五边形空心截面，并在主塔四边形成倒角。
中、上塔柱为7.0m ˑ4.5m 等截面形式，纵向壁厚分别为1.2m （中塔柱）、0.8m （上塔柱），横桥向壁厚分别为1.0m （中塔柱）、0.7m （上塔柱）；下塔柱截面尺寸从7.0m ˑ4.5m 变化至9.0m ˑ7.0m （塔底），纵向壁厚从1.2m 变化至1.6m ，横桥向壁厚从1.0m 变化至1.2m ；塔座厚2.0m ；设上、下两道箱型截面横梁，下横梁宽5.6m ，跨中梁高4m ，顶、底壁厚0.6m ，腹板厚0.7m ；上横梁宽5.0m ，跨中梁高4m 变化至5.8m （塔壁），顶、底壁厚0.6m ，腹板厚0.7m 。
桥梁施工中的索塔与张拉技术随着城市交通的发展和城市化进程的加快，桥梁的建设成为现代化城市的重要组成部分。
而桥梁的施工技术也在不断创新和进步，其中索塔与张拉技术作为一种重要的桥梁施工方法，得以广泛应用于桥梁建设工程之中。
本文将就桥梁施工中的索塔与张拉技术进行探讨，分析其在桥梁建设中的应用与意义。
一、索塔技术索塔技术是桥梁施工中的一项重要技术，主要用于支撑和调整预应力索，以确保桥梁的结构安全和稳定。
索塔的设计和安装十分关键，需要考虑桥梁的结构形式、荷载特点以及施工条件等因素。
索塔的材料一般采用高强度合金钢或钢筋混凝土，具有较高的抗压和抗弯强度。
索塔的安装需要精确的施工测量，以保证索塔的位置和高度符合设计要求。
二、张拉技术张拉技术是通过预应力索对桥梁进行张拉，使桥梁在使用过程中能够承受更大的荷载和变形。
张拉技术主要分为预应力张拉和后张拉两种形式。
预应力张拉是在浇筑混凝土前进行的，通过张拉钢束并灌注预应力混凝土，使混凝土在承受荷载时得到预应力支撑，增加桥梁的抗弯和抗剪能力。
后张拉是在混凝土早期获得足够强度后进行的，通过张拉钢束并连接预应力锚具，使桥梁达到设计要求的荷载性能。
三、索塔与张拉技术在悬索桥施工中的应用悬索桥是一种具有较长主跨、大跨度的特殊桥梁结构，其施工技术相对复杂。
索塔与张拉技术在悬索桥的施工中起到了重要的作用。
索塔技术通过支撑悬索桥主梁，使其能够承受悬挂在上方的索道和桥面自重产生的荷载。
张拉技术则通过预应力索的张拉，保证悬索桥的初始紧张度和稳定性，提高桥梁的抗风和抗震能力。
悬索桥的施工需要高度关注索塔和张拉技术的操作和控制，确保悬索桥的安全和稳定。
四、索塔与张拉技术在斜拉桥施工中的应用斜拉桥是一种以斜拉索为主要承载结构的桥梁形式，其施工对索塔与张拉技术的要求较高。
索塔技术通过合理的施工设计和定位，支撑和调整斜拉索，使其能够准确传力到桥塔和桥面上。
张拉技术在斜拉桥的施工中起到了增加桥梁初始紧张度和抗荷载能力的作用。
斜拉桥主塔主动拉杆、主动撑杆的设计及施工
项建光;杨俊峰
【期刊名称】《公路交通科技·应用技术版》
【年(卷),期】2014(010)012
【摘要】斜拉桥主塔施工时,当塔肢处于悬臂施工状态时,在自重和施工荷载等作用下,塔柱横截面上会形成弯矩,可能会导致塔柱薄弱截面(例如塔座根部、中塔柱根部等)边缘混凝土出现较大的拉应力而开裂.为消除倾斜塔柱薄弱截面这种不良应力状态,在施工过程中,需要在下塔柱设置主动拉杆、中塔柱设置主动撑杆形成反弯矩,以抵消自重等产生的弯矩,避免塔柱产生较大拉应力及裂缝.本文以大门大桥主塔为例,详细介绍主动拉杆及主动撑杆设计思路及施工控制要点,希望能为今后类似桥梁结构设计提供参考.
【总页数】7页(P298-304)
【作者】项建光;杨俊峰
【作者单位】中交一公局桥隧工程有限公司,河北保定074000;中交一公局桥隧工程有限公司,河北保定074000
【正文语种】中文
【中图分类】U44
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910391004.X(22)申请日 2019.05.11(71)申请人 温州大学地址 325035 浙江省温州市瓯海区温州茶山高教园区温州大学建筑工程学院(72)发明人 陈联盟 章禾 高伟冯 姜智超 刘毅杰 周一一 张福勃 (74)专利代理机构 武汉臻诚专利代理事务所(普通合伙) 42233代理人 胡星驰(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)G06N 3/12(2006.01)(54)发明名称一种基于遗传算法的索杆张力结构质量优化方法和系统(57)摘要本发明提供的一种基于遗传算法的索杆张力结构质量优化方法及系统，通过采用遗传算法对索杆张力结构进行优化分析与设计，包括：(1)数据预处理；(2)以结构各类杆件截面积为优化变量，以结构质量最小值为优化目标，采用遗传算法进行优化计算，所述计算约束条件为：结构的鲁棒性优于或相当于待优化索杆张力结构的鲁棒性，从而在全局范围内进行搜索，使得结构各类杆件在现有的面积控制范围内寻求使得结构总质量最小的截面布置，同时保证优化后结构的鲁棒性能较初始结构模型不会减弱，从而保证结构抵抗不相称破坏的能力，使得结构对干扰作用不敏感；在保证结构安全性的前提下，在合理范围内降低制造成本。
权利要求书3页 说明书19页 附图3页CN 110147599 A 2019.08.20C N 110147599A1.一种基于遗传算法的索杆张力结构质量优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)数据预处理：获取待优化索杆张力结构的三维结构模型，所述三维结构模型包括结构杆件类型及各类杆件的几何参数和力学参数；对于每一类杆件，确定其搜索参数为根据其几何参数和力学参数计算获取的截面积搜索空间；(2)在步骤(1)中获取的截面积搜索空间内以结构各类杆件截面积为优化变量，以结构质量最小值为优化目标，采用遗传算法进行优化计算；所述计算约束条件为：结构的鲁棒性优于或相当于待优化索杆张力结构的鲁棒性：(2-1)遗传算法参数初始化；(2-2)初始化种群：对步骤(1)中获取的截面积搜索空间进行编码以生成初始种群；(2-3)解码计算适应度：以结构质量倒数为适应度，对步骤(2-2)中获取的初始种群进行解码以计算每个个体对应的适应度值；(2-4)选择：对步骤(2-3)中获取的适应度值，根据适应度规则，选择将进入下一代的个体以生成优胜劣汰后的种群；(2-5)交叉：对步骤(2-4)中生成的优胜劣汰后的种群进行交叉；(2-6)变异：对步骤(2-5)交叉生成的种群进行变异；(2-7)输出结构质量最小值：重复步骤(2-3)～(2-6)，直到达到指定迭代次数。
牵引杆的优化项目设计方案1绪论1.1论文研究的目的及意义牵引杆是在机械牵引过程中常用的部件，广泛用于机械、航空航天、冶金、船舶等领域，具有使用简单，结构简单，而且能保证牵引的安全，提高了设备的可靠性和安全性。
牵引杆是机械装备中常用的一种零件，其在工作的过程中会产生应力，应变和变形，为保证其在正常工作需要对牵引杆和整体受力进行分析，保证其刚度和强度的要求。
随着机械科学和制造技术的迅速发展，现代工业对牵引杆的牵引过程中的精度和速度提出了更高的要求。
据统计，在各种机械失效中牵引杆失效占据绝大多数，其中牵引杆发生塑性变形和弯曲变形是其失效的主要原因。
因此对牵引杆结构进行优化设计问题的研究对提高我国机械的牵引设计有十分重要的意义[1]。
目前,国外已广泛采用有限元法对牵引杆结构的优化进行分析计算。
随着市场竞争的日趋激烈，随着经济、社会和环境效益要求的提高，今天的机械产品设计已经离不开有限元分析法，因为相对于解析法来说，有限元分析具有快速、准确、直观、可靠等优点，这对于牵引杆结构的优化设计的分析具有重要意义。
由于牵引杆的牵引过程是一个非线性过程。
随着牵引功率以及受力的不断增加，较大的牵引力对装备的结构设计有更高的要求，利用传统的方法会存在较大的误差，不能完全准确反映牵引杆机构联接受力的变化情况，因此采用ANSYS进行有限元分析是非常必要的，同时也是最可靠的方法。
本次毕业设计的目的就是通过ANSYS软件对牵引杆的受力分析，根据机械优化设计的理念，同时考虑联接的方式，来分析各种不同的联接方式对牵引杆机构中应力变化的影响，获得牵引杆联接的最优方案，最终为牵引杆的联接提供一种准确的、可靠的方法。
这样就能解决大型装置的牵引转场过程中的诸多限制的问题。
1.2机械结构优化的文献综述1.2.1机械结构优化的发展历程优化设计是 20 世纪 60 年代初发展起来的一门新兴学科，它将数学中的最优化理论与工程设计领域相结合，使人们在解决工程设计问题时，可以从无数设计方案中找到最优或尽可能完善的设计方案，大大提高了工程的设计效率和设计质量。
浅谈斜拉桥钻石型索塔塔柱横梁施工摘要：随着我国经济的高速发展，大型桥梁设计和施工技术不断刷新记录，桥梁跨度越来越大，索塔的高度也越来越高，索塔的结构形式也日趋多样化，其中钻石形索塔由于兼具良好的力学性能和优美的结构造型，已越来越多的应用于大型斜拉桥结构设计中，钻石形索塔主要由塔柱及横梁两大部分组成。
关键词：横梁；支撑系统；支架；混凝土；养护1、工程背景泸州长江六桥正桥工程段长1080m，跨度为（55+60+425+425+60+55m=1080m），设计采用“三塔斜拉桥”方案，即高塔MP4索塔，矮塔MP3、MP5索塔，高塔设中横梁和上横梁，矮塔设下横梁、中横梁和上横梁，索塔横梁处于高空中，通过预埋三角牛腿托架（或落地支架）不经济、安全风险高、施工周期长，施工中我们成功的运用了一种索塔中横梁施工支撑系统，并在主桥索塔横梁施工中多次周转使用，取得很好的社会效益和经济效益。
一种索塔中横梁施工支撑系统安装拆除作业快速、安装操作简易，与传统三角牛腿支架相比避免作业人员长时间高空焊接作业、规避支架焊接质量缺陷带来结构安全风险，进而提高施工安全性。
中横梁体量大，施工不当容易造成混凝土开裂，对塔柱整体结构影响大，按大体积混凝土施工工艺施工，采取温控措施对横梁混凝土进行通冷却水，并在混凝土外部包裹土工布等保温材料以减少横梁冬季施工内外温差的措施。
为了降低施工难度、确保施工安全、提高施工效率、节约施工工期结合长六桥索塔结构设计特点，采取塔柱和横梁同步施工。
2、工艺原理塔柱横梁施工采用和塔柱同步施工的工艺，即索塔塔柱和横梁同步进行钢筋安装、模板安装、混凝土浇筑、养护。
工艺流程如下：施工准备→索塔横梁施工支撑系统安装→支架搭设→模板、钢筋及波纹管安装→混凝土浇筑养护→支架拆除3、施工准备横梁施工需提前预埋阴头支撑盒，阳阴头支撑盒数量、间距根据上部横梁（盖梁）重量设置；阴头支撑盒位置根据横梁（盖梁）底部设计高程分别扣除支架、模板等的高度；平面位置可根据主筋位置适当调整；在浇筑前一仓混凝土时提前制作索塔中横梁施工支撑系统并预埋。
第五节索塔主动支撑与拉杆施工专项方案一、概述温州市永嘉县瓯北大桥索塔总高100.7m（含塔座），其中上塔柱高81.5m，下塔柱高18.2m；上塔柱横桥向内外侧面的斜率为 1/4.915，下塔柱外侧面的斜率为1/4.387，内侧面斜率为1/3.642。
索塔在桥面以上高度为75.504m，高跨比0.27456，塔底左右塔柱中心间距25.015m。
在索塔施工过程中，索塔处于自由状态，自重和施工荷载等会在下塔柱或上塔柱根部形成较大的弯矩，产生较大的拉应力而引起混凝土开裂，产生的倾覆力矩使塔肢产生向内或向外的位移。
成桥后，由于初始力矩的存大而使截面内外侧压应力严重不均匀，将使截面压应力或拉应力超出设计要求，从而影响索塔的使用寿命。
因此，在施工时，必须采取必要的措施，把索塔截面的初始应力控制在设计允许范围内。
基于上述原则对索塔施工过程进行逐节段分析与验算，确定本工程使用一道拉杆及四道主动支撑。
为保证主塔施工质量，依据索塔主动支撑与拉杆受力计算编制施工专项方案。
二、主塔施工防倾系统设计根据计算结果，下塔柱施工时在标高+13.230m位置设置一道拉杆，拉杆采用4根32mmPSB级精轧螺纹钢，每侧塔壁布置2根，单侧张拉力为500KN。
上塔柱施工时分别在+35.89m、+49.12m、+61.37m、+74.6m位置各布置一道主动支撑系统，主动支撑由横向钢管与千斤顶组成，每一道主动支撑布置两根钢管及两个千斤顶，分别位于两侧塔壁位置。
单侧预顶力分别为750KN、1000KN、1000KN和1250KN。
三、施工工艺流程1、下塔柱拉杆施工工艺流程浇筑第3节段塔柱混凝土前在标高+13.230m位置预埋PVC管道→混凝土浇筑完成达到强度后爬模爬升至第4节段→安装精轧螺纹钢拉杆并张拉→浇筑第4节段塔柱及对应下横梁混凝土→浇筑第5节段及对应下横梁混凝土→张拉下横梁预应力→释放拉杆拉力。
2、上塔柱拉杆施工工艺流程浇筑第n节段塔柱混凝土前在相对应标高位置设置主动支撑预埋件→混凝土浇筑完成达到强度后爬模爬升至第n+1节段→安装钢管与千斤顶组合支撑系统并施工加预顶力→爬模爬升施工第n+2节段→塔端合拢→从上至下依次拆除主动支撑。
基于ANSYS Workbench的拉杆优化设计
施晶晶
【期刊名称】《农业装备技术》
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【摘要】应用ANSYS Workbench对拉杆进行优化设计,建立有限元模型并进行静态应力分析,在满足使用条件下,优化后最大变形和应力增大,拉杆的质量减小,优化效果良好.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】施晶晶
【作者单位】扬州大学机械工程学院,江苏扬州225127
【正文语种】中文
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