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Wichita的河边人行桥

  • 两个复杂后张力桥结构的施工分析

  • 三维线性和非线性分析

  • 优化索的张拉,减少承包商的施工时间

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作为Wichita的河边发展计划的一部分,两个斜拉人行桥正在被修建,来扩充城市的周期网络,而且提供更好的通道进入周围邻近地区以及吸引商资。桥梁的承包商Dondlinger&Sons建筑有限公司雇佣Genesis Structures分析了施工过程,并为每一个复杂斜拉桥结构准备必需的施工手册。Genesis Structures使用LUSAS Bridge分析软件对桥梁和他们的构件,进行了许多详细的三维线性和非线性分析,帮助使索张拉过程的步骤*小并减少承包商的时间和人力。


概述

堪萨斯州威奇托市,以拥有超过150km的自行车和步行运输体系为自豪,大部分自行车和行人可以穿过公园,沿着河边行走。作为河滨走廊改进计划的一部分,两座跨度为320m240m的新桥将分别横跨ArkansasLittle Arkansas河,坐落在一个45m高的印度安人雕像旁边。该桥连接了一个现代科学交流博物馆Exploration Place。因为他们所处的位置,斜拉桥表现为一个锥形的塔和独特的斜索构造,这模仿了羽毛的外形以及其他被发现的美洲土**头饰的式样。

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桥梁施工

每个桥包含一个高为120m、横截面为三角形的铁塔,它支撑在*初建造在脚手架上的预制混凝土箱构件上。


每个塔由两个60吨的铁腿构件形成,通过使用一个特殊设计的升降鞍和完整的吊环,把构件升高到合适的位置。一个30吨的上部索锚固单元坐落在每个塔腿的顶部。这个锚固单元首先在地面用螺栓装配,接着使用特殊索具升高到铁腿的顶部。在*终装配前,先使用螺旋千斤顶调整位置,使塔腿处在要求的位置。对每个腿上部末端的整个周长上进行焊接,确保构件在要求的位置。

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桥面板由32m长的空心箱构件构成,这种箱构件在桥中心线上**的深度有48m,接着逐渐减小到24m。在装配过程中,每个构件放置在钢脚手架上,它们在放置和纵向后张拉中,允许有纵向的移动。跨度大一点的桥的面板由10对索支持着,另一个桥的面板由8对索支持。主斜拉索由CBSI有限公司提供,直径为2m,包括3根直径为3/8m的后拉索。


施工分析

使用LUSAS分析要求模拟关于河上脚手架的建造、预制混凝土板的后张拉以及连续索的张拉的复杂的施工工序,把结构从它暂时支撑的位置提升起来,创建出斜拉桥的跨。


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工程规范要求桥梁在刚建成时的几何特性与10年后的几何特性应大致一样。为了达到这个要求,由于在后张拉混凝土桥面板构件时的徐变和收缩引起的时间效应必须被估计。这可以使用LUSAS中的CEB-FIP 1990 徐变和收缩材料模型来实现。

塔施工完成后,在结构钢脚手架上建造32m长的桥箱梁构件,为了连贯性,先张拉4根直径为1m的后张拉束。在完成构件纵向装配后,在索安装之前,419股、直径为0.6m的钢筋束被安装并张拉,来获得桥面板中要求的压力。LUSAS后张拉向导可以用来建模在施工的每个阶段桥面板构件的施工。wichita_deck_assembly_300.jpg

通过代表每个索的非线性梁单元的初始应力荷载,可以达到在LUSAS模型中斜拉索的初步张拉。在实际斜拉索的安装过程中,纵向混凝土桥面板通过一个仔细计划的安装工序,从它暂时支撑的位置被提升。脚手架要求允许桥面板纵向的移动和缩短,以及不限制它的提升。通过在LUSAS中使用非线性连接单元,可以达到对这些效应的建模。通过施加一个负的温度荷载到每对索上来获得要求的张力,可以达到斜拉索*终的张拉。使用LUSAS预测索的张拉力和现场的测量之间有着很好的相互关系。

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箱梁构件的三维实体建模

每个箱梁构件在顶部平板都包含一个开口通道,为纵向后张拉系统和控制行人引起的振动的两个调谐质量阻尼器(Motioneering有限公司提供)的安装,提供了方便的通道。为了安装调谐质量阻尼器,顶部平板的开口超过了15m长,并且在提升和纵向后张拉过程中产生了不连续区域。为了改变这个位置,提供合适的连续性,需要使用三维实体单元对单个构件进行建模,检验提升应力和后张拉过程中的纵向应力。

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塔的三维建模

该桥独特的塔设计在上部索锚固构件的下面产生了一个被限制的压缩和弯曲区域。为了确保合适的应力通过索的张拉被传递,需要对整个塔和上部索的支撑进行三维的LUSAS建模,来决定在这个地方的局部区域效应。在完全进行分析前,必须获得对局部应力的证实。



"我们专门使用LUSAS Bridge软件对Wichita桥梁进行了施工分析,获得的结果与现场斜拉索的实测结果吻合的很好"

Dr. David Byers, President, Genesis Structures.

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