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大跨度多塔斜拉桥临时支架受力分析

汇报人：

2024-01-15

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目录

引言

大跨度多塔斜拉桥结构特点与临时支架设计

临时支架受力分析方法与数值模拟

临时支架受力性能影响因素研究

临时支架优化设计及工程应用实例分析

结论与展望

01

引言

研究内容

01

本研究以大跨度多塔斜拉桥临时支架为研究对象，分析其结构特点、施工方法、受力性能等方面的问题。

研究目的

02

通过本研究，旨在揭示临时支架在桥梁施工过程中的受力机理和性能表现，为优化支架设计、提高施工效率和质量提供理论支撑。

研究方法

03

采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，对临时支架进行受力分析和性能评估。具体包括建立精细化有限元模型、进行施工过程模拟分析、开展实验室试验验证等步骤。

02

大跨度多塔斜拉桥结构特点与临时支架设计

大跨度多塔斜拉桥主梁一般采用钢箱梁或混凝土箱梁，具有较大的刚度和强度，能够承受较大的荷载。

主梁结构

索塔是大跨度多塔斜拉桥的主要承重结构，一般采用钢筋混凝土或钢结构，具有较高的稳定性和承载能力。

索塔结构

斜拉索是连接主梁和索塔的重要构件，一般采用高强度钢绞线或平行钢丝束，通过张拉产生预应力，将主梁荷载传递至索塔。

斜拉索

适用于高度较低的桥梁施工，具有搭设方便、成本低等优点，但占用空间较大。

落地式支架

悬臂式支架

附着式支架

适用于高度较高的桥梁施工，可减少对地面的占用，但搭设难度较大、成本较高。

适用于桥梁侧面或底面施工，可减少对桥面的占用，但需要对桥梁结构进行改造。

03

02

01

设计原则

确保临时支架的稳定性、刚度和强度满足施工要求；尽量减少对桥梁结构的影响；方便施工操作和维护。

设计要求

进行详细的结构分析和计算，确定合理的支架形式和尺寸；选用适当的材料和连接方式；考虑风荷载、地震荷载等不利因素的影响；制定完善的施工方案和安全措施。

03

临时支架受力分析方法与数值模拟

基于力学原理和数学方法，对支架结构进行受力分析，得到各构件的内力和变形。

解析法

将支架结构离散为有限个单元，通过单元刚度矩阵和荷载向量，求解整体结构的内力和变形。

有限元法

用差分方程近似代替微分方程，将连续问题离散化，求解支架结构的内力和变形。

有限差分法

包括有限元法、有限差分法、离散元法等，可根据支架结构的特点和受力分析的精度要求选择合适的方法。

数值模拟方法

常用的大型通用有限元软件如ANSYS、ABAQUS等，或专业的桥梁结构分析软件如MidasCivil、BridgeMaster等，可根据实际需求和计算资源进行选择。

软件选择

根据支架结构的实际尺寸、材料属性和连接方式等，建立精确的有限元模型或差分模型。

模型建立

包括材料参数（如弹性模量、泊松比、密度等）、边界条件（如约束和荷载等）、分析选项（如求解器类型、收敛准则等）等，需根据具体情况进行设置。

参数设置

对模型进行合理的网格划分，以保证计算精度和效率。对于复杂结构或关键部位，可采用局部加密网格的方法进行处理。

网格划分

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临时支架受力性能影响因素研究

荷载分布

施工荷载在临时支架上的分布方式对支架的受力性能也有显著影响，不均匀的荷载分布可能导致支架局部过载。

施工荷载大小

随着施工荷载的增加，临时支架的受力性能会发生变化，可能导致支架变形或破坏。

加载速率

加载速率的变化也会对临时支架的受力性能产生影响，快速加载可能导致支架瞬间破坏。

温度梯度

温度变化会在临时支架内部产生温度梯度，导致热胀冷缩现象，从而影响支架的受力性能。

风速的大小直接影响风荷载的大小，从而对临时支架的受力性能产生影响。

风速大小

风向的变化会导致风荷载在临时支架上的作用点发生变化，进而影响支架的稳定性。

风向变化

大气中的湍流现象会引起风荷载的脉动，使得临时支架的受力状态变得更加复杂。

湍流效应

05

临时支架优化设计及工程应用实例分析

1

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通过建立精确的有限元模型，对临时支架在各种工况下的受力性能进行模拟分析，找出结构薄弱环节，提出优化设计方案。

基于有限元分析的优化设计

在保证临时支架整体刚度、稳定性和承载力的前提下，通过拓扑优化技术，实现材料的高效利用和结构的轻量化。

拓扑优化

采用参数化建模方法，建立临时支架的参数化模型，便于快速调整设计方案，提高设计效率。

参数化设计

某大跨度多塔斜拉桥临时支架设计

针对具体桥梁结构形式和施工要求，设计了一种高效、稳定的临时支架方案，成功应用于实际工程中。

创新性结构形式应用

在某大型桥梁工程中，采用了创新性的临时支架结构形式，如空间桁架结构等，有效提高了施工效率和安全性。

优化效果评价

通过对比优化前后的设计方案，分析临时支架在结构性能、材料用量、施工便捷性等方面的提升效果。

经济效益分析

从工程造价、施工周期、后期维护等角度出