文档介绍：斜拉桥施工控制与合理成桥状态研究猻昵胧易姥г菏谟韫ぱ妒垦宦畚‘培养单位究指导教师工程力学系固体力学洪军王道斌教授吣暌辉专研生业密级:公开王二
摘要斜拉桥的设计往往是从确定成桥状态开始,然后根据确定的成桥状态用正装迭代法或正装拆法确定施工状态,最后通过施工过程控制来达到事先确定的成桥状态。因而确定斜拉桥的合理成桥状态,就成为设计首先要解决的关本文通过对斜拉桥结构进行分析,阐述了桥梁现代施工控制理论和施工控制方法以及施工过程模拟分析方法,并对几何非线性效应对斜拉桥结构计算的影响进行了分析,对正装计算法、倒装计算法进行了探讨。对混凝土斜拉桥施影响矩阵法的应用。提出综合采用最小弯曲能量法和影响矩阵法来确定其成桥状态的综合方法,提出主梁合理恒载弯矩这个概念,并推导主梁合理恒载弯矩结合工程实例研究了前支点挂篮进行斜拉桥主梁悬臂现浇施工时中间张拉索力的确定问题,并通过对确定合理施工状态的计算方法的分析比较,提出以正装优化法来确定施工过程中各阶段合理索力和立模标高的方法,并将此思路在有限元数值模拟中实现,利用大型通用有限元计算软件愿们沤辛施工过程的结构模拟分析计算,通过将计算结果与现场实测数据进行对比分析,说明本方法在确定斜拉桥合理旋工状态方面的可行性。键问题。工中合理成桥与合理施工状态确定问题进行了研究,分析了最小弯曲能量法和的求解方法。关键词:斜拉桥合理施工状态施工控制有限元摘要
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⒄、索和主梁组成,它的结构特点是由索塔引出的斜拉索作为梁跨的弹性中间支承,以降低梁跨的截面弯矩,减轻主梁自重,提高了梁的跨越能力。此外,斜拉索的水平分力对主梁产生轴向预加压力的作用,从而增强了主梁的抗裂性能和承载能力,减少了高强度钢材的用量。斜拉桥在结构上属于高次超静定自锚体系,可以通过索力优化获得理想的成桥内力状态,因此其整体刚度好,与悬索桥相比,具有良好的抗风、抗震稳定性⋯。斜拉桥结构体系丰富多彩。按孔跨布局,可分为独塔双跨式、双塔三跨式和多塔多跨式等;按索面数分为单索面、双索面及三索面;按索面的形状可分式,斜拉桥的结构体系可分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和塔梁墩固结体系等。与其多变的结构体系相对应,斜拉桥的施工方法也是多种多样的。斜拉桥主梁施工一般可采用支架法、顶推法、转体法、悬臂浇注法和悬臂拼装法来进行。在实际工程中,混凝土斜拉桥多采用悬臂浇注法施工,而结合梁斜拉桥和钢箱梁斜拉桥则多采用悬臂拼装法【斜拉桥与一般梁式桥相比,主梁较柔,抗弯能力差,当采用传统挂篮进行悬臂现浇施工时,由于挂篮自重太大,塔、梁和拉索设计由施工内力控制,极不经济。所以,施工中应尽量利用斜拉桥的结构特点,使用前支点牵索式挂篮,由斜拉索和已经浇注梁段共同承担待浇梁段重量,以减轻施工设备重量,充分发挥斜拉索的作用。斜拉桥是世纪年代重新发展起来的一种大跨度桥型。作为一种拉索支承体系桥梁,斜拉桥相比梁式桥具有更大的跨越能力,在技术方案合理的跨为辐射形、竖琴形和扇形;在密索体系的前提下,按塔、梁和墩的相互连接方
径范围内,比悬索桥有更好的经济性。更以其线条纤秀、构造简洁、结构造型丰富多彩、结构受力性能好、抗震能力强及施工方法成熟等特点,在桥梁工程中的应用日益增多,发展很快。世界上的第一座现代化斜拉桥是建成于年的瑞典斯特罗姆松德桥越经塔顶的成组预应力拉索支承,横向有两个垂直的索面,立面上斜拉索布置呈放射形,索塔是有倾斜塔柱的门式框架,底部铰接以便能沿桥的纵向摆动。该桥也是世界上第一座现代化钢结构斜拉桥F湎∈璧男崩髟谥髁翰荒苌置桥墩的区域提供中间弹性支承,由于超静定次数低,结构计算分析简单,成为斜拉桥发展之初被广泛采用的形式。与现代密索体系斜拉桥相比较,由于其斜拉索在主梁上锚固点间距较大,主梁控制截面的弯矩就相应增大,这就要求稀索体系斜拉桥主梁具有较大的刚度,因此,其工程造价较高,没有充分体现出斜拉桥结构上的优越性。世纪中后期,随着科技的迅猛发展,计算机技术在桥梁工程中的应用日益增多,有限元法的出现和电算技术的发展,高强度优质新型建筑材料的大量生产,模型试验技术和预应力混凝土技术的飞速发展,使斜拉桥建造技术有了突破性进展。世纪年代开始出现的密索体系斜拉桥,主梁以受压为主,截面大幅度减小,并且可以换索,避免了稀索体系斜拉桥主梁重且配筋多的缺点。上首创的单索面扇状密索体系斜拉桥,,而且适合于悬臂施工,为其后许多斜拉桥的建设做出了典范。世纪末,尤其是进入世纪以来,随着高强度钢材、钢绞线、高标号混凝土等优质材料的出现,结构分析的不断完善,施工工艺及施工控制技术的日趋成熟,斜拉桥向跨径大、结构柔等方向发展已成为可能,日益成为大跨度桥梁建设的首选桥型