PC系杆拱桥施工过程力学分析与索力监测研究

论文摘要

本文以新建省道S336公路桥为实例,对预应力混凝土系杆拱桥施工过程的力学性能、施工阶段结构暂态稳定性、吊杆索力测试与施工控制等方面作了一定的研究分析。在前人研究的基础上,从系杆拱桥的受力特点及研究现状出发,以自己参与的实际工程—新建省道S336公路桥(PC系杆拱桥)施工监控课题为背景,采用平面有限元分析软件桥梁博士进行施工过程仿真分析,分析施工过程中结构的受力性能,预测施工过程中的应力和变形发展情况,将计算结果与施工控制中的测量结果进行比较分析,给施工过程预拱度的设计提供参考并为施工监控提供理论指导。根据该拱桥的结构特点,采用有限元法对结构进行离散,用空间梁单元模拟系杆、端横梁、中横梁、拱肋、无缝钢管和风撑等构件,用板单元模拟桥面板,用只承受拉力的空间杆单元模拟吊杆预应力束,建立该桥的空间有限元模型。利用桥梁有限元计算程序MIDAS/Civil对该桥在施工过程中的稳定性进行分析,着重对张拉吊杆工况中有无临时横、临时横撑位置以及临时横撑型式等因素对施工阶段暂态拱稳定性的影响规律进行研究,为PC系杆拱桥施工过程的顺利进行提供些理论依据。最后结合本工程吊杆特点(刚性吊杆),建立合理化的有限元模型来模拟吊杆张拉过程,并提出以在千斤顶顶端设置的压力传感器测定张拉力为主,读取钢套管表面设置的外贴钢弦式应变计测点的应变进行校核,实行“双控”的索力监测方法,探寻索力监测效果,为相似工程的施工监控提供了一些可以参考的建议。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 拱桥的发展概述
• 1.2 系杆拱桥的概述
• 1.2.1 系杆拱桥的概念
• 1.2.2 系杆拱桥的发展简史
• 1.2.3 系杆拱桥的特征
• 1.2.4 系杆拱桥的应用与研究现状
• 1.3 桥梁施工监控发展与应用现状
• 1.4 论文的目的及研究的主要内容
• 第二章 有限元方法与桥梁施工控制理论
• 2.1 概述
• 2.2 有限元方法
• 2.3 分析所用有限元软件介绍
• 2.3.1 桥梁博士软件介绍
• 2.3.2 MIDAS/Civil程序简介
• 2.4 桥梁施工控制理论
• 2.4.1 施工控制方法
• 2.4.2 施工控制的内容
• 2.4.3 施工控制流程
• 2.5 本章小结
• 第三章 PC系杆拱桥施工过程力学分析
• 3.1 概述
• 3.2 施工控制中的计算方法
• 3.3 工程概况
• 3.3.1 主桥结构构件的设计概况
• 3.3.2 设计采用的技术标准
• 3.3.3 主要材料
• 3.3.4 上部结构的施工步骤
• 3.4 施工过程仿真分析
• 3.4.1 模型的选取与建立
• 3.4.2 单元的选取及边界条件的模拟
• 3.5 施工过程仿真分析结果
• 3.5.1 施工阶段的划分
• 3.5.2 施工过程内力与应力分析
• 3.5.3 施工过程吊杆索力分析
• 3.5.4 施工过程位移变化分析
• 3.5.5 成桥状态内力与线形分析
• 3.6 模拟计算值与实测值比较分析
• 3.6.1 变形比较分析
• 3.6.2 应力比较分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 新建省道S336公路桥稳定性分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 拱的两类稳定性问题
• 4.1.2 拱桥施工阶段稳定性问题提出
• 4.1.3 稳定性问题计算方法
• 4.1.4 稳定性分析模型的建立
• 4.2 稳定性计算分析
• 4.2.1 施工阶段稳定性分析
• 4.2.2 成桥阶段稳定性分析
• 4.3 施工阶段稳定性影响参数分析
• 4.3.1 施工过程张拉吊杆的影响
• 4.3.2 临时横撑设置位置及型式对施工稳定的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 吊杆施工张拉力控制与索力测试研究
• 5.1 吊杆拉索的张拉控制与计算方法
• 5.1.1 问题的提出
• 5.1.2 吊杆拉索张拉计算方法
• 5.2 本桥拉索施工张拉力计算
• 5.2.1 计算原则
• 5.2.2 吊杆拉索施工张拉力的计算
• 5.3 本桥索力监测
• 5.3.1 本桥吊杆拉索特点
• 5.3.2 本桥索力测试方法
• 5.3.3 测试结果分析与索力控制
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 有待进一步解决的问题
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract