无风撑钢筋混凝土拱桥有限元分析与施工监控

论文摘要

最近几年来，无风撑拱桥因其线条流畅美观、视野开阔通透而倍受桥梁工程界的关注。施工过程中，因该类拱桥的横向刚度相对较小，稳定控制就同拱桥的线形控制和内力控制摆到了同等重要的地位。本文以湖北恩施市凤凰大桥主桥为工程背景，首先简要介绍了该桥的工程概况和施工技术，然后应用有限元方法对拱桥施工过程中结构的变形、应力和稳定性进行了仿真计算分析与研究工作，在此基础上制定了详细的拱桥施工监控方案，最后对拱桥的监测数据进行了整理和误差分析，分析结论表明了凤凰大桥施工控制取得了圆满成功。具体工作内容如下：1．应用桥梁通用有限元软件MIDAS／Civil建立全桥三维有限元模型，在考虑温度升降、混凝土时间效应和收缩徐变等因素的影响基础上按照施工顺序对拱肋施工阶段进行线弹性模拟计算，得出合理结果，同时分析了少支架桅杆吊装拱肋施工方案的可行性，为大桥的施工控制提供了可靠的理论数据。2．通过对拱桥的几何非线性分析计算，得出了几何非线性对拱肋1／4跨节段的内力和变形的影响程度最大的结论，并指出增大拱圈的截面刚度是减少几何非线性影响的主要途径。3．通过对实测线形和应力数据的整理与误差分析，使实测线形和应力更接近于结构实际受力状态，从而为结构的线形和应力分析、施工方案变更和施工质量评价提供了依据。4．在第一类稳定方面，本文利用MIDAS计算出了凤凰大桥各工况荷载作用下成桥和部分施工阶段的失稳系数，并根据本桥的特点，对影响该类桥型稳定性的参数尤其是风荷载的作用进行了分析，给出各参数对该类无风撑拱桥稳定性的影响趋势，对以后同类桥型的工程设计有指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无风撑拱桥的发展概况
• 1.2 拱桥施工方法概述
• 1.3 桥梁施工监控的现状和意义
• 1.3.1 国外发展状况
• 1.3.2 国内发展状况
• 1.4 拱桥施工控制所面临的问题
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 凤凰大桥施工监控监测
• 2.1 凤凰大桥工程概况
• 2.1.1 拱桥结构概述
• 2.1.2 施工技术要点
• 2.2 拱桥施工控制目的、原则与方法
• 2.2.1 施工控制目的
• 2.2.2 施工控制基本原则
• 2.2.3 施工控制基本方法
• 2.3 拱桥施工控制系统
• 2.3.1 施工控制组织系统
• 2.3.2 监控信息传递机制
• 2.4 凤凰大桥施工控制的主要内容
• 2.5 施工控制具体实施方案
• 2.5.1 变形控制
• 2.5.2 应变监测
• 2.5.3 稳定控制
• 2.6 本章小结
• 第3章 拱桥施工阶段静力有限元分析
• 3.1 施工控制仿真分析方法
• 3.2 施工控制仿真分析要点
• 3.2.1 温差影响
• 3.2.2 混凝土收缩、徐变和强度增长的影响
• 3.3 凤凰大桥施工阶段静力分析
• 3.3.1 有限元模型的建立
• 3.3.2 施工阶段的划分
• 3.3.3 桅杆吊装拱肋方案验算
• 3.3.4 变形分析
• 3.3.5 应力分析
• 3.3.6 混凝土应力误差分析
• 3.3.7 几何非线性影响分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 无风撑拱桥稳定性分析与研究
• 4.1 结构稳定性概述
• 4.1.1 拱桥稳定性的基本概念
• 4.1.2 稳定问题求解方法
• 4.1.3 线性屈曲模态计算
• 4.2 凤凰大桥有限元稳定性分析
• 4.2.1 拱肋施工阶段稳定性分析
• 4.2.2 拱肋后续阶段稳定性分析
• 4.3 稳定性的参数研究
• 4.3.1 主拱肋刚度的影响
• 4.3.2 横撑布置位置与刚度的影响
• 4.3.3 宽跨比与矢跨比的影响
• 4.3.4 吊杆刚度与非保向力的影响
• 4.3.5 横向风荷载的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文的结论
• 5.2 对本课题研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录