合江长江一桥施工控制计算与控制措施研究

论文摘要

大跨度钢管混凝土拱桥是一种自架设体系结构,结构的刚度是分阶段逐渐组合而成的,整个施工过程复杂,施工工期长,因此对桥梁施工过程的精确控制是实现设计成桥目标的关键。本文以合江长江一桥为背景,对超大钢管混凝土拱桥施工控制中的结构分析方法、斜拉扣索索力计算、泵送混凝土计算、桥面施工计算、施工控制误差分析、参数敏感性分析与识别、施工控制措施等问题展开研究。主要工作有:①在拱肋吊装阶段,为达到控制精度要求,提出一种以Midas/civil的未知荷载系数求解索力的方法,并用此方法确定出三种索力方案进行比较分析,最终选用最大悬臂前进行一次张拉,合拢时进行部分索力调整的控制方法较为合理。在混凝土灌注阶段的计算中,分析了拱肋应力及线形的变化情况。在桥面系施工计算中,主要分析了吊杆的初拉力及吊杆的下料长度。由于计算精度较高,能直接作为施工控制的依据。②为了减小钢管混凝土拱桥施工过程中的施工控制误差,本文对影响钢管混凝土拱桥施工控制精度的因素进行了误差分析,以最小二乘法原理为基础,推导了根据节点位移测量值进行参数误差识别的基本方程,并将其应用到本桥的施工控制参数估计中。③本文研究了合江长江一桥施工控制的措施,包括拱肋线形的修正、合拢时温度修正、扣塔偏位控制及灌注混凝土过程中索力的影响,并对混凝土泵送顺序进行优化。研究表明:对于合拢温度高于设计基准温度的情况宜采用顶下弦杆与压重相结合的内力调整方案,对于合拢温度低于设计基准温度的情况宜采用拉下弦杆与顶上弦杆相结合的内力调整方案;在管内混凝土灌注过程中索力的微调并不影响成桥后拱肋的线形及内力,所以在混凝土泵送时,扣索保留适当的索力下可不进行调载;在混凝土灌注顺序的研究中,综合考虑施工稳定及对拱肋应力的影响,确定以先外侧后内侧,先下弦后上弦的灌注顺序为最佳。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土拱桥在我国的应用与发展
• 1.1.1 钢管混凝土拱桥在我国的发展
• 1.1.2 钢管混凝土拱桥在我国迅速发展的原因
• 1.2 钢管混凝土拱桥施工过程仿真分析及监测控制的意义
• 1.2.1 施工仿真分析的意义
• 1.2.2 钢管混凝土拱桥施工控制的目的与意义
• 1.3 钢管混凝土拱桥施工控制及计算中存在的问题
• 1.4 本文工程背景
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 钢管混凝土拱桥施工控制计算基本理论
• 2.1 桥梁结构有限元的一般分析
• 2.1.1 有限元法的一般计算步骤
• 2.1.2 索单元的处理
• 2.1.3 千斤顶的模拟和初始索长的确定
• 2.2 激活、钝化和切线拼装技术在施工仿真中的应用
• 2.2.1 激活和钝化技术简介
• 2.2.2 赋予新激活的构件初始切向位移
• 2.3 合江长江一桥施工控制计算的难点
• 2.4 合江长江一桥施工控制计算的方法
• 2.4.1 正装计算法
• 2.4.2 倒拆计算法
• 2.4.3 本桥采用的计算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 合江长江一桥施工控制计算与结果分析
• 3.1 施工过程有限元模拟
• 3.1.1 单元类型及边界条件
• 3.1.2 钢管混凝土组合截面的处理
• 3.1.3 施工仿真精度及工况划分
• 3.2 合江长江一桥拱肋吊装控制计算
• 3.2.1 扣索索力计算常用方法及评述
• 3.2.2 索力优化的未知荷载系数法
• 3.2.3 合理的成拱状态
• 3.2.4 优化参数选择与模型处理
• 3.2.5 临时索对预抬高的影响
• 3.2.6 优化结果及索力方案比选分析
• 3.3 合江长江一桥管内混凝土灌注计算
• 3.3.1 灌注过程中变形结果分析
• 3.3.2 灌注过程中内力与应力结果分析
• 3.4 合江长江一桥桥面施工控制计算
• 3.4.1 吊杆力的计算
• 3.4.2 吊杆下料长度
• 3.5 成桥状态应力与线形分析
• 3.5.1 施工全过程关键截面内力与应力变化趋势
• 3.5.2 成桥内力与应力结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 参数敏感性分析与参数预识别
• 4.1 结构状态偏差产生的原因
• 4.1.1 设计参数误差
• 4.1.2 测量误差
• 4.1.3 结构分析模型误差
• 4.2 参数敏感性分析方法
• 4.3 合江长江一桥参数敏感性分析
• 4.3.1 温度效应的影响
• 4.3.2 施工阶段结构设计参数的影响
• 4.4 参数识别方法
• 4.5 合江长江一桥参数预识别
• 4.6 本章小结
• 第五章 合江长江一桥施工控制措施研究
• 5.1 空钢管吊装控制措施
• 5.1.1 拱肋吊装程序及定位标高
• 5.1.2 吊装过程中拱肋标高的调整
• 5.1.3 吊装过程中拱肋横向偏位调整
• 5.2 空钢管合拢控制技术
• 5.2.1 合拢控制方法
• 5.2.2 合拢温度修正措施
• 5.3 灌注管内混凝土施工控制研究
• 5.3.1 灌注管内混凝土施工控制措施
• 5.3.2 灌注砼过程中索力的影响
• 5.3.3 拱肋钢管混凝土灌注方案比选
• 5.4 其它控制研究
• 5.4.1 扣塔偏位的控制
• 5.4.2 吊杆力的调整
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文取得的主要成果
• 6.2 存在的问题及今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果