大跨度上承式钢筋混凝土拱桥施工控制与仿真分析

论文摘要

钢筋混凝土箱形拱桥作为传统桥型在已建桥梁中占有很大的比例,而且在未来相当一段时期内,在山区及其他适宜修建拱桥的地区仍然具有一定的竞争力。在钢筋混凝土箱形拱桥的各类施工方法中,拱架分环分段现浇施工方法多用于预制场地受限制之时。而在分环分段现浇施工过程中,已建成节段的线形在后期施工中是不可调节的,为了保证大桥的顺利合拢及成桥线形满足设计要求,同时成桥内力控制在设计容许范围内,必须在桥梁施工过程中进行施工控制工作。钢筋混凝土拱桥的施工监控主要包括结构线形和结构应力两方面,必须进行全面跟踪控制才能使桥梁施工顺利进行,达到设计要求。通过建立大桥仿真分析模型,选择合适的结构设计参数,充分考虑各种影响因素,经计算、监测、回馈及预测才能实现大桥线形和应力的不断调整和控制,达到预定的目标。本文以白孜大桥为工程背景,根据采用无支墩拱式拱架分环分段浇注施工的大跨径上承式钢筋混凝土拱桥的施工控制特点,制定了合理的施工控制方案,建立了全面的监测系统。运用这一监测系统,在施工控制过程中,成功采集了施工过程中结构变位及主要控制截面的应力等数据,在此基础上,根据实测值与理论值差异的分析,对主要结构参数通过最小二乘法进行调整,并应用灰色理论对参数调整后的下一阶段理论值与实际值之间的误差进行预测,使调整后的实测值与理论值进一步吻合。在此基础之上,通过有限元软件及实桥测试数据对施工过程中白孜大桥拱架与拱圈的联合作用行为进行了详细分析。实践表明,本工程的监控是成功的,其采用的理论与方法对钢筋混凝土上承式拱桥施工控制具有较强的实用性。本文的研究工作,将为深入开展同类桥梁的施工控制研究打下一定的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢筋混凝土拱桥
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 钢筋混凝土无铰箱形拱
• 1.1.3 钢筋混凝土拱桥的发展方向
• 1.2 外置支架分环现浇施工
• 1.3 桥梁的施工控制与仿真分析
• 1.3.1 桥梁施工控制的意义
• 1.3.2 外置式拱架分环浇筑施工监控
• 1.3.3 桥梁施工监控与仿真分析
• 1.3.4 桥梁施工监控国内外现状
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 桥梁施工控制方法
• 2.1 施工控制的内容
• 2.2 施工控制的方法
• 2.3 施工控制中的结构仿真分析
• 2.3.1 施工过程模拟分析方法
• 2.3.2 施工控制结构分析方法
• 2.4 影响施工控制效果的因素
• 2.5 状态预测
• 2.5.1 灰色系统理论的基本原理
• 2.5.2 灰色系统预测模型
• 2.5.3 用于状态预测的卡尔曼滤波法
• 2.6 本章小结
• 第3章 桥梁施工控制中的误差分析与参数估计
• 3.1 施工误差分布形态
• 3.2 施工控制中的参数敏感性分析
• 3.3 用于参数识别的最小二乘法
• 3.3.1 最小二乘法
• 3.3.2 桥梁结构参数估计
• 3.3.3 权系数
• 3.4 本章小结
• 第4章 白孜大桥施工控制
• 4.1 工程概况
• 4.2 施工技术方案
• 4.2.1 六四式军用梁
• 4.2.2 缆索吊机布置
• 4.2.3 钢拱架布置
• 4.2.4 拱圈现浇施工安排
• 4.3 施工控制对策
• 4.4 施工控制体系
• 4.5 现场测试体系
• 4.5.1 实际材料的物理力学性能参数
• 4.5.2 实际施工中的荷载参数
• 4.5.3 实际截面几何参数
• 4.5.4 钢拱架整体刚度
• 4.5.5 实际环境参数
• 4.6 实时监测体系
• 4.7 施工控制中的计算预测、误差分析和调整
• 4.7.1 施工进程中的结构实时分析
• 4.7.2 误差分析与调整
• 4.7.3 参数敏感性分析
• 4.8 白孜大桥施工控制结果
• 4.8.1 拱圈线形监控结果
• 4.8.2 应力监控结果
• 4.9 本章小结
• 第5章 白孜大桥施工过程仿真分析
• 5.1 概述
• 5.2 白孜大桥仿真分析
• 5.2.1 仿真模型的建立
• 5.2.2 主要参数取值
• 5.2.3 施工过程模拟
• 5.2.4 最小二乘法应用
• 5.2.5 灰色理论应用
• 5.3 拱圈与拱架联合作用过程研究
• 5.3.1 联合作用起始阶段
• 5.3.2 有限元模拟分析
• 5.3.3 温度的影响
• 5.4 拱圈与拱架联合作用结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目