多跨矮塔斜拉桥合拢方案与施工控制研究

论文摘要

矮塔斜拉桥是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种新桥型,施工技术要求高,该种桥形虽然起步比较晚,但其存在诸多优点,从而发展很快。由于矮塔斜拉桥结构体系复杂且为高次超静定,因此施工过程很复杂。结构的内力状态和线形随着施工阶段不断变化,对其进行有效的施工控制,可以更好地保证施工过程的安全和结构恒载内力及结构线形符合设计要求,通过修正各种影响成桥目标的参数误差,使得结构内力和线形符合设计要求。合拢方案对矮塔斜拉桥成桥状态的受力有直接的影响,对于多跨矮塔斜拉桥合拢方案尤为重要。本文以西江桥为工程背景,建立有限元计算模型,主要对其进行一下内容的研究:(1)简要地阐述了矮塔斜拉桥的起源、国内外的发展状况、矮塔斜拉桥结构和受力特点以及矮塔斜拉桥在发展过程中存在的一些问题。对矮塔斜拉桥施工控制进行概述。(2)拟定三种合拢方案,建立西江特大桥的有限元计算模型,通过试算的方法确定三种合拢顺序对应的顶推力和不平衡配重,以及分析对比加顶推力和不加顶推力的结构内力。(3)分析对比三种合拢方案在二期恒载后和成桥五年后结构挠度和应力状况,从而得到相对比较合理的合拢顺序。然后选择其中一种最优的合拢顺序,对薄壁双支墩进行弹塑性分析。(4)对大跨度桥施工过程中主要结构影响参数:包括主梁容重、斜拉索张拉力、结构刚度和预应力损失等做出敏感性分析,得到其对成桥状态下主梁线形的影响和主要设计参数与次要设计参数,且用数学方法(正交试验设计方法)再加以论证。得到的结论可以为同类型桥提供设计和施工方面的参考。利用Midas/civil模型,分析了局部温差与整体温差对合拢前施工阶段悬臂结构的影响。(5)介绍了现阶段状态预测方法,利用最小二乘法对主要设计参数进行参数识别。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 矮塔斜拉桥的起源与称谓
• 1.2 国内外矮塔斜拉桥的发展
• 1.2.1 国外矮塔斜拉桥的发展
• 1.2.2 国内矮塔斜拉桥的发展
• 1.3 矮塔斜拉桥结构和受力特点
• 1.3.1 矮塔斜拉桥的结构特点
• 1.3.2 矮塔斜拉桥的受力特点
• 1.3.3 矮塔斜拉桥的优越性与使用范围
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 矮塔斜拉桥施工控制概述
• 2.1 施工控制的目标和内容
• 2.1.1 施工控制的目标
• 2.1.2 施工控制的主要工作内容
• 2.2 施工监控方案与施工监控工作要求
• 2.2.1 施工监控方案
• 2.2.2 施工监控工作要求
• 2.3 施工监控主要工作内容
• 2.3.1 理论计算
• 2.3.2 施工过程结构变位、应力应变、索力和温度观测
• 2.3.3 每个阶段测量项目
• 2.4 对未来梁段设计参数误差进行预测
• 2.5 控制手段和控制方法
• 2.5.1 控制手段
• 2.5.2 控制方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 矮塔斜拉桥合拢方案研究
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 技术标准
• 3.1.2 主要材料
• 3.2 西江特大桥有限元模型的建立
• 3.2.1 计算程序的介绍
• 3.2.2 程序中参数的选取
• 3.2.3 施工工况顺序
• 3.3 三种合拢方案的确定
• 3.3.1 合拢方案的确定
• 3.3.2 方案Ⅰ顶推力的确定
• 3.3.3 顶推力对墩底应力影响
• 3.3.4 墩顶偏位比较分析
• 3.4 合拢方案分析
• 3.4.1 主梁应力比较
• 3.4.2 墩身应力比较
• 3.4.3 主梁竖向位移比较
• 3.4.4 塔顶水平位移比较
• 3.4.5 索力变化值比较
• 3.5 薄壁双支墩的弹塑性分析
• 3.6 结语
• 第四章 大跨度桥梁参数敏感性分析与识别
• 4.1 影响桥梁施工控制的因素
• 4.2 结构参数敏感性分析
• 4.2.1 混凝土容重误差对计算的影响
• 4.2.2 主梁弹性模量误差对计算的影响
• 4.2.3 斜拉索张拉力误差对计算的影响
• 4.2.4 预加力误差对计算影响
• 4.2.5 各种参数误差对计算影响的比较
• 4.2.6 正交试验设计方法在参数敏感性分析中的运用
• 4.3 温度变化对合拢前施工阶段悬臂结构的影响
• 4.3.1 局部温差对结构受力的影响
• 4.3.2 年降温对结构受力的影响
• 4.4 参数识别
• 4.4.1 现阶段状态预测方法
• 4.4.2 基本最小二乘法
• 4.4.3 最小二乘法在大跨度桥梁施工控制中的应用
• 4.4.4 最小二乘法在实际工程中的应用
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录