连续刚构桥梁施工监控及仿真分析

论文摘要

随着交通事业的不断发展,科学技术的不断提高,经常需要在大江、大河、深沟修建更多更大跨径、更为经济合理的大跨径连续刚构桥梁。大桥的建成要经历一个较长而复杂的施工过程,为确保桥梁结构合龙精度、成桥线形和运营一定时间后能达到设计所要求的标高,施工时预测上部结构在每一施工阶段的挠度,并根据实时监测值来分析、指导施工过程中每个阶段的行为,就非常重要。施工过程中,随着悬浇梁段的增加,结构体系不断变化,每一梁段的增加都对现有结构的线形及内力产生一定的影响,种种影响因素将导致施工过程中桥梁线形、内力与理想目标存在一定的偏差,这种偏差积累到一定程度如不及时加以识别和调整,最后使得桥梁线形扭曲、结构失稳,合拢困难,甚至对桥梁结构安全埋下隐患。本文介绍了国内外桥梁工程施工监控发展,对连续刚构桥梁的施工监控的目的,原则和方法进行了基本阐述,最终涪江一桥采用正装分析法进行计算,并分析了桥梁结构状态中的误差影响。文章以合川区涪江一桥工程项目为背景,采用空间有限元方法建立结构分析模型,利用大型有限元软件Midas/Civil对桥梁进行理论计算。根据参数的敏感性分析确定了结构设计参数中的主要设计参数,并根据实际情况调整计算参数、修正理想状态、进行反馈控制分析、预测施工立模标高,以更好的指导施工。针对涪江一桥监控的实施,介绍了测试中所采用的仪器及其原理,详细的分析了应力测试中存在的误差,通过对测试结果中混凝土收缩、徐变应变及温度应变误差的消除,最终得到较为真实的应力值。在线形监测中,利用灰色原理对立模标高进行修正,取得了较好的效果,通过对温度的监测,分析了温度对线形的影响。通过对桥梁施工过程的模拟计算分析,根据涪江一桥监控实测数据与理论计算结果进行对比,分析应力和线形变化情况,严格控制各个控制截面的挠度和应力的发展,最终顺利完成桥梁监控工作。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 连续刚构桥的发展
• 1.1.1 国外的发展
• 1.1.2 国内的发展
• 1.2 连续刚构桥梁的特点及发展趋势
• 1.3 箱梁悬臂施工概述
• 1.4 本文工程背景
• 1.5 本文的研究目的及内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 2 桥梁监控理论与技术
• 2.1 施工监控概述
• 2.1.1 施工控制的发展概况
• 2.1.2 施工监控的必要性
• 2.1.3 施工监控的内容及目标
• 2.1.4 施工监控流程
• 2.2 施工控制方法
• 2.2.1 正装分析法
• 2.2.2 倒装分析法
• 2.2.3 无应力状态法
• 2.3 结构状态误差
• 2.3.1 施工荷载变化
• 2.3.2 结构性能差异
• 2.3.3 周边环境影响
• 2.3.4 计算模型失真
• 2.4 本章小结
• 3 涪江一桥仿真计算
• 3.1 有限元原理
• 3.2 Midas civil 简介
• 3.3 模型的建立
• 3.4 设计参数的识别
• 3.4.1 结构设计参数
• 3.4.2 参数的识别分析
• 3.5 模拟计算结果
• 3.5.1 控制截面应力计算结果
• 3.5.2 变形计算结果
• 3.6 本章小结
• 4 涪江一桥应力监控
• 4.1 传感器的选择
• 4.2 传感器测试原理
• 4.3 断面布置及监测时间
• 4.3.1 桥墩控制截面
• 4.3.2 主梁控制截面
• 4.4 应力测试误差
• 4.4.1 钢弦应变计安装误差
• 4.4.2 混凝土弹性模量误差
• 4.4.3 混凝土应变滞后误差
• 4.4.4 温度影响误差
• 4.4.5 混凝土的徐变与收缩误差
• 4.5 应力监测中的误差消除
• 4.5.1 监测点实际应力
• 4.5.2 徐变应变的分离
• 4.5.3 收缩应变的分离
• 4.5.4 温差引起的误差计算方法
• 4.6 监测结果与分析
• 4.6.1 主墩应力监测结果
• 4.6.2 主梁应力监测结果
• 4.7 本章小结
• 5 涪江一桥线形监控
• 5.1 线形监控方案
• 5.1.1 测试原理
• 5.1.2 测点布置
• 5.1.3 测试时间与项目
• 5.2 灰色理论在线形监测中的应用
• 5.2.1 基本原理
• 5.2.2 桥梁监控中GM（1,1）模型的建立
• 5.2.3 涪江一桥应用实例
• 5.3 温度对线形的影响
• 5.3.1 温度对桥梁轴线的影响
• 5.3.2 温度对悬浇箱梁标高的影响
• 5.3.3 温度影响下的高程变化速度
• 5.4 监测结果与分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录