曲线连续刚构施工线形控制及空间仿真分析

论文摘要

随着山区高等级公路和城市道路的快速发展,大跨径预应力混凝土曲线连续刚构桥以其能很好地适应地形、地貌的限制,减少道路展现长度,使道路更加平顺、流畅等独特优势在近几年来得到了迅速的发展。由于其出现较晚,采用悬臂施工方法的曲线刚构桥在线形控制上不成熟,对施工阶段空间力学性能缺乏必要认识。本文以饮水沟大桥为背景,利用能够大型空间有限元程序Midas/civl,对高墩大跨径曲线连续刚构施工控制阶段进行仿真模拟;通过模型与实际工程的数据对比分析和对影响曲线梁桥施工监控精度的不可控制因数的计算模拟分析,对不同参数对工程的几何控制和应力控制所造成的影响进行对比分析;并提出结合实际工况根据影响大小对施工监控中模型参数应适时修改的意见。在施工监控部分详细总结了饮水沟桥较为成功的挠度控制及应力控制,针对曲线连续刚构桥梁线形控制(扭转控制、桥墩垂直度控制、轴线线形控制、高程控制)进行总结概括,对线形控制核心内容挂篮施工的全部过程包括:挂篮设计思路、挂篮拼装、挂篮预压、挂篮前移,不同挂篮对于曲线刚构施工的优劣进行了分析概括。对今后的连续刚构施工控制工作具有指导作用。曲线连续刚构桥梁由于存在弯扭耦合作用的影响,受力变形相对于普通连续刚构桥梁更为复杂多变。针对这一问题,以饮水沟大桥模型为依托通过选取不同半径、不同墩高利用空间有限元理论建立仿真模型对曲线梁桥的最大悬臂状态和成桥状态受半径和墩高的影响所造成的力学特性变形进行对比分析概括。对在实际施工监控过程中弯扭耦合作用造成的部分墩顶偏移现象进行分析,并与实际施工过程中的实测值进行对比总结找出一般规律。为今后类似的曲线连续刚构桥梁设计及施工控制提供相应的参考思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 曲线桥的发展
• 1.3 大跨曲弯连续刚构桥空间受力分析及变形研究的意义
• 1.4 大跨弯连续刚构桥空间受力分析及变形研究的发展现状
• 1.5 本文主要研究
• 第二章 桥梁施工控制原理与方法
• 2.1 施工控制的内容
• 2.1.1 几何（变形）控制
• 2.1.2 应力控制
• 2.1.3 稳定控制
• 2.1.4 安全控制
• 2.2 施工控制的方法
• 2.2.1 预测控制法
• 2.2.2 自适应控制法
• 2.2.3 线形回归分析法
• 2.3 监控方法研究评述
• 2.4 桥梁施工控制的常用仪器设备
• 2.5 本章小结
• 第三章 曲线连续刚构现场施工监控与线形控制
• 3.1 依托工程概况
• 3.1.1 工程简介
• 3.1.2 施工方法及控制条件
• 3.2 控制计算模型的建立
• 3.3 施工控制中的主要影响参数因素
• 3.4 设计参数变化对结构挠度和截面应力的影响分析
• 3.4.1 梁段自重误差影响分析
• 3.4.2 结构刚度误差的影响分析
• 3.4.3 预应力损失计算参数误差的影响分析
• 3.4.4 温度的影响分析
• 3.4.5 梁段施工周期的影响分析
• 3.4.6 不同设计参数误差对结构应力、挠度影响程度的综合比较
• 3.5 主梁挠度控制
• 3.5.1 测点布置
• 3.5.2 观测方法
• 3.5.3 挠度控制结果
• 3.6 主梁应力控制
• 3.6.1 测点布置
• 3.6.2 测试仪器
• 3.6.3 测试结果
• 3.7 桥墩位移及其应力控制
• 3.7.1 桥墩概况
• 3.7.2 承台位移观测
• 3.8 轴线线形控制与曲线连续刚构挂篮施工工艺
• 3.8.1 扭转预拱度控制
• 3.8.2 主梁轴线控制
• 3.8.3 墩身垂直度控制
• 3.8.4 现场挂篮施工控制
• 3.9 本章小结
• 第四章 高墩大跨弯刚构桥的空间仿真分析
• 4.1 曲线桥计算理论
• 4.1.1 解析法
• 4.1.2 半解析法
• 4.1.3 数值计算法
• 4.1.4 曲线梁桥的弯扭耦合效应
• 4.2 不同半径对弯连续刚构桥上部结构变形的影响
• 4.2.1 不同半径下的弯连续刚构桥恒载下的竖向挠度（w）分析
• 4.2.2 不同半径下的弯连续刚构桥恒载下的扭转分析
• 4.3 墩高对弯连续刚构桥上部结构变形的影响
• 4.3.1 不同墩高下的弯连续刚构桥恒载下的竖向挠度分析
• 4.3.2 不同墩高下的弯连续刚构桥恒载下的扭转分析
• 4.4 墩顶偏移现象分析
• 4.4.1 墩顶偏移实测与模型理论对比分析
• 4.4.2 不同半径对墩顶偏移的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢