大跨度斜拉桥施工控制和塔梁同步施工方法

论文摘要

斜拉桥以其外观、受力性能、跨越能力与经济性上的优越性成为当今大跨度桥梁的主要桥型之一。未来的结构更纤细,更轻巧,给施工带来的难度更大,因此,对大跨度桥梁施工控制系统的研究具有重要的实用价值。目前的施工监控是采用平面杆系的有限元法,本文以国内在建的一座斜拉桥为工程实例,对斜拉桥结构进行了理论分析,并且将自适应控制方法应用于实际施工控制当中,解决了一系列在实践中遇到的问题,并且提出了塔梁同步施工的方法。根据斜拉桥结构设计原理以及悬臂施工方法的特点,采用前进分析方法模拟每一阶段施工状态,在此过程中计入几何非线性影响因素。斜拉桥自适应控制方法目前被认为是最好的斜拉桥施工控制办法,本文从自适应控制系统的原理、内容、流程进行了全面的分析并且综合最小弯曲能量法和应力平衡法确定合理成桥状态。介绍了斜拉桥初拉力和中间索力的确定方法,为斜拉桥的施工控制提供了理论依据。本文详细介绍了在斜拉桥监控实践中遇到的问题,提出了在监控中立模标高的修正方法。对于施工中设计斜拉索无应力长度偏长的现象进行了分析,提出了与其对应的要素和修正方法,对于斜拉索导管的安装角度也提出了相应计算方法。施工监控中往往会碰到用钢弦式应变计测量的结果计算应力偏大的情况,从其中的影响因素出发,尽量消除非应力应变,并且将应变实测值分为弹性应变和徐变两部分进行计算。本文提出了在大桥边跨和主跨使用挂篮合拢的方法,具有实际参考价值。探讨了塔梁同步施工的斜拉桥施工方法。塔梁同步施工优点明显:缩短了工期,节约了成本,方案经济。但是塔梁同步施工也存在着许多难点,关键就是如何控制主塔偏位,同步具体方案的制定。本文从塔梁同步施工方法和传统的先塔后梁的施工方法对比出发,对影响塔梁同步施工的因素进行了分析,其中对最敏感的不平衡荷载进行了定量计算,得出了控制界限,并且提出了塔梁同步施工的控制要点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 斜拉桥发展概述
• 1.1.1 斜拉桥简介
• 1.1.2 世界斜拉桥发展史
• 1.1.3 中国斜拉桥发展史
• 1.1.4 斜拉桥发展前景
• 1.2 斜拉桥施工控制发展概述
• 1.2.1 斜拉桥施工控制的重要性和发展情况
• 1.2.2 斜拉桥施工控制的内容、方法和发展
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 斜拉桥结构分析理论
• 2.1 斜拉桥受力特点
• 2.1.1 斜拉桥结构受力特点概述
• 2.1.2 斜拉桥施工阶段受力特点
• 2.2 斜拉桥的几何非线性分析理论
• 2.2.1 拉索自重引起的非线性效应
• 2.2.2 轴向力与弯矩相互影响效应（梁柱效应）
• 2.2.3 结构大位移效应
• 2.3 几何非线性有限元方程的数值解法
• 2.3.1 荷载增量法
• 2.3.2 迭代法
• 2.3.3 混合法
• 2.4 本章小结
• 第三章 斜拉桥施工控制系统
• 3.1 概述
• 3.1.1 影响斜拉桥梁施工控制的因素
• 3.2 斜拉桥的自适应控制
• 3.2.1 自适应施工控制原理
• 3.2.2 自适应施工控制系统内容
• 3.2.3 自适应施工控制系统运行过程
• 3.2.4 自适应施工控制系统框图
• 3.3 斜拉桥合理成桥状态的确定
• 3.3.1 确定合理成桥状态方法的分类
• 3.3.2 成桥合理索力确定的原则
• 3.3.3 综合最小弯曲能量法和应力平衡法确定成桥状态
• 3.4 斜拉桥合理施工状态的确定
• 3.4.1 斜拉索初拉力的确定
• 3.4.2 采用前支点挂篮悬臂浇筑的中间索力的确定
• 3.5 本章小结
• 第四章 重庆长寿长江大桥施工控制实例
• 4.1 长寿长江大桥模型的建立
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 结构的模拟
• 4.2 主梁施工过程控制
• 4.2.1 重庆长寿长江公路大桥的标高控制
• 4.2.2 重庆长寿长江公路大桥的应力控制
• 4.2.3 重庆长寿长江公路大桥斜拉索的控制
• 4.3 边跨合拢控制
• 4.4 本章小结
• 第五章 塔梁同步施工方法的探讨
• 5.1 概述
• 5.2 影响塔梁同步施工控制的因素
• 5.3 塔梁施工方法的可行性分析
• 5.4 施工过程中的不平衡荷载的影响计算
• 5.5 施工过程中的不平衡荷载的控制和限值
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 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