预应力混凝土矮塔斜拉桥悬臂施工监控研究

论文摘要

矮塔斜拉桥是近30年发展起来的一种新型桥型,具有塔矮、主梁刚度大,斜拉索竖向荷载分担率低的特点。为了确保施工过程结构安全,并实现理想的成桥状态,矮塔斜拉桥施工过程中必须进行监控。施工监控包括各施工阶段的线形、应力等理论参数的计算和现场测量数据的采集分析。桥梁施工过程中根据理论控制参数进行施工,再根据桥梁实际结构状态与理论计算状态的差异对控制参数进行调整,确保实现桥梁的理想成桥状态。为了获取斜拉桥在各个施工阶段的应力及线形状态,采用有限元分析软件Midas Civil对桥梁进行施工阶段仿真计算,并对影响建模计算准确性的因素进行了分析。计算表明,模型中的材料参数、预应力钢束的位置、施工荷载、施工方案对分析结果影响很大,建模时必须确保计算模型与实际结构一致。在南屏大桥监控中,建立了完善的监控体系,以更好的对桥梁施工过程中的线形及应力进行监测。日照温差对桥梁线形和应力都有显著的影响,施工监测时应尽可能回避日照温差影响,可以在早晨或晚上进行测量或施工放样。应力计的读数中包含了混凝土收缩徐变的影响,在数据分析时需将其扣除。可以利用分析模型计算混凝土在应力计埋设位置的收缩徐变值,然后再将其从测量值中扣除,此法是实际操作中很有效的方法。频率法可以很方便的测量索力,但也存在一定误差。矮塔斜拉桥斜拉索倾角较小,垂度影响较大。另一方面,矮塔斜拉桥斜拉索较短,拉索抗弯刚度影响较大。现场测量表明,南南屏大桥前几根短索明显比后几根较长的索测量误差大。采用不同阶次频率迭代的方法,可以很好的避开了抗弯刚度的影响。当斜拉桥线形或应力状态偏离理想状态时,往往需要进行调索。影响矩阵法和无应力索长法是调索计算的重要方法,将两者结合使用,可以很好的满足调索计算的要求。矮塔斜拉桥施工中常出现索道管与斜拉索不对中的情况,这必然影响斜拉索的受力性能和使用寿命。通过对索道管变位因素的分析,建立了索道管定位参数修正公式,保证了索道管位置及角度的准确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 矮塔斜拉桥的产生及发展现状
• 1.2.2 斜拉桥施工控制的研究
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 矮塔斜拉桥的施工监控
• 2.1 引言
• 2.2 矮塔斜拉桥的特点
• 2.3 矮塔斜拉桥监控的影响因素分析
• 2.3.1 计算模型
• 2.3.2 结构参数
• 2.3.3 梁段重量误差
• 2.3.4 温度变化
• 2.3.5 材料收缩、徐变
• 2.3.6 索力及体内预应力
• 2.3.7 施工荷载
• 2.3.8 挂篮定位及变形
• 2.3.9 施工监测
• 2.3.10 施工方案及管理
• 2.4 矮塔斜拉桥施工监控的原则及内容
• 2.4.1 桥梁施工控制方法
• 2.4.2 施工监控的内容
• 2.5 矮塔斜拉桥监控系统
• 2.6 本章小结
• 3 有限元建模
• 3.1 引言
• 3.2 工程背景
• 3.3 施工控制的计算方法
• 3.3.1 正装分析法
• 3.3.2 倒装分析法
• 3.3.3 倒拆—正装计算法
• 3.3.4 无应力状态法
• 3.4 施工控制建模
• 3.4.1 建模参数
• 3.4.2 结构模拟
• 3.4.3 施工阶段划分
• 3.4.4 求解结果
• 3.5 参数识别
• 3.6 本章小结
• 4 应力和温度监测
• 4.1 引言
• 4.2 应力监控
• 4.2.1 应力监测方法
• 4.2.2 应力测点布置
• 4.2.3 应力监测数据分析
• 4.3 温度监控
• 4.3.1 温度影响分析
• 4.3.2 温度监测方法
• 4.4 本章小结
• 5 线形监控
• 5.1 引言
• 5.2 影响主梁线形的因素
• 5.3 立模标高
• 5.4 主梁变形监测方法
• 5.5 索塔线形监测
• 5.5.1 索塔安装定位监控
• 5.5.2 挂索索塔偏位测量
• 5.6 本章小结
• 6 斜拉索索力监控
• 6.1 引言
• 6.2 索力监控的方法
• 6.3 频率法原理及误差分析
• 6.4 索力计算
• 6.4.1 索力优化
• 6.4.2 调索计算
• 6.5 索力监测实施
• 6.6 本章小结
• 7 索道管施工监控
• 7.1 引言
• 7.2 索道管监控的重要性
• 7.3 影响因素
• 7.4 索道管定位参数修正计算
• 7.4.1 竖直角度修正
• 7.4.2 坐标修正
• 7.5 工程实践
• 7.6 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录