高墩大跨度连续刚构桥的施工控制及高墩的稳定分析

论文摘要

大跨度预应力混凝土连续梁刚构桥作为一种新型结构,以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特的优势在近年来得到了迅速的发展。自1988以来,我国已经修建了大量的连续刚构桥,跨度也已达到270m(虎门大桥辅航道桥),取得了举世瞩目的成就。连续梁刚构桥跨度越大、墩越高,其施工的难度也越大。对高墩大跨度预应力混凝土连续刚构桥实施施工过程的控制,以及高墩在施工阶段的稳定分析,是确保施工质量和安全的重要环节,也是确保成桥状态符合设计要求的重要措施。本文结合贵州省崇遵高速公路两岔河特大桥的修建,对施工过程进行仿真分析,通过分析理论计算与施工实际情况间的差异,确定了以结构参数调整、计算数据修正、反馈控制分析为主要内容的控制方案,采用自适应控制的方法对大桥的施工过程进行预测控制,通过前进分析和倒退分析对施工状态进行更新,并提出合理的预抛高值指导施工,取得了良好的控制成果。桥梁结构的稳定性是关系其安全的主要问题之一,尤其是一些跨越沟谷的大跨度桥梁,墩柱的高度可达到一两百米以上,在施工过程中,墩柱的稳定性就显得尤为重要和突出,为确保桥梁施工过程中墩柱的安全,防止施工过程中桥墩因失稳而出现突然性坍塌事故的发生,施工阶段专门针对高墩进行施工阶段的稳定分析极有必要。本文以两岔河特大桥的2号墩为背景,使用有限元程序MIDAS及ANSYS,按第一类稳定问题的线性有限元分析方法对墩柱进行了简单的稳定分析,分析表明墩柱在施工阶段的几种不利荷载组合作用下的强度和稳定性均满足施工安全的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 连续刚构桥概述
• 1.2 高墩大跨连续刚构桥施工监控的重要性和特点
• 1.3 桥梁施工控制技术的发展
• 1.4 高墩大跨刚构桥梁稳定性研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 施工控制理论
• 2.1 施工控制计算方法
• 2.1.1 正装分析法
• 2.1.2 倒装分析法
• 2.1.3 倒装计算法中混凝土收缩、徐变分析
• 2.2 参数识别法
• 2.3 连续梁桥的灰色预测控制理论
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 灰色系统基本理论
• 2.3.3 灰色系统灰色系统预测模型
• 第3章 连续刚构桥的施工控制内容
• 3.1 施工控制的内容
• 3.1.1 线形控制
• 3.1.2 应力控制
• 3.1.3 稳定控制
• 3.1.4 安全控制
• 3.2 施工控制的方法
• 3.2.1 开环控制
• 3.2.2 反馈控制
• 3.3 影响施工控制效果的因素
• 第4章 两岔河特大桥的施工监测
• 4.1 工程概况
• 4.2 实际施工中的材料物理力学性能参数
• 4.2.1 混凝土的容重、弹性模量
• 4.2.2 预应力钢绞线的弹性模量和抗拉强度
• 4.2.3 混凝土的收缩、徐变系数
• 4.2.4 实际施工中的荷载参数
• 4.2.4.1 主梁恒载
• 4.2.4.2 施工荷载
• 4.3 实际施工中的截面几何参数
• 4.4 施工控制中的实时测量
• 4.4.1 建立实时测量体系及其信息传递体系
• 4.4.2 物理测量
• 4.4.3 挠度测试
• 4.4.4 应力测试
• 4.5 主梁结构部分设计参数的测定
• 4.5.1 混凝土弹性模量及容重
• 4.5.2 预应力孔道摩阻损失
• 4.5.3 挂篮的变形刚度
• 4.5.4 桥梁施工临时荷载
• 第5章 两岔河特大桥的施工监控实例分析
• 5.1 施工监控中的结构计算分析
• 5.1.1 施工阶段的分析方法概述
• 5.1.2 平面刚架有限单元法的基本步骤
• 5.1.3 两岔河大桥施工控制计算模型
• 5.1.4 计算模型参数的调整
• 5.1.5 荷载的处理和施加
• 5.1.6 计算模型中施工阶段的定义
• 5.2 悬臂施工阶段线形控制
• 5.2.1 理论立模标高的确定
• 5.2.2 悬臂梁端立模标高的预测分析
• 5.2.3 悬臂施工阶段线形控制结果
• 5.4 应力监控
• 5.4.1 应力测试
• 5.4.2 应力测试数据分析
• 5.4.3 应力监控结果
• 第6章 桥梁结构的稳定问题
• 6.1 概述
• 6.1.1 稳定理论的发展
• 6.1.2 两类稳定问题
• 6.2 稳定问题的分析方法
• 6.2.1 稳定问题分析的解析法
• 6.2.2 稳定问题的有限元法
• 第7章 成桥全过程稳定性分析
• 7.1 墩、柱的的稳定分析
• 7.1.1 压（压弯）杆的一般稳定微分方程
• 7.1.2 施工阶段的临界力计算
• 7.1.3 全桥稳定性分析
• 7.2 全桥稳定验算实例分析
• 7.2.1 计算工况
• 7.2.2 计算方法
• 7.3 施工中的稳定验算实例分析
• 7.3.1 高墩自体工况稳定性
• 7.3.2 最大悬臂工况稳定性
• 7.3.3 全桥合拢工况稳定性
• 7.3.4 二期恒载完成工况稳定性
• 7.3.5 全桥通车运营工况稳定性
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目