斜拉桥移动支架法施工仿真计算与可靠性分析

论文摘要

近年来的调查研究表明,结构施工过程中由于临时性支撑结构失稳或坍塌造成的工程事故频发,针对临时支撑结构的可靠性研究十分必要。结合桥梁施工控制,针对移动支架法施工斜拉桥,对施工阶段进行了仿真计算与分析,同时对斜拉桥施工期的主梁挠度可靠度和体系可靠度进行了理论与工程应用研究,主要研究内容如下:1)系统的阐述了桥梁结构可靠度计算的相关理论,为移动支架法独塔斜拉桥施工期可靠性研究提供理论基础。2)采用有限元软件MIDAS/civil对移动支架法施工的斜拉桥施工阶段进行了数值模拟。通过施工仿真计算确保施工过程安全和成桥状态符合设计和规范要求。通过本文工程背景斜拉桥的索力、挠度、塔顶纵向偏位及应力应变分析可知,计算结果与实测结果吻合较好,斜拉桥仿真模型计算结果可信。3)混凝土斜拉桥节段施工过程中主梁前端标高(挠度)的控制至关重要。本文从施工控制角度出发,以前端挠度控制为要求,建立了前端挠度极限状态方程,并通过虚拟中间变量法对极限状态曲面进行了重构。同时借助有限元软件对移动支架系统进行空间模拟,计算了支架对主梁前端挠度可靠性的影响。4)在考虑独塔斜拉桥施工期主要构件失效模式的相关性基础上,以施工控制边界条件作为可靠度计算的失效准则。从施工控制角度出发,建立各构件的极限状态方程,对移动支架法斜拉桥施工阶段的体系可靠性进行分析。考虑到体系可靠度计算的复杂性,在一定的原则基础上,对计算模型进行简化,同时运用改进的虚拟变量法,对施工过程中斜拉桥各主要构件极限状态曲面进行重构,并利用窄界限理论对施工阶段结构体系可靠度进行计算。研究了支架对斜拉桥施工阶段体系可靠的影响,进而对施工期的结构安全水平做出概率评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 施工期可靠性研究的必要性
• 1.3 施工期可靠度的研究现状
• 1.4 本文工程背景
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 结构可靠度理论及计算方法
• 2.1 可靠度基本理论
• 2.2 极限状态和极限状态方程
• 2.2.1 极限状态的概念
• 2.2.2 极限状态方程
• 2.3 失效概率和可靠指标
• 2.3.1 失效概率
• 2.3.2 可靠指标
• 2.4 可靠度计算方法
• 2.4.1 中心点法
• 2.4.2 验算点法（JC 法）
• 2.4.3 响应面法
• 2.4.4 Mont Carlo 方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 斜拉桥施工阶段仿真计算与分析
• 3.1 有限元软件 MIDAS/Civil 简介
• 3.2 斜拉桥全桥模拟分析
• 3.2.1 主梁的模拟
• 3.2.2 斜拉索的模拟
• 3.2.3 索塔的模拟
• 3.2.4 边界条件模拟
• 3.2.5 各类荷载作用的模拟
• 3.2.6 收缩徐变的模拟
• 3.3 支架系统模型的建立
• 3.4 流仓大桥施工阶段模拟
• 3.4.1 工程概况
• 3.4.2 主梁施工工序
• 3.4.3 有限元施工阶段模拟
• 3.5 仿真结果分析
• 3.5.1 索力分析
• 3.5.2 挠度分析
• 3.5.3 塔顶纵向偏位分析
• 3.5.4 应力应变分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 施工期主梁前端挠度可靠性分析
• 4.1 前言
• 4.2 挠度极限状态方程的建立
• 4.3 隐式方程显示化与可靠度计算
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 施工期体系可靠度分析
• 5.1 前言
• 5.2 主要失效模式识别
• 5.3 结构体系可靠性的计算方法
• 5.4 移动支架法斜拉桥体系可靠性分析
• 5.4.1 失效准则
• 5.4.2 主要构件的极限状态方程建立
• 5.4.3 体系可靠度计算模型的简化
• 5.4.4 体系可靠度计算与分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录