预应力混凝土连续梁桥悬浇施工控制研究与实践

论文摘要

大跨预应力混凝土连续梁桥施工广泛采用悬臂挂篮法,这种无支架、无障碍的施工方法适用于通航河流、深山峡谷和城市等环境。由于结构需要从悬臂体系转换为连续体系,这导致了主梁复杂的内力以及位移变化。为确保最终的成桥线形,必须进行施工力学分析和挠度预测控制。本文首先研究了悬臂施工的力学原理。对这一时变力学过程中悬臂阶段、落梁、体系转换等阶段的结构内力和位移变化进行了探讨,并对如何模拟各种墩梁固结方式、施工荷载进行了阐述。然后采用MIDAS/Civil对通湖大桥进行仿真分析,得出各个施工阶段梁段的挠度以及关键截而的应力,总结主梁挠度变形的趋势和变化规律,并将仿真计算结果应用于实际标高控制中。监控工作的重点是线形控制,主要工作是线形监测和预拱度设置。针对施工人员对预拱度设置原理不明、各种标高概念模糊等问题,仔细研究了预拱度的设置原理。我们将预拱度分为两部分,施工预拱度和成桥预拱度,介绍了成桥预拱度的设置中存在的不同观点,分析了施工人员常采用的经验曲线分配法的合理性。实际施二工预拱度采用了有限元计算的结果设置,并调整误差；成桥预拱度在混凝土后期徐变和活载变形计算基础上,以有限元计算的结果按曲线分配,并考虑增设一定的预留预拱度。分析桥梁设计标高、竣：工标高、立模标高之间的关系后,建议使用竣工标高作为交工验收和检验线形质量的依据。由于卡尔曼滤波法、灰色理论等预测调整预拱度方法过于理论,具体操作困难,在实际监阶控中采用误差逐项消除的方法对理论计算预拱度进行调整：采用曲线拟合主梁挠度,从总挠度中剥离出挂篮变形的真实值；采用统计数据对预应力束张拉效应作调整；利用相对高差法来避免温度荷载对立模的影响等。最后,结合通湖大桥的监控实践,针对监控理论探索多,而具体指导施工的实操技术不是十分明确的问题,总结提出一套程序化悬浇施工监控的实操方法,明确各阶段施工控制的关键点,提高测试精度和监测效率,以最小的工作量获得最佳的监测效果。经过实践检验,主梁的阶段挠度、累计挠度实测与理论基本吻合。最终主梁顺利合拢,底板线形光滑平顺,研究内容可为类似悬浇施工监控作参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 连续梁桥悬浇施工发展概况
• 1.2 悬浇施工法概述
• 1.3 悬浇施工控制发展现状
• 1.3.1 施工控制的目的
• 1.3.2 施工监控的特点
• 1.3.3 施工监控的现状
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第2章 悬浇施工连续梁桥的力学原理
• 2.1 施工力学的一般理论
• 2.2 悬浇施工力学分析
• 2.2.1 悬浇施工工艺
• 2.2.2 悬浇施工模拟假定
• 2.2.2.1 临时固结的模拟
• 2.2.2.2 施工荷载模拟
• 2.2.2.3 边跨合龙模拟
• 2.2.3 悬浇施力学计算方法
• 2.2.3.1 悬浇节段力学分析
• 2.2.3.2 体系转换力学分析
• 2.2.3.3 落梁（拆除临时固结）的力学分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 悬臂施工控制内容和方法
• 3.1 施工控制的内容
• 3.1.1 施工控制的影响因素
• 3.1.2 施工控制的主要内容
• 3.2 施工控制方法
• 3.3 有限元计算方法
• 3.4 施工预拱度的设置原理
• 3.5 本章小结
• 第4章 通湖大桥施工控制计算
• 4.1 工程概况
• 4.2 计算模型
• 4.3 竖向线形计算
• 4.3.1 施工各阶段主梁线形变化
• 4.3.2 最大悬臂状态的变形分析
• 4.3.2.1 累计节点位移分析
• 4.3.2.2 各施工步骤对节点阶段位移的影响
• 4.3.3 合拢及运营阶段各节点位移
• 4.3.4 位移的影响因素分析
• 4.3.4.1 计算参数分析
• 4.3.4.2 温度效应影响分析
• 4.3.4.3 徐变分析综述
• 4.4 应力计算结果
• 4.5 立模标高分析
• 4.5.1 各种标高的概念
• 4.5.2 预拱度和立模标高的确定
• 4.6 本章小节
• 第5章 通湖大桥施工监控过程和结果分析
• 5.1 通湖大桥施工监测的实施
• 5.1.1 监测内容
• 5.1.2 挠度监测的实施
• 5.1.2.1 主梁挠度测点布置和观测
• 5.1.2.2 墩柱沉降观测和挂篮试验
• 5.1.3 预拱度的计算误差识别与修正
• 5.1.3.1 挂篮挠度变形修正
• 5.1.3.2 预应力钢束张拉效应修正
• 5.1.3.3 消除温度变化对挠度和预拱度的影响
• 5.1.3.4 立模标高的突变及处理
• 5.1.4 应力监测的实施
• 5.1.5 温度监测的实施
• 5.2 线形监测结果分析
• 5.2.1 梁体阶段挠度分析
• 5.2.1.1 混凝土浇注引起的主梁阶段挠度
• 5.2.1.2 张拉预应力引起的主梁阶段挠度
• 5.2.1.3 边跨合拢引起的梁体阶段挠度
• 5.2.1.4 落梁引起主梁的阶段位移
• 5.2.1.5 中跨合拢引起主梁阶段位移
• 5.2.2 主梁累计位移分析
• 5.2.2.1 悬臂施工阶段梁体累积挠度
• 5.2.2.2 边跨合拢后梁体累积挠度
• 5.2.2.3 中跨合拢后梁体累积挠度
• 5.2.3 全桥合拢后线形监控结果分析
• 5.3 应力监测结果分析
• 5.4 实践经验与临控程序化
• 5.4.1 准备工作
• 5.4.1.1 各方资料交流与协同
• 5.4.1.2 监控设备准备
• 5.4.2 模拟分析
• 5.4.3 悬臂施工监测
• 5.4.3.1 挂篮预压荷载试验
• 5.4.3.2 高程监测
• 5.4.3.3 应力监测
• 5.4.3.4 其他监测
• 5.4.4 合拢段监测
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 悬浇施工力学原理与仿真总结
• 6.2 施工监控总结
• 6.3 创新点
• 6.4 进一步研究工作
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与参加科研项目
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 施工现场图片
• 附录B 国内外规范K、μ取值对比
• 附录C 主梁各控制节点累计挠度表