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大跨度预应力混凝土连续刚构桥的结构仿真分析

作　者: 欧阳坚
导　师: 熊进刚；吴宝诗
学　校: 南昌大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 大跨径连续刚构桥泰和赣江大桥结构分析抗震分析跨中下挠措施研究施工监测与监控
分类号: U448.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

预应力混凝土连续刚构桥由于其跨越能力较大、行车平顺、结构用材比较合理等特点在大跨径梁式桥中引起了更多的关注。本文首先回顾了连续刚构桥的发展历史、施工工艺、结构特点及发展趋势,同时对连续刚构桥施工控制的分析方法和意义进行了阐述。连续刚构体系是一种复杂的空间受力体系,通常采用有限单元法进行分析。本文通过建立合理的有限元分析计算模型,运用平面杆件有限元程序,对泰和赣江特大桥进行结构仿真分析。通过对预应力混凝土刚构桥的施工过程的模拟计算分析,计算结构的施工过程受力、变形及立模标高控制值,为大桥施工监控提供一整套理论数据,以正确指导施工,确保大桥监控的顺利实施。地震是一种破坏性非常严重的灾害,对特殊结构物采取一定抗震措施是十分重要的。本文对泰和赣江大桥结构抗震作了具体的计算和分析,采用子空间迭代法进行动力特征值分析和反应谱振动分析,结果表明结构体系是稳定的。目前国内外一些大跨径预应力砼连续刚构桥(尤其是主跨大于150米)出现的主要病害之一就是主梁的跨中下挠问题。为延长本桥使用寿命,针对桥梁跨中长期下挠问题进行了原因分析,提出了采用“恒载零弯矩及零挠度”的设计理念、改变梁高控制跨中挠度的措施以及主跨跨中引入体外束减少运营阶段活载和后期砼收缩徐变挠度的措施。大跨度连续刚构桥常常采用悬臂现浇法施工,在施工过程中桥梁的线形受到很多确定的不确定因素的影响,如设计计算模型、材料的物理及力学性能、施工精度、施工荷载、大气温度等,在理想状态与实际状态之间总是存在着差异。通过对本桥施工期间的主墩变位(垂直度)和墩台沉降、主梁应力与线形、预应力混凝土结构应力应变及施工温度等内容进行现场监测与监控,监控结果表明施工过程中的受力和位移状态始终处于安全的可控状态,施工控制达到预期要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-17
  1.1 连续刚构桥概述  9-14
    1.1.1 连续刚构桥的发展概况  9-13
    1.1.2 连续刚构桥的结构特点及发展趋势  13-14
  1.2 连续刚构桥施工工艺  14-15
    1.2.1 桥梁施工方法回顾  14
    1.2.2 悬臂浇筑施工工艺  14-15
    1.2.3 施工控制的分析方法和意义  15
  1.3 本文研究的主要内容  15-17
    1.3.1 对泰和赣江特大桥的结构仿真分析与计算  15-16
    1.3.2 抗震分析  16
    1.3.3 对大跨径连续刚构桥控制长期下挠的措施  16
    1.3.4 对泰和赣江特大桥进行施工监测、监控  16-17
第2章泰和赣江特大桥的结构仿真分析与计算  17-36
  2.1 工程概况  17-18
  2.2 主桥设计  18-22
    2.2.1 上部构造  18-19
    2.2.2 预应力设计  19-20
    2.2.3 下部构造和桥面系  20-22
  2.3 结构仿真分析  22-36
    2.3.1 主要参数选取  22-23
    2.3.2 下部构造的模拟  23-26
    2.3.3 施工流程描述  26
    2.3.4 计算模型的建立  26-30
    2.3.5 计算结果与结论  30-36
第3章抗震分析  36-54
  3.1 桥梁地震反应分析方法  36-41
    3.1.1 静力法或地震系数法  36
    3.1.2 反应谱理论  36-39
    3.1.3 时程分析法  39-40
    3.1.4 随机振动法  40-41
  3.2 分析模型  41-43
    3.2.1 抗震设防目标及标准  41
    3.2.2 场地  41
    3.2.3 地震作用  41-42
    3.2.4 抗震分析  42-43
  3.3 振型分析  43-46
  3.4 反应谱分析  46-49
  3.5 时程分析  49-53
    3.5.1 内力包络  49-53
    3.5.2 效应时程  53
  3.6 结论  53-54
第4章长期下挠的控制措施  54-62
  4.1 跨中下挠现状原因分析  54-55
    4.1.1 对混凝土徐变的影响程度严重性和长期性估计不足  54
    4.1.2 计算模式存在问题，有待进一步改进  54
    4.1.3 剪切变形及剪力滞效应考虑不足  54-55
    4.1.4 混凝土构件的疲劳问题  55
    4.1.5 设计缺乏主动的控制桥梁恒载下挠值的意识  55
    4.1.6 梁体开裂，挠度增大  55
  4.2 控制跨中挠度的措施研究  55-62
    4.2.1 改变梁高控制跨中挠度的措施研究  55-56
    4.2.2 “恒载零弯矩及零挠度”设计理念的采用及措施研究  56-59
    4.2.3 本桥采用的控制措施  59-62
第5章施工控制与监测  62-76
  5.1 施工监测与监控的对象和内容  62-66
    5.1.1 应力监测  62-65
    5.1.2 变形监测  65-66
    5.1.3 温度监测  66
  5.2 施工监测与监控结果与结论  66-76
    5.2.1 施工监测与监控结果  66-75
    5.2.2 施工监测与监控结论  75-76
第6章结论与展望  76-77
  6.1 结论  76
  6.2 下一步工作  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-84
攻读学位期间的研究成果  84

大跨度预应力混凝土连续刚构桥的结构仿真分析

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