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大跨度连续刚构桥施工控制及应力分析

作　者: 渠昱
导　师: 宁晓骏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 桥梁及隧道工程
关键词: 连续刚构桥分段施工预拱度预应力效应砼收缩徐变和温度应力最小二乘法参数识别有限容积法
分类号: U448.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文通过理论分析,结合杨家岭连续刚构大桥的计算与控制过程,仅就连续刚构桥结构分析与控制的几个主要问题做一些研究,得出以下初步结论：1、预应力效应、砼收缩和徐变、温度应力,是典型的三大时空非线性问题。温度应力计算有限元、差分不稳定,本文首次引入控制容积法；一维情况简化的解析法目前实践中仍需借助工程经验修正计算结果。2、连续刚构桥的预拱度设置包括：桥梁结构设计的预拱度、预应力损失预拱度、砼收缩徐变预拱度、施工挂篮预拱度等。前三项预拱度可以通过计算得到,施工挂篮预拱度必须现场压载试验得到。在实际施工控制中,砼收缩徐变预拱度应参考经验对计算结果修正。3、最小二乘法是比较成熟的方法,对非连续变化的参数时,需利对最小二乘估计方法进行改造,可用于梁的刚度估计。但是需要应力、位移的较精确的测量成果。5、对双非线性(几何非线性和材料非线性)问题,材料非线性采用增量法求解,并将几何非线性嵌入材料非线性求解过程中。6、桥梁施工过程中的理想状态的结构分析采用正装计算和倒拆分析交互使用,正装计算法能较好地模拟桥梁结构的实际施工历程,倒装计算法能获得桥梁结构在各个施工阶段理想的安装位置。7、通过杨家岭特大桥(112+200+112米连续刚构)分段施工过程结构分析、施工控制和合拢的实施,上述问题都得到了具体应用,其中预拱度设置最为重要,参数测量被反复应用到结构分析,修正预拱度设置。桥梁合拢是施工控制的关键工序,顶推力尤为重要,需要结合合拢点弯矩、桥墩刚度分析并借助工程经验确定。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 连续刚构桥梁分段施工分类  10-12
    1.1.1 悬臂施工  10
    1.1.2. 逐跨施工  10-11
    1.1.3. 逐段施工  11
    1.1.4. 顶推施工  11-12
  1.2 分段施工法的特点和存在问题  12-13
  1.3 分段施工中的结构内力演变  13-16
  1.4 分段施工中的结构变形及调整  16-19
    1.4.1 梁段悬臂施工变形  16
    1.4.2 边跨梁体合拢变形  16-17
    1.4.3 拆除临时锚固后的结构变形  17
    1.4.4 中跨梁体合拢变形  17-19
第二章结构分析基本理论和施工理想状态的确定  19-31
  2.1 有限元分析基本理论  19-22
    2.1.1 基于最小势能原理的有限元法  19-22
      2.1.1.1 基本理论  19-20
      2.1.1.2 轴向力作用下的杆系单元  20
      2.1.1.3 自由扭转杆件单元  20-21
      2.1.1.4 平面梁单元  21-22
  2.2 杆系结构的非线性分析理论  22-25
    2.2.1 概述  22
    2.2.2 几何非线性分析  22-23
    2.2.3 材料非线性分析  23-24
    2.2.4 双重非线性分析  24-25
  2.3 连续梁桥施工过程中理想状态的确定  25-31
    2.3.1 概述  25
    2.3.2 正装计算法  25-26
    2.3.3 倒拆分析法  26-27
    2.3.4 分段施工过程中结构理想状态的确定  27
    2.3.5 悬臂现浇施工预拱度的确定  27-31
第三章预应力、砼收缩徐变、温度效应分析及参数识别  31-57
  3.1 预应力效应分析  31-33
    3.1.1 预应力损失问题  31-33
    3.1.2 有效预应力组合和预应力等效荷载  33
  3.2 组合截面  33-34
  3.3 砼收缩和徐变效应分析  34-44
    3.3.1 收缩应变  34-35
    3.3.2 徐变系数计算  35-38
    3.3.3 徐变应变-应力基本方程  38-39
    3.3.4 砼徐变效应引起的单元杆端力计算  39-41
    3.3.5 总徐变位移计算  41-44
  3.4 分段施工中的结构温度影响分析  44-52
    3.4.1 结构温度影响计算  44
    3.4.2 温度荷载与热传导  44-45
      3.4.2.1 温度荷载基本类型  44
      3.4.2.2 结构温度场基本特征  44
      3.4.2.3 热传导基本问题  44-45
    3.4.3 温度场数值解法  45-46
      3.4.3.1 有限元分析法  45
      3.4.3.2 有限差分法  45-46
    3.4.4 控制容积法  46-49
      3.4.4.1 二维问题的离散化方程  46-47
      3.4.4.2 边界条件  47-48
      3.4.4.3 线性代数方程的解  48-49
    3.4.5 温差变形和应力分析  49-52
      3.4.5.1 温度分布简化  49
      3.4.5.2 温差荷载形式  49-50
      3.4.5.3 温差变形与应力  50-52
  3.5 桥梁结构设计参数的识别  52-57
    3.5.1 概述  52-53
    3.5.2 最小二乘法  53-54
    3.5.3 桥梁结构参数估计  54-56
    3.5.4 权系数  56-57
第四章杨家岭大桥结构分析和施工监控计算  57-92
  4.1 总体说明  57-58
  4.2 计算模型  58-63
    4.2.1 主梁材料  58-59
    4.2.2 主桥桥墩材料  59
    4.2.3 桥面单元  59
    4.2.4 施工步骤  59-63
  4.3 计算结果  63-82
    4.3.1 桥面预拱度  63-69
    4.3.2 施工阶段应力、位移计算  69-72
    4.3.3 主梁标高控制  72-73
    4.3.4 主梁应力监测  73-77
    4.3.5 主梁温度监测  77-82
    4.3.6 主梁边中跨合拢控制  82
  4.4 杨家岭特大桥主桥112m+200m+112m连续刚构中跨合拢技术方案  82-92
第五章结论与展望  92-94
  5.1 结论  92-93
  5.2 展望  93-94
致谢  94-95
参考文献  95-98
附录A (攻读硕士学位期间发表论文)  98

大跨度连续刚构桥施工控制及应力分析

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