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独塔单索面混凝土斜拉桥施工阶段仿真分析

作　者: 肖建良
导　师: 连岳泉
学　校: 武汉理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 斜拉桥施工控制仿真计算最小弯曲能量法正装计算
分类号: U448.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 171次
引　用: 5次
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内容摘要

随着高强度材料的使用,结构分析方法的进步,以及施工手段的改善,斜拉桥在20世纪90年代得到快速发展。跨度的不断增大以及结构形式的多样化,给斜拉桥的施工控制带来了许多新的课题,其中斜拉桥施工过程的仿真计算是确定斜拉桥静力状态的主要手段,也是斜拉桥施工控制的主要工作之一,为施工监测监控提供合理、科学的依据。不断提高斜拉桥施工过程仿真技术的水平,将会产生巨大的工程价值与经济效益。本文首先分析了国内外斜拉桥施工控制的现状,介绍了斜拉桥施工控制理论、方法、原则以及影响斜拉桥施工控制的各项因素,并对斜拉桥施工阶段的施工控制作了较详细的分析研究。斜拉桥的合理成桥状态和合理施工状态的确定是斜拉桥施工过程仿真计算的关键,本文以主梁弯矩为成桥索力控制目标,用最小弯曲能量法确定恒载索力,并用索力优化模型调整恒载索力,最终确定合理的成桥状态。用假设斜拉索初拉力进行有限元模型的正装计算,并用计算的结果与事先确定的合理成桥状态下比较,运用索力的二次优化调整初拉力直至不闭合值达到最小为止,该方法只需要做正装计算便能得到合理的施工状态。在施工控制仿真计算中,对斜拉桥结构构件的仿真方法进行了总结,以恩施市施州大桥为背景,用Midas/Cvil有限元软件建立了全桥模型,并根据该斜拉桥的施工特点对计算模型进行研究,了解结构模型在自重、索力、设计荷载、温度变化、收缩徐变及其荷载组合下的变形、应力、应变等,为施工控制作因素分析,并对施工控制仿真计算结果进行了详细分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 独塔斜拉桥的概念  8
  1.2 独塔斜拉桥在国内外的发展  8-10
    1.2.1 独塔斜拉桥在国外的发展  8-9
    1.2.2 独塔斜拉桥在国内的发展  9-10
  1.3 斜拉桥施工过程的控制与仿真计算  10-14
    1.3.1 桥梁施工仿真计算与施工控制的联系  10
    1.3.2 斜拉桥施工仿真与控制的重要性  10-11
    1.3.3 国内外斜拉桥施工控制的研究现状  11-13
    1.3.4 斜拉桥施工仿真计算常用方法的不足  13-14
  1.4 本文的工程背景及主要研究内容  14-16
    1.4.1 本文工程背景  14-15
    1.4.2 本文的主要研究内容  15-16
第2章斜拉桥的施工控制  16-30
  2.1 斜拉桥施工控制的目的、内容和原则  16-18
    2.1.1 斜拉桥施工控制的目的  16
    2.1.2 斜拉桥施工控制的主要内容  16-18
    2.1.3 斜拉桥施工控制的原则  18
  2.2 斜拉桥施工控制方法  18-22
    2.2.1 开环控制  19
    2.2.2 反馈控制  19-21
    2.2.3 自适应控制  21-22
  2.3 斜拉桥施工控制仿真计算方法  22-24
    2.3.1 正装法  22-23
    2.3.2 正装迭代法  23-24
  2.4 斜拉桥施工阶段结构分析方法  24-26
    2.4.1 有限元法  24-26
    2.4.2 解析法  26
  2.5 影响斜拉桥施工控制的因素  26-30
第3章斜拉桥合理成桥状态和施工状态的确立  30-40
  3.1 合理成桥状态的确定  30-36
    3.1.1 最小弯曲能量法原理  30-33
    3.1.2 索力优化模型  33-35
    3.1.3 成桥索力优化模型  35-36
  3.2 合理施工状态的确立  36-40
    3.2.1 斜拉索初拉力的确定  37-39
    3.2.2 运用中所要注意的事项  39-40
第4章斜拉桥仿真计算模型的建立  40-52
  4.1 斜拉桥全桥结构的构件模拟分析  40-45
    4.1.1 主梁的模拟  40-41
    4.1.2 拉索的模拟  41-42
    4.1.3 索塔的模拟  42
    4.1.4 预应力筋的模拟  42-43
    4.1.5 施工荷载形式的模拟  43-44
    4.1.6 体系转换的模拟  44
    4.1.7 边界条件模拟  44
    4.1.8 混凝土的收缩徐变  44-45
  4.2 有限元分析模型的建立  45-52
    4.2.1 有限元软件MIDAS/Civil简介  45-46
    4.2.2 施州大桥施工阶段仿真分析原则  46-47
    4.2.3 施州大桥主要结构  47-49
    4.2.4 模型计算参数的选取  49
    4.2.5 施州大桥施工阶段的划分  49-51
    4.2.6 边界的处理  51-52
第5章施州大桥施工阶段仿真结果  52-72
  5.1 全桥索力仿真结果  52-53
  5.2 主梁轴力仿真结果  53-55
  5.3 主梁剪力仿真结果  55-57
  5.4 主梁弯矩仿真结果  57-59
  5.5 主梁应力仿真结果  59-61
  5.6 主塔纵向位移仿真结果  61-64
  5.7 主梁挠度仿真结果  64-72
    5.7.1 悬臂端立模标高的确定  65
    5.7.2 预拱度的设置  65-68
    5.7.3 部分标高实测值与仿真计算值分析  68-70
    5.7.4 挂篮上底模标高实时修正  70-72
第6章结论与展望  72-74
  6.1 研究结论  72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-77
硕士期间发表论文  77-78
致谢  78

独塔单索面混凝土斜拉桥施工阶段仿真分析

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