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预应力连续箱梁桥上部结构设计、施工与有限元模拟

作　者: 陈亮
导　师: 刘寒冰；高伟
学　校: 吉林大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 预应力连续箱梁桥型确定满堂支架施工有限元分析
分类号: U448.213
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

现代预应力混凝土结构是利用高强度材料,采用现代设计理论和先进的施工工艺建造的。这类结构有以下特点:节约建筑材料、降低工程造价、减轻结构自重、改善结构受力性能、减少结构变形、增强建筑物的抗裂及抗渗型、提高结构疲劳强度等等。它是扩大建筑与桥梁等结构物的跨度、降低建筑物楼层高度并相应增加层数、提高经济效益的一种有效途径。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟,施工质量和施工工期能得到控制,成桥后养护工作量小。上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。本文针对营城子至梅河口高速公路湾龙互通式立体交叉EK0+372.7跨线桥进行上部结构计算与有限元分析及其施工工艺。用桥梁博士分析软件对其进行有限元分析,确保结果分析的可靠性。有限元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互连接在一起的单元。由于单元能按不同的连接方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模型化几何形状复杂的求解域。有限元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片表示全求解域上待求的未知场函数,单元内的近似函数通常由未知场函数或及其导数在单元的各个结点的数值和其插值函数来表达。这样一来,在一个问题的有限元分析中,未知场函数或其导数在各个结点的数值就成为新的未知量(亦即自由度)。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。一经求解出这些未知量,就可以用过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值,显然随着单元自由度的增加和插值函数的提高,解的近似程度将不断改进。如果单元是满足收敛要求的,近似解最后将收敛于精确解。这里用桥梁博士对预应力空心板的上部结构进行有限元模拟计算。本桥的施工采用满堂支架施工,结合本工程施工特点与现场实际情况,进行施工场地处理并进行等载预压,实际进行张拉施工时要对钢绞线进行严格应力应变控制,计算出初始张拉力,张拉锚固力以及相应的预应力变形值,采用应力应变双重控制,对预应力钢束张拉钢筋绑扎要求准确,间距均匀,绑扎支模要结实,稳固,脱模剂要涂刷均匀,要求结合紧密,浇筑时模板不能松动,移位,不漏浆,各项几何尺寸准确无误,轴线不偏位。本文的主要工作有:1.工作背景与桥型确定。2.桥梁上部结构设计理论计算。这部分给出了桥梁上部结构的配筋、内力,挠度、横向分布的计算,确保桥梁的安全性与稳定性。3.桥梁博士有限元分析。用桥梁博士有限元分析软件对上部结构进行受力分析,作为理论计算的依据。4.给出施工方案。文章给出预应力混凝土连续箱梁桥的施工方案,并列出施工注意事项。本文较为系统的对等截面预应力连续箱梁桥上部结构进行理论设计,并结合有限元分析软件对其进行结构分析,对工程设计有一定的指导意义,为今后实际的工程设计计算有一定的参考价值。

预应力连续箱梁桥上部结构设计、施工与有限元模拟

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