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系杆拱桥施工过程中的内力与线形分析

作　者: 薛礼建
导　师: 王荣辉
学　校: 华南理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 系杆拱桥施工监控线形分析应力分析吊杆力分析
分类号: U448.225
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

系杆拱桥是一种特殊形式的拱桥,兼具拱桥和梁桥的特点,与通常的拱桥和梁桥相比,具有强度高,结构受力合理,用料省,施工方法多,造型美观等方面的优势,是一种极具竞争力的桥梁结构形式。在桥梁结构的施工监控方法研究方面,日本工程师最早提出了采用“最小二乘法”的最优控制思想,我国林元培等也提出用卡尔曼滤波随机最优点控制方法和灰色理论,模糊理论等控制方法。至今,最小二乘法和卡尔曼滤波法在国内得到了十分广泛的应用。本文以广州地铁六号线上一座特大系杆拱桥(白沙河大桥)为工程背景,对白沙河大桥在施工监控过程中遇到的一些关键问题进行分析研究。本文主要研究内容具体为以下几点:(1)根据系杆拱桥施工控制的内容与基本原理,详叙白沙河大桥施工监控主要内容及计算模型,对施工监控的理论进行深度认识与研究;(2)首先从拱桥吊杆分类出发,仔细分析吊杆索力测试的5种方法,再次详叙频率测试法基本原理,总结振动频率法测试索力的流程及吊杆内力识别的影响因素,最后总结白沙河大桥吊杆索力测试情况;(3)桥梁的应力应变监测在桥梁建设和管理方面起着重要的作用,应力的监测主要通过测应变然后通过数学方法转换成应力的方法,在种种应力应变观测传感器中,振弦应变传感器应用最广;(4)在钢管混凝土拱桥所有施工监测项目中,线形监测是最为重要,因为相对于内力控制来说,线形控制属于宏观控制,它的变化是桥梁结构的整体表现。本文通过布置高精度监测控制网,仔细进行拱轴线观测及定位、桥面标高监测、桥中线控制、墩台和桥墩施工监控、墩身变形及沉降观测。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-21
  1.1 拱式组合结构--系杆拱桥发展综述  12-15
  1.2 系杆拱桥结构受力特点  15-16
  1.3 大跨度桥梁施工监控的现状及其重要作用  16-18
    1.3.1 国外发展状况  16-17
    1.3.2 国内发展状况  17-18
    1.3.3 施工控制的发展趋势  18
  1.4 本文的工程背景及主要研究内容  18-21
    1.4.1 工程背景  18-19
    1.4.2 本文的主要研究内容  19-21
第二章系杆拱桥施工控制的内容与基本原理  21-32
  2.1 施工监控的目的  21
  2.2 施工监控的意义  21-22
  2.3 施工监控的目标状态  22
  2.4 施工监控的原则  22-24
  2.5 施工监控的方法  24-27
  2.6 白沙河大桥施工监控的主要内容及计算模型  27-31
    2.6.1 结构复算及监控计算分析  27
    2.6.2 应力测量  27-28
    2.6.3 拱肋线形及桥面线形监测  28
    2.6.4 系杆、吊杆内力测量及控制  28-29
    2.6.5 温度场测量  29
    2.6.6 白沙河大桥施工监控重点  29-30
    2.6.7 白沙河大桥施工监控计算模型  30-31
  2.7 本章小结  31-32
第三章系杆拱桥吊杆索力分析  32-49
  3.1 拱桥吊杆分类  32-33
  3.2 吊杆索力测试的方法  33-35
    3.2.1 油压千斤顶法  33-34
    3.2.2 压力传感器法  34
    3.2.3 磁通量法  34
    3.2.4 有限元分析法  34-35
    3.2.5 振动频率法  35
  3.3 频率测试法基本原理  35-38
    3.3.1 一般边界条件下吊杆的频率方程  35-36
    3.3.2 两端简支边界条件下吊杆的频率方程及吊杆内力计算公式  36-37
    3.3.3 两端固结边界条件下吊杆的频率方程  37-38
  3.4 振动频率法测试索力的流程  38
  3.5 吊杆力监测  38-42
    3.5.1 吊杆力测试必要性  38-39
    3.5.2 吊杆内力的测定  39-42
    3.5.3 吊杆测点布置  42
  3.6 吊杆张拉控制力的确定及调索方案  42-45
    3.6.1 倒装法计算吊杆张拉控制力  43
    3.6.2 倒装法计算吊杆张拉控制力计算步骤  43
    3.6.3 吊杆力调整的迭代计算法  43-45
  3.7 吊杆内力识别的影响因素  45-46
  3.8 白沙河大桥吊杆索力测试情况  46-48
  3.9 本章小结  48-49
第四章系杆拱桥应力分析  49-63
  4.1 概述  49
  4.2 应力应变观测传感器  49-53
  4.3 振弦应变传感器的工作原理  53-54
  4.4 振弦应变传感器的计算公式  54-55
  4.5 应变观测数据处理  55-56
  4.6 混凝土应力测试  56
  4.7 钢拱肋的应力测试  56-57
  4.8 白沙河大桥应力测量  57-62
    4.8.1 Y型刚构截面应力测量  57-58
    4.8.2 钢箱拱肋应力测量  58-60
    4.8.3 混凝土主梁应力测量  60-62
  4.9 本章小结  62-63
第五章系杆拱桥施工过程中的线形分析  63-80
  5.1 概述  63-64
  5.2 高精度监测控制网的布设  64-66
    5.2.1 精密平面控制网布设  64-65
    5.2.2 精密高程控制网布设  65-66
  5.3 拱轴线观测及定位  66-68
    5.3.1 准备工作  66
    5.3.2 拱肋测点布置  66-67
    5.3.3 测量方法  67
    5.3.4 拱肋测量注意问题  67-68
  5.4 桥面标高监测  68-69
    5.4.1 测点布置  68-69
    5.4.2 测试方法  69
  5.5 桥梁预拱度设置  69-72
    5.5.1 概述  69
    5.5.2 桥梁预拱度设置方法分析  69-72
  5.6 桥中线控制  72
  5.7 桥台和桥墩施工监控  72
  5.8 墩身变形及沉降观测  72-73
  5.9 线形观测时间  73-74
  5.10 白沙河大桥成桥线形分析  74-79
    5.10.1 白沙河大桥桥墩SH16至SH18跨桥面绝对高程  74-75
    5.10.2 白沙河大桥桥墩SH13至SH15跨桥面绝对高程  75-76
    5.10.3 白沙河大桥中跨主梁拼装中线绝对坐标测量  76-78
    5.10.4 白沙河大桥中跨主梁拼装绝对高程测量  78-79
  5.11 本章小结  79-80
结论和展望  80-81
  1 结论  80
  2 展望  80-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间取得的研究成果  84-85
致谢  85

系杆拱桥施工过程中的内力与线形分析

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