PC连续刚构桥施工中竖向压重强制合龙对成桥后结构的影响分析

摘要

在预应力混凝土(PC)连续刚构桥施工过程中，由于各种因素的影响，导致在全桥合龙时不可避免地出现或大或小的合龙误差，必要时还需要采取强制措施进行合龙，这势必会影响到成桥后的线形与结构的受力。
　　本文仅针对竖向压重强制合龙这一问题展开探索和分析，做了如下工作并得出相应结论:
　　(1)通过查阅文献资料，了解预应力混凝土连续刚构桥的特点及其目前在国内的发展和建设现状，分析了该种桥梁在施工中影响合龙误差的各种因素及其作用机理。明确了预应力张拉、不平衡荷载作用以及测量偏差等为合龙误差产生的主要原因。
　　(2)结合合龙误差出现的实际情况，合龙时可采用施加配重、张拉临时束、对顶顶推和采用劲性骨架等方案。针对工程中常用的竖向强制合龙有效的措施，分析了压重对于成桥线形和内力影响的力学原理，从结构力学角度推导出竖向强制合龙时压重荷载作用对于连续刚构桥成桥内力影响的基本公式;通过等截面箱梁的有限元分析验证了理论公式的正确性和计算模型的合理性。
　　(3)结合两座不同跨径的预应力混凝土连续刚构桥的工程建设，采用Midas/Civil有限元分析软件，对于理想状态和竖向强制合龙两种情况进行数值模拟分析，探讨了在不同的竖向合龙误差下，强制合龙后成桥初始阶段、二期恒载作用、一年以及三年以后桥梁结构内力及立面线形的变化规律。
　　(4)通过采用不同合龙误差对成桥后线形和内力的影响分析，发现压重强制合龙措施使刚构桥成桥后主梁和桥墩产生的次内力，导致主梁总位移相对理想状态合龙增大或减小，主跨桥墩的墩顶会产生偏转。以压重进行强制合龙后的梁体线形受合龙误差大小的影响，且使墩顶会产生一定的偏移，误差越大则影响越大;通过对梁体对称截面的应力分析，压重强制合龙措施对偏高一侧的应力影响要大于另一侧，但对剪力的影响不大;强制合龙措施对于连续刚构桥中跨线形与应力的影响要大于边跨;通过对两种跨径桥梁的分析对比，合龙误差对跨径大的主桥线形影响较为明显，而对跨径小者的主桥内力影响较为明显。
　　(5)对预应力混凝土连续刚构桥而言，减小悬臂施工竖向合龙误差的措施可从设计和施工两个方面来分析:在设计上要根据施工场地的实际情况，合理确定设计参数;在施工上要做到施工质量与过程控制管理到位，以保证材料的各种指标、结构的内力和线形与设计参数吻合，特别要避免施工过程中悬臂阶段的两侧出现不平衡荷载。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 国内外发展与现状

1．2 预应力混凝土连续刚构桥的施工方法

1．3 本文研究的必要性

1．4 研究的主要内容

2 悬臂浇筑施工时合龙误差引起原因

2．1 原因分析

2．1．1 预应力损失的影响

2．1．2 环境因素的影响

2．1．3 施工过程的影响

2．2 悬臂浇筑施工的误差类型

2．2．1 可以预控的误差

2．2．2 非预控误差

2．3 合龙误差的控制与调整

2．3．1 相关规定

2．3．2 控制与调整

2．4 本章小结

3 大跨度刚构桥强制合龙常用工程措施

3．1 合龙段的构造

3．2 竖向强制合龙的工程措施及实施要点

3．2．1 施加配重

3．2．2 临时束张拉

3．2．3 焊接劲性骨架构

3．2．4 顶推的施加与控制

3．3 本章小结

4 连续刚构桥竖向压重强制合龙力学原理与仿真模拟

4．1 强制合龙的力学原理

4．2 有限元模拟分析

4．3 理论公式与模拟分析结果比较

4．4 本章小结

5 实桥的模拟仿真分析

5．1 分析方案

5．2 实例一(50m+90m+50m)

5．2．1 工程概况

5．2．2 主要材料

5．2．3 计算模型的建立

5．2．4 各种合龙状态下的位移分析

5．2．5 各种合龙状态下的应力分析

5．3 实例二(60m+110m+60m)

5．3．1 工程概况

5．3．2 主要材料

5．3．3 计算模型的建立

5．3．4 各种合龙状态下的位移分析

5．3．5 各种合龙状态下的应力分析

5．4 两种跨径桥梁比较分析

5．4．1 应力分析

5．4．2 变形分析

5．5 本章小结

6 减小预应力混凝土连续刚构桥合龙误差的措施

6．1 设计方面的措施

6．2 施工方面的措施

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 本文主要结论

7．2 需要进一步解决的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果