螺丝岭柳江特大桥施工仿真计算及施工监控研究

摘要

预应力混凝土连续刚构桥梁由于具有结构刚度大、变形小、承载能力强、施工便利快捷等优点，在现代大跨度桥梁结构中被广泛采用。大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁目前主要采用悬臂浇筑法施工，在施工过程中，已建成梁段的线形在后期施工中是不可调节的，因此为保证大桥的合龙精度以及大桥成桥后(长期收缩徐变完成后)的线型及内力符合设计要求，必须对大桥施工过程进行有效控制。 本文以螺丝岭柳江特大桥为工程背景，阐述了大跨径连续刚构桥梁施工控制的原理、内容、方法，重点研究了主梁结构参数的敏感性和施工过程的仿真计算方法，分析了影响施工控制的主要因素和关键技术，并介绍了螺丝岭柳江特大桥的施工监控的实施情形，为今后同类型桥梁的设计、施工、监控提出了合理的建议。 全文共分七章，第一章介绍预应混凝土连续刚构桥的特点及在国内外桥梁界的应用现状，阐述了桥梁施工控制的重要性及桥梁施工控制在国内外的研究现状，说明本文研究的目的及意义。 第二章主要介绍了施工控制的内容及任务、常用的施工控制方法、施工系统的组成、桥梁施工控制的影响因素、桥梁施工控制常用的结构状态预测方法、桥梁施工控制的常用仪器设备等，这是成功实施施工控制必备的基础知识。 第三章引入本文研究的工程背景，主要介绍螺丝岭柳江特大桥的设计技术标准、设计参数、主要材料、主桥的施工方案。 第四～第六章为本文的核心部分。为了在施工控制中有的放矢，达到事半功倍的效果，必须在实施控制前找出施工控制的主要影响因素，剔除次要因素，因此在第四章对螺丝岭柳江特大桥设计参数敏感性进行分析，通过改变主要参数取值，研究参数误差对预应力混凝土连续刚构桥梁结构挠度及应力的影响程度大小，识别出施工控制的主要参数，然后对目前的主要参数识别方法进行了分析比较，指出了其局限性，提出了直接采用现场实测参数值修正模型参数值的建议。 第五章利用GQJS建立有限元模型，采用正装计算法，模拟螺丝岭柳江特大桥施工的实际进程，计算各施工阶段理想状态的应力及位移，形成控制文件，作为施工控制的基础数据。 第六章介绍了螺丝岭柳江特大桥的施工监控的实施过程，重点对大桥主梁各施工工况下的应力、挠度的实测值与理论值进行对比分析，研究导致实测值与理论值偏差的主要原因，并通过大桥的顺利合龙证明了施工控制的正确性、监测及其对数据分析处理的合理性。 本文最后，总结螺丝岭柳江特大桥的施工控制经验与体会，对今后同类型桥梁的设计、施工、监控提出合理的建议，指出本文研究中存在的不足，展望今后进一步研究的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章绪论

1.1预应力混凝土连续刚构桥梁的发展现状

1.2预应力混凝土连续刚构桥梁的结构特点

1.3预应力混凝土连续刚构桥梁常用施工方法

1.4已建成的预应力混凝土连续刚构桥梁常见病害及成因分析

1.5预应力混凝土连续刚构桥梁施工控制的目的和意义

1.6国内外桥梁施工控制研究现状及水平

1.7现代控制论与桥梁施工控制

1.8本文拟进行的主要工作

第二章桥梁施工控制原理与方法

2.1桥梁施工控制任务、内容

2.2桥梁施工控制系统组成

2.3桥梁施工控制常用方法

2.4施工控制常用结构状态预测方法

2.5桥梁施工控制的常用仪器设备

第三章螺丝岭柳江特大桥工程概况

3.1设计技术标准

3.2水文、气象及工程地质

3.3桥梁布置

3.4结构设计

3.5主要材料

3.6主桥箱梁施工方案

3.6.1主桥箱梁悬臂施工

3.6.2主桥箱梁合龙段施工要点

第四章螺丝岭柳江特大桥设计参数敏感性分析

4.1结构状态偏差产生的因素

4.2设计参数敏感性分析方法

4.3螺丝岭柳江特大桥设计参数敏感性分析

4.3.1计算模型

4.3.2设计参数误差对结构挠度及截面应力的影响分析

4.3.3不同设计参数误差对结构应力、挠度影响程度的综合比较

4.4主要设计参数的修正

4.4.1目前常用的参数识别调整方法及其局限性

4.4.2采用现场测试值修正主要设计参数

第五章螺丝岭柳江特大桥施工仿真计算

5.1施工控制结构仿真计算主要考虑因素

5.2施工控制结构仿真计算的主要方法

5.2.1前进分析法

5.2.2倒退分析法

5.2.3无应力状态法

5.3螺丝岭柳江特大桥施工仿真计算模型

5.3.1计算方法的选择

5.3.2计算模型的建立

5.3.3施工阶段的划分及各阶段工作内容

5.3.4计算参数选用

5.4施工控制初期的设计复核计算

5.5施工控制文件的计算

5.5.1应力控制文件的计算

5.5.2主桥线型控制文件的计算

5.5.3合龙顶推力的计算方法

5.6施工过程结构实时跟踪分析

第六章螺丝岭柳江特大桥施工监控

6.1悬臂箱梁挠度变形控制

6.1.1主梁标高测点布置

6.1.2主梁标高观测

6.1.3主梁挠度控制

6.1.4合龙段的控制

6.1.5线型控制结果

6.2应力监测

6.3钢绞线预应力损失测试

6.4温度观测

6.4.1测点布置

6.4.2温度观测

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

主要参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表论文情况