π型梁斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态的研究

摘要

斜拉桥是一种高次超静定的复杂结构，斜拉索索力对结构的内力影响显著，尤其是对于预应力混凝土π型梁斜拉桥，由于其截面面积小、自重小、刚度小等特点，斜拉索的张拉力对主梁的线形和内力影响很大，因此，预应力混凝土π型梁斜拉桥合理成桥状态和合理施工状态的确定在结构分析理论中尤为关键。同时，斜拉桥施工方法的多样化，也给斜拉桥设计增加了新的内容。本文以珲春大桥为工程背景，考虑π型梁及满堂支架法浇筑施工的特点，做了如下工作:
　　(1)根据π型梁截面面积小、自重轻的特点，同时考虑满堂支架法施工的特点，在综合最小弯曲能量法、应力平衡法和影响矩阵法的综合算法的基础上，补充了对主梁的位移约束条件，得到一种更加适合π型梁斜拉桥的确定合理成桥状态的综合方法。
　　(2)采用补充约束的确定斜拉桥合理成桥状态的综合算法对珲春大桥进行成桥状态的确定。研究结果表明，珲春大桥成桥状态下主梁恒载弯矩满足弯矩可行域要求，斜拉索索力分布合理，结构应力满足要求。
　　(3)综合几种确定斜拉桥合理施工状态的方法，采用一种基于正装迭代法和影响矩阵法的综合算法，并运用此方法对珲春大桥合理施工状态进行确定。
　　(4)采用确定斜拉桥合理施工状态的综合算法对珲春大桥施工过程斜拉索张拉方式及施工方案进行确定，最终确定了斜拉索两次分步张拉且塔梁索同步施工的满堂支架法施工方案。从结果可以看出，斜拉桥施工过程中主梁位移基本向上，方便支架施工过程中对主梁线形的调整，克服了支架拆除后主梁线形变化不易控制的缺点，同时方便支架的拆除，降低了施工作业的难度。
　　(5)珲春大桥实际施工成桥状态下的斜拉索索力、主梁线形、主塔偏位、主梁上下缘应力值与设计值相差很小，满足施工控制精度的要求，表明施工控制效果较好，同时说明了斜拉桥合理成桥状态和合理施工状态确定方法的合理性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 斜拉桥概述

1．2 混凝土斜拉桥主梁的分类

1．3 国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 斜拉桥结构分析理论

2．1 斜拉桥恒载状态的优化

2．2 斜拉桥合理成桥状态优化方法

2．2．1 指定状态法

2．2．2 能量法

2．2．3 有约束优化法

2．3 斜拉桥合理施工状态计算方法

2．3．1 正装迭代法

2．3．2 倒拆法

2．3．3 正装-倒拆迭代法

2．3．4 无应力状态法

2．3．5 四种计算方法的比较

2．4 本章小结

3 π型梁斜拉桥合理成桥状态的确定

3．1 斜拉桥合理成桥状态的确定原则

3．2 确定π型梁斜拉桥合理成桥状态的综合算法

3．2．1 π型梁斜拉桥合理成桥状态综合算法介绍

3．2．2 综合算法与传统方法的比较

3．2．3 综合算法索力优化模型

3．2．4 主梁恒载弯矩的可行域

3．2．5 主梁合理预加力

3．2．6 成桥状态的调整

3．3 确定斜拉桥合理成桥状态的工程实例

3．3．1 珲春大桥工程概况

3．3．2 结构参数

3．3．3 有限元模型的建立

3．3．4 初拉力荷载影响矩阵的求解

3．3．5 最小弯曲能量法参数比选

3．3．6 初定状态恒活载效应

3．3．7 成桥状态优化后索力、应力、位移结果

3．3．8 合理成桥状态下运营阶段受力分析

3．4 本章小结

4 π型梁斜拉桥合理施工状态的确定

4．1 确定斜拉桥合理施工索力的原则

4．2 斜拉桥合理施工状态确定的综合方法

4．2．1 斜拉索张拉方式的选择

4．2．2 初次试算索力的确定

4．2．3 张拉索力数目和控制参数的确定

4．2．4 施工张拉力的计算与调整

4．3 确定斜拉桥合理施工状态的工程实例

4．3．1 π型梁斜拉桥施工方案的确定

4．3．2 施工方案概述

4．3．3 合理施工状态计算方法比较

4．3．4 施工阶段结构内力、应力、位移分析

4．4 珲春大桥施工控制结果

4．5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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