南平西城大桥施工过程的受力特性及监测监控研究

摘要

大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工周期长，悬臂浇筑重量大，施工荷载复杂，从悬臂现浇的静定结构到合拢后的高次超静定结构，要进行复杂的结构体系转化，再加上混凝土的收缩徐变、设计参数与实际数值的差异、施工误差、测量误差、温度变化等因素的影响，桥梁结构在施工中位移和应力的变化非常复杂。对大跨度预应力连续刚构桥实施施工过程监测控制，是确保施工安全和质量的重要环节，是确保成桥状态符合设计要求的重要措施。
　　 本论文以南平西城大桥为工程背景，研究大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工中的线形控制和应力应变监测，以及西城大桥所代表的矮墩连续刚构桥的合拢顶推位移和顶推力。首先，介绍连续刚构桥中埋入式钢弦应变计的原理和特性，使用最小二乘法进行应变与频率间的数据拟合，并评价拟合结果；通过细致分析挂篮的传力途径和平衡条件，计算出挂篮及待浇筑箱梁节段作用在已浇筑箱梁节段上的荷载，再用有限元方法计算出施工预拱度，为大桥箱梁的线形控制奠定基础；以西城大桥的结构分析为基础，合理制订桥墩和箱梁应变监测截面及测点布置，在大量的应变监测数据中分析施工荷载、温度改变、收缩徐变等几种典型因素对其应力特性的影响；最后，简要分析了合拢顶推对矮墩连续刚构桥的影响，通过有限元模型的循环计算给出中跨合拢顶推力。
　　 西城大桥现已施工完成，大桥成桥线形表明，本论文的预拱度分析准确抓住了施工荷载特点，线形监控是成功的；西城大桥施工过程中桥梁结构的应力状态一直是安全的，大部分监测数据都能得到合理解释，表面本论文的应力应变监测真正起到了安全预警的作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概述

1.2 预应力混凝土连续刚构桥施工监测监控的意义及重要性

1.3 预应力混凝土连续刚构桥监测监控的发展

1.3.1 预应力混凝土连续刚构桥监测监控的发展

1.3.2 预应力混凝土连续刚构桥监测监控方法

1.4 本论文主要研究内容

第2章 西城大桥施工监控所用钢弦应变计特性

2.1 钢弦应变计的工作原理

2.1.1 概述

2.1.2 钢弦应变计的工作原理

2.2 钢弦应变计的数据拟合

2.2.1 钢弦应变计的数据拟合方法

2.2.2 最小二乘法拟合过程

2.2.3 钢弦应变计数据拟合结果评价

2.3 钢弦应变计的埋设

2.4 本章小结

第3章 西城大桥悬臂浇筑施工预拱度计算分析

3.1 箱梁预拱度的一般计算理论

3.1.1 概述

3.1.2 西城大桥所采用的箱梁预拱度计算公式

3.1.3 立模标高的计算

3.2 施工荷载计算

3.2.1 挂篮结构分析及计算

3.2.2 各节段混凝土箱梁重量及重心计算

3.2.3 各节段处挂篮结构内力及挂篮荷载

3.3 西城大桥结构有限元建模

3.3.1 西城大桥工程概况

3.3.2 结构有限元模型概况

3.4 预拱度计算

3.4.1 施工预拱度计算

3.4.2 成桥预拱度计算

3.4.3 挂篮变形

3.4.4 各节段预拱度计算

3.4.5 各节段立模标高计算

3.4.6 全桥预拱度曲线规律分析

3.5 本章小结

第4章 西城大桥施工过程中混凝土应力监测分析

4.1 西城大桥应变监测方案

4.1.1 Y型桥墩控制截面及测点布置

4.1.2 混凝土箱梁控制截面及测点布置

4.2 混凝土应变应力误差分析

4.3 西城大桥施工中混凝土应变应力监测数据分析

4.3.1 温度影响

4.3.2 混凝土收缩徐变

4.3.3 施工荷载对桥墩结构的影响

4.4 本章小结

第5章 西城大桥中跨合拢段的顶推分析

5.1 概述

5.2 中跨合拢段顶推对西城大桥箱梁位移的影响

5.3 西城大桥顶推预偏量的计算

5.4 西城大桥顶推力的计算

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文