深溪沟大桥施工控制仿真分析研究

摘要

近年来，钢管混凝土拱桥以其独特的结构性能和优美的外观造型在我国境内得到了非常迅猛的发展。随着钢管混凝土拱桥施工技术的发展，人们逐渐认识到了施工控制技术在施工中的重要性。钢管混凝土拱桥的施工是一个非常复杂的过程，为了保证最终的成桥线形和受力状态满足设计要求，在施工过程中进行实时监测与控制是十分必要的。 本文以四川省汉源县深溪沟大桥为背景，研究了钢管混凝土拱桥施工技术与控制技术的各种相关问题。包括钢管混凝土拱桥拱肋的架设、施工阶段仿真分析计算和施工过程中桥梁结构的线形、应力与索力的监测与控制。主要内容如下： (1)简单叙述了钢管混凝土拱桥在国内外的起源和发展情况，总结了钢管混凝土拱桥最重要的两个优点。举例说明了在桥梁施工中不进行监控的危害，概述了桥梁施工控制理论在国内外的发展情况，介绍了现阶段钢管混凝土拱桥施工控制的理论和方法； (2)总结钢管混凝土拱桥的主要施工方法，简要分析了各种施工方法的优缺点及其适用范围，着重介绍了缆索吊装法和转体施工法这两种现阶段比较常用的施工方法，概述了管内混凝土灌注的泵送顶升法和管内混凝土灌注质量的检测，详细介绍了深溪沟大桥的整个施工过程； (3)介绍了桥梁施工过程的仿真分析方法和结构分析计算的有限单元法，分析了扣索单元影响仿真计算结果的两个因素，并在本文的仿真计算中对扣索单元进行了正确的处理，总结了扣索索力计算的零弯矩法和零位移法，利用有限元软件建立模型模拟了深溪沟大桥拱肋吊装和灌注管内混凝土的施工过程，并得到了相应的计算结果； (4)介绍了深溪沟大桥施工中的线形监控、应力监控与索力监控三大内容，详细介绍了各项监控的监测原理、测点的布置和具体的监测方法。将现场实测的桥梁线形、应力与索力结果同仿真分析的计算结果进行比较，根据比较结果找出施工过程中产生误差的原因，并给出了相应的对策。 本文以拱肋的吊装施工和管内混凝土的灌注为研究主线，对拱肋变形及应力进行双控，以变形控制为主，严格控制各节段控制点的高程和横向偏位的变化，同时兼顾应力的发展，最终使钢管混凝土拱桥安全顺利的合拢并成桥通车。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1钢管混凝土拱桥得法展概述

1.1.1钢管混凝土的出现

1.1.2钢管混凝士结构的基本特性

1.1.3钢管混凝土结构在桥梁工程中的应用

1.1.4拱桥的发展

1.1.5钢管混凝七拱桥的优点与发展前景

1.2桥梁施工控制的发展概况

1.2.1桥梁施工控制的意义

1.2.2桥梁施工控制技术在国内外的发展状况

1.2.3桥梁施工控制的方法

1.3本文的主要内容

第2章钢管混凝土拱桥施工技术

2.1桥梁架设方法简介

2.2钢管拱肋的安装技术

2.2.1支架法

2.2.2缆索吊装法

2.2.3转体施工法

2.3管内混凝土的灌注技术

2.3.1管内混凝土灌注的泵送顶升法

2.3.2管内混凝土灌注的质量检测

2.4深溪沟大桥施工技术

2.4.1工程概况

2.4.2钢管拱肋的吊装

2.4.3管内混凝土的灌注

2.4.4吊杆、横梁的安装

第3章深溪沟大桥施工控制仿真分析计算

3.1概述

3.2桥梁施工过程仿真分析方法

3.2.1正装分析法

3.2.2倒装分析法

3.2.3无应力状态法

3.3桥梁施工控制计算的有限单元法

3.3.1有限单元法的基本步骤

3.3.2平面梁单元的单元刚度矩阵

3.4仿真分析中扣索单元的处理与索力的计算

3.4.1扣索单元在仿真计算中的处理

3.4.2扣索索力的计算

3.5仿真分析中的结构参数分析

3.5.1结构参数灵敏度分析

3.5.2结构参数的识别与调整

3.6深溪沟大桥施工过程仿真分析计算

3.6.1拱肋吊装计算原则

3.6.2拱肋灌注荷载的处理

3.6.3计算软件

3.6.4 计算工况的划分

3.6.5计算模型的建立

3.6.6计算结果

第4章深溪沟大桥施工监测与控制系统

4.1概述

4.2深溪沟大桥施工监控简介

4.2.1深溪沟大桥监控原则

4.2.2深溪沟大桥施工监控系统

4.2.3深溪沟大桥施工监控主要内容

4.3线形监控

4.3.1线形监控内容

4.3.2控制网的确定与控制点的布置

4.3.3线形监控方法

4.3.4线形监控结果

4.4应力监控

4.4.1监控设备与监控原理

4.4.2测点的布置

4.4.3应力监控结果

4.5索力监控

4.5.1监控原理

4.5.2传感器的布设与索力的测量

4.5.3索力监控结果

4.6施工监控误差分析

4.6.1计算值与实测值的偏差分析

4.6.2计算值与实际状态的偏差分析

4.7深溪沟大桥施工控制总结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表论文