混合梁斜拉桥自适应无应力构形控制方法研究

摘要

不对称不对称超大跨径混合梁斜拉桥由于主塔、主梁结构不对称的特点，其施工难度更大，结构受力更加复杂。本文以九江长江公路大桥为工程背景，对混合梁斜拉桥自适应无应力构形控制方法进行研究。研究取得了如下成果:
　　(1)基于三维连续变形体的虚功增量方程，提出了计算收缩徐变的虚功增量方程，并在此基础上提出了非线性与收缩徐变的耦合作用下的有限元处理办法。用实例验证了根据拖动坐标法所确定的不平衡力全量计算理论，验证了该方法的正确性以及精度要求。
　　(2)通过对钢箱梁悬臂拼装流程的优化，获得了一种拟优化后的流程。与原拼装流程进行对比，该拼装过程的受力状态均良好，但优化后的流程在整个梁段悬拼期间的斜拉索张拉及调整作业的频次比后拼装流程较少，同时也减少了梁段环缝焊检的时间。
　　(3)利用自适应无应力构形法阐述了单缝法合拢原理。通过多次的温度测量确定了各温度下已安装主梁长度，并计算了设计温度时主梁的总长，基于不同温度下合龙顶推力，以确保不同温度条件下均能按照施工流程进行合龙施工。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 混合梁斜拉桥简介

1．1．1 斜拉桥简介

1．1．2 混合斜拉桥国内外发展概述

1．1．3 混合斜拉桥的结构特点

1．1．4 混合斜拉桥发展展望

1．2 国内外研究现状及现实意义

1．2．1 超大跨度复杂体系斜拉桥施工技术

1．2．2 斜拉桥自适应无应力构型

1．2．3 钢箱梁斜拉桥悬臂拼装流程优化分析

1．2．4 主梁自适应无应力构形合龙的新方法

1．3 研究的目的及意义

1．4 本章小结

第二章 超大跨度斜拉桥施工非线性分析理论

2．1 施工全过程非线性计算理论

2．2 考虑收缩徐变效应的三维连续体增量本构关系

2．2．1 势能增量驻值原理以及切线刚度矩阵的解构规则

2．2．2 带刚臂的两节点索元非线性分析

2．2．3 UL列式虚功增量方程和梁单元的增量刚度方程

2．2．4 CR法梁单元不平衡力的精确全量算法

2．3 拉索安装索力控制分析

2．3．1 斜拉索安装时的约束方程

2．3．2 无应力索长S0与自重集度q的确定

2．3．3 安装索力的影响因素分析与敏感性确定

2．4 算例分析

2．5 本章小结

第三章 斜拉桥自适应无应力构形的计算与调整方法

3．1 斜拉桥的无应力构形的计算理论与方法

3．1．1 主梁和索塔的无应力长度

3．1．2 斜拉索的无应力长度

3．2 基于自适应求解的斜拉桥无应力构形的调整

3．2．1 误差修正程序

3．2．2 安装阶段的误差研究

3．2．3 斜拉索张拉

3．2．4 整体几何线形误差评估

3．2．5 无应力构形调整实例

3．3 本章小结

第四章 混合梁斜拉桥悬臂拼装局部分析

4．1 混合梁斜拉桥悬臂施工一般流程

4．2 计算及分析对象

4．3 一次张拉到位对结构整体变形及内应力的影响

4．3．1 结构变形影响

4．3．2 结构内应力影响

4．4 U肋嵌补段焊接顺序对应力的影响

4．4．1 顶板计算结果

4．4．2 底板计算结果

4．4．3 内腹板计算结果

4．4．4 外腹板计算结果

4．5 本章小结

第五章 基于自适应无应力构形控制的主梁合龙新方法

5．1 自适应标准拼接合龙法理论基础

5．2 主要施工步骤及方法

5．2．1 现阶段塔梁固结验算

5．2．2 纵向顶推装置的设计

5．2．3 合龙段调整装置设计、安装

5．2．4 合龙段长度确定及配切

5．3 中跨合龙施工流程

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录