多跨不对称施工PC连续梁桥施工控制研究

摘要

大跨度桥梁结构都有一个分段施工过程，结构的某些荷载如自重力、施工荷载、预应力等是在施工过程中逐级施加的，每一施工阶段都可能伴随着收缩徐变发生、边界约束增减、预应力张拉和体系转换等，结构几何线形和应力状态也在改变。多跨预应力混凝土连续箱梁悬臂浇筑施工中，若采用不对称施工的方式合龙，会使得主桥线形控制更趋复杂。 本文以汉寿沅水大桥为工程背景，针对这些影响桥梁线形和应力的主要因素展开分析研究。建立了大桥BRanalysis空间梁单元模型、ANSYS实体模型以及MIDAS空间梁单元模型，结合施工监控实践对整个施工过程进行仿真分析，展开以下几个方面的研究工作： 1.对施工控制中桥梁结构分析理论和方法进行系统的论述，为桥梁结构仿真分析提供了理论依据，为成功实施桥梁控制工程实践奠定了理论基础。 2.介绍了建立BRanalysis空间梁单元模型、ANSYS实体模型的思路及方法。 3.结合工程实例，计算桥梁各施工阶段的结构内力、变形以及结构状态参数。对箱梁悬臂施工阶段、结构体系转换等典型工况进行分析；建立大桥理想对称施工有限元模型，与实际不对称施工仿真计算结果作对比，研究混凝土收缩和徐变、不对称施工对连续箱梁挠度和应力等方面的影响。总结出分段施工中箱梁挠度和应力的变化规律。 4.在参阅有关文献的基础上，提出通用的施工控制目标函数，和基于以施工控制目标为响应的敏感因子半解析计算公式，并在实桥参数敏感性分析中对其正确性进行验证。 5.通过分析张拉控制应力对预应力束张拉延伸量的敏感程度，提出更加科学合理的预应力筋张拉双控技术控制标准。 6.为了探寻后期底板束的张拉对箱梁底板下缘正应力的影响，利用MIDAS可模拟预应力束灌浆前的张拉状态的功能，选定几个主要影响箱梁下缘正应力的参数作敏感性分析。 7.最后利用最小二乘法对一些主要参数进行识别，确定出各参数的估计值。为桥梁施工提供更为合理的中间目标状态或实际结构状态。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1预应力混凝土连续梁桥发展概况

1.2多跨PC连续梁桥施工控制的重要性

1.3桥梁施工控制技术的发展历程

1.3.1国外研究发展状况

1.3.2国内研究发展状况

1.4本文工程背景

1.5本文主要研究内容

第二章施工控制中的结构分析理论

2.1施工控制方法和理论

2.1.1桥梁施工控制结构计算方法

2.1.2桥梁施工误差调整理论和方法

2.2施工过程模拟分析

2.2.1结构构件的形成

2.2.2预应力等效结点荷载

2.2.3施工计算阶段划分和结构体系转换

2.3非线性分析方法

2.3.1材料非线性

2.3.2几何非线性

2.3.3时变非线性

2.4结构温度影响计算

2.5空间梁单元

2.6小结

第三章多跨不对称施工PC连续梁桥建模介绍

3.1概述

3.2 BRanalysis对不对称施工过程的仿真分析

3.2.1空间梁有限元BRanalysis程序介绍

3.2.2计算模型

3.3.3 荷载模拟

3.2.4施工阶段划分

3.3 ANSYS实体模型在连续梁结构分析中的应用

3.3.1混凝土的模拟

3.3.2预应力的模拟方式

3.3.3结构非线性问题

3.3.4单元生死

3.4汉寿沅水大桥实体建模

3.5小结

第四章汉寿沅水大桥线形和应力分析

4.1概述

4.2箱梁悬浇阶段挠度和应力分析

4.1.1挠度分析

4.1.2应力分析

4.3结构体系转换对箱梁挠度和应力的影响

4.3.1对箱梁挠度的影响

4.3.2对箱梁应力的影响

4.4收缩和徐变效应分析

4.4.1对箱梁挠度的影响

4.4.2对箱梁截面内力的影响

4.4.3对箱梁截面正应力的影响

4.5不对称施工与对称施工对比分析

4.5.1主要计算结果比较

4.5.2挠度对比分析

4.5.3应力对比分析

4.6小结

第五章参数敏感性分析与参数估计

5.1概述

5.2引起结构状态偏差的设计参数

5.3参数敏感性分析

5.3.1参数敏感性分析的计算方法

5.3.2最大悬臂状态敏感性分析

5.3.3基于参数敏感性分析的预应力筋张拉双控技术探讨

5.3.4典型工况箱梁底板下缘正应力敏感性分析

5.4参数估计

5.4.1最小二乘法基本原理

5.4.2最小二乘法在PC连续梁桥施工控制中的应用

5.4.3汉寿沅水大桥施工控制中的参数估计

5.5小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所参加的工程实践和发表的论文