大跨径曲线连续梁水平转体施工及监控技术研究

摘要

随着社会科技的不断向前发展，人类的生产力水平在逐步得到提升，桥梁的制造工艺及结构计算理论也不断得到提高。当桥梁跨越河流、峡谷及车辆繁忙的路线时，为了保证施工安全、降低建造成本及缩短施工周期，在上世纪40年代，人类发明了一种新的桥梁建造工艺——转体施工法。该施工方法的出现使得桥梁建设的地域范围进一步扩大。转体施工法是将桥梁整体或分成两个半整体在偏离桥梁设计轴线某个角度的位置进行施工，施工完成后再利用转动系统使其转动到桥梁设计轴线的位置。本文以湘潭特大桥为工程背景，该桥是分成两个T构在偏离既有铁路线路一定的角度处采用挂篮悬臂施工，施工完成后通过转动系统使两个T构转至设计轴线位置，然后在跨中合龙。悬臂施工过程中由于受人为或自然因素的影响，主梁的内力及线形可能会偏离预期的理论值，且转体施工过程中由于过大的不平衡弯矩或其他不平顺因素的影响，桥梁结构可能会发生倾斜、偏移等情况，对桥梁整体的稳定性有着严重的影响，因此需对桥梁的转体及施工过程进行严密的控制，以使主梁所受的内力和成桥后的整体线形满足设计要求。 本文从桥梁的施工及监控技术入手，主要进行的研究工作如下: (1)对连续梁转体桥的转体施工过程进行研究，对施工关键技术、主要施工步骤进行重点阐述，主要内容包括转动体系的施工、梁体不平衡称重试验及配重设计、连续千斤顶牵引力的计算、转体施工工艺等。 (2)利用MIDAS、ANSYS有限元软件建立主梁及转体结构的仿真分析模型，对主梁及转体结构进行模拟计算，将施工现场的实测值和模型的计算结果进行对比，然后利用控制理论对下一阶段的的施工工作提供指导及依据，最终使连续梁转体桥的受力在合理的范围之内，以及使主梁的线形平顺。 (3)对连续梁转体桥的施工监控技术进行研究，监控的主要内容包括主梁线形、主梁应力、下转盘应力等，结合有限元软件模拟计算的结果，对桥梁的施工过程进行监控，使连续梁始终处在安全稳定的状态。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 桥梁转体施工发展概况

1．2．1 转体施工法简介

1．2．2 国内外桥梁转体施工发展概况

1．3 国内外桥梁施工监控技术的发展现状

1．4 课题来源及研究内容

2 连续梁转体施工关键技术研究

2．1 工程背景

2．2 转动体系施工

2．2．1 转体下转盘施工

2．2．2 下球铰安装

2．2．3 滑道的安装

2．2．4 上球铰、聚四氟乙烯滑动片安装

2．2．5 上转盘撑脚安装

2．2．6 上转盘安装

2．2．7 牵引体系施工

2．3 转体不平衡称重试验及其配重设计

2．3．1 称重试验的意义

2．3．2 称重试验的目的

2．3．3 称重试验的原理

2．3．4 转动体球铰静摩阻系数及偏心距的计算

2．3．5 试验前的准备工作

2．3．6 测点的布置

2．3．7 称重试验结果分析

2．3．8 配重方案

2．4 转体过程控制及施工工艺

2．4．1 转体牵引力的计算

2．4．2 桥梁最终的转体位置坐标和转动角度的计算

2．4．3 转体前工作准备

2．4．4 转体试转

2．4．5 正式转体

2．4．6 转体就位及合龙段施工

2．5 本章小结

3 连续梁转体有限元仿真分析

3．1 主梁结构有限元仿真分析

3．1．1 主梁结构的计算方法

3．1．2 结构计算模型参数的确定

3．1．3 施工阶段模拟

3．2 计算结果分析

3．2．1 最大悬臂阶段结构状态分析

3．2．2 边跨合龙后结构状态分析

3．2．3 中跨合龙后结构状态分析

3．2．4 铺装二期恒载后结构状态分析

3．2．5 施工过程累计的内力

3．3 转体结构有限元仿真分析

3．3．1 有限元软件ANSYS介绍

3．3．2 有限元软件ANSYS模拟所用主要单元

3．3．3 转体结构模型的建立

3．3．4 模型计算结果输出及分析

3．4 本章小结

4 连续梁转体施工监控技术研究

4．1 施工监控的目的和原则

4．1．1 施工监控的目的

4．1．2 施工监控的原则

4．2 施工监控的方法

4．2．1 最佳成桥状态法

4．2．2 参数识别法

4．2．3 灰色理论法

4．2．4 卡尔曼滤波法

4．2．5 自适应控制法

4．3 施工监控的主要内容

4．3．1 线形监控

4．3．2 应力监控

4．4 施工监控结果分析

4．4．1 线形监控结果分析

4．4．2 合龙误差监控结果分析

4．4．3 应力监控结果分析

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．2 展望

参考文献

附录

致谢