独塔混合梁斜拉桥施工仿真分析与控制技术研究

摘要

独塔混合梁斜拉桥作为斜拉桥中的一种结构形式，其主跨全部或部分采用钢主梁，边跨侧采用预应力混凝土主梁。这种结构加大了边跨侧的主梁刚度以及自重，起到很好的锚固作用，同时减小了主跨侧的内力及变形，并且采用钢主梁极大地改善了主跨的跨越能力，白石天河大桥便是独塔混合梁斜拉桥中的一个典型代表。
　　本研究主要内容包括：⑴根据该桥的施工方案以及独塔混合梁斜拉桥的结构特点，研究该类斜拉桥的施工控制方法，并应用于白石天河大桥的施工控制中。⑵利用有限元软件Midas/Civil建立白石天河大桥的仿真分析模型，制定斜拉索施工中的合理施工索力，并模拟计算在施工过程中结构的受力情况，以指导施工控制工作的开展。⑶分析影响施工控制的主要参数并加以识别，其中包括结构刚度、结构自重、温度效应、混凝土的收缩、徐变效应以及斜拉索的施工张拉力等。⑷针对混合梁的特点，利用通用有限元软件Ansys建立白石天河大桥钢-混凝土结合段的空间有限元模型，分析其受力性能。⑸实时对施工过程中结构的行为进行现场监测，并与理论计算结果对比分析，确保施工控制工作的有效开展。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 独塔混合梁斜拉桥的发展

1．2．1 国外发展概况

1．2．2 国内发展概况

1．3 桥梁施工控制的发展

1．4 本文研究的主要内容

第二章 斜拉桥施工控制主要内容

2．1 白石天河大桥工程概况

2．1．1 主梁设计

2．1．2 主塔设计

2．1．3 斜拉索设计

2．1．4 主桥基础设计

2．1．5 技术标准

2．2 斜拉桥施工控制理论

2．2．1 斜拉桥施工控制的目的和必要性

2．2．2 斜拉桥施工控制的内容与方法

2．3 影响桥梁施工控制的因素

2．3．1 结构参数

2．3．2 施工工艺

2．3．3 施工监测

2．3．4 结构分析计算模型

2．3．5 温度变化

2．3．6 混凝土的收缩徐变

2．3．7 施工管理

2．4 白石天河大桥施工现场监测内容

2．4．1 几何测量

2．4．2 索力测试

2．4．3 应力监测

2．5 本章小结

第三章 斜拉桥施工静力仿真分析

3．1 白石天河大桥有限元模型建立

3．1．1 主梁的模拟

3．1．3 斜拉索的模拟

3．1．4 边界条件的模拟

3．1．5 主梁预应力的模拟

3．1．6 混凝土的收缩、徐变

3．2 斜拉桥合理施工状态确定

3．2．1 斜拉桥合理施工状态分析方法

3．2．2 白石天河大桥合理施工索力确定

3．3 白石天河大桥静力仿真分析结果

3．3．1 白石天河大桥成桥状态计算分析

3．3．2 白石天河大桥运营状态计算分析

3．4 本章小结

第四章 参数敏感性分析与识别

4．1 结构刚度变化的影响分析

4．1．1 钢箱梁刚度增大5％时产生的影响

4．1．2 混凝土主梁刚度增大5％时产生的影响

4．1．3 主塔刚度增大5％时产生的影响

4．2 主梁自重误差的影响分析

4．2．1 钢箱梁自重增大5％时产生的影响

4．2．2 混凝土主梁自重增大5％时产生的影响

4．2．3 主塔自重增大5％时产生的影响

4．3 温度荷载的影响分析

4．3．1 体系温差的影响分析

4．3．2 主梁正负温度梯度的影响分析

4．3．3 斜拉索温度负效应的影响分析

4．3．4 主塔温度负效应的影响分析

4．4 混凝土收缩、徐变的影响分析

4．5 斜拉索施工索力误差影响分析

4．6 本章小结

第五章 钢-混凝土结合段主梁受力分析研究

5．1 钢-凝土结合段位置及构造形式

5．1．1 钢-混凝土结合段位置选取

5．1．2 钢-混凝土结合段主梁构造形式

5．2 钢-混凝土结合段空间分析模型建立

5．2．1 钢-混凝土结合段分析范围的确定

5．2．2 有限元模型的建立

5．2．3 单元选择

5．2．4 边界条件及荷载施加

5．3 钢-混凝土结合段空间分析结果

5．3．1 钢-混凝土结合面混凝土面应力

5．3．2 钢-混凝土结合段钢箱梁过渡段应力

5．4 本章小结

第六章 白石天河大桥施工控制成果分析

6．1 线形控制

6．2 应力控制

6．3 索力控制

6．4 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢