独塔斜拉桥索塔施工测量关键技术研究

摘要

斜拉桥以其优越的跨越能力,合理的受力体系以及新颖的结构形式,已经成为现代桥梁工程中发展最快,最具有竞争力的桥型之一。索塔是斜拉桥的基本承重构件和重要组成部分,斜拉桥的活载和恒载几乎全通过索塔传递到下部的塔墩和基础。因此,索塔的受力相当复杂,只有在施工时保证索塔几何形状及空间位置符合设计及规范要求,保证索道管的精密定位,才能获得理想的几何线型与合理的内力状态,这些都对索塔的施工测量工作提出了严格的要求。而在索塔浇筑过程中,随着塔体的增高,大气折光系数、由日照引起的索塔周日变形等都对测量工作造成了很大的影响,这样便需要对索塔的施工测量方法、周日变形规律以及大气折光系数的影响因素等问题进行深入的研究,以确保索塔的施工质量。
　　 本文首先研究了索塔施工过程中常用的各种测量方法,对各种方法的优、缺点进行了分析和比较。并根据实际情况采用精密天顶基准法、悬挂钢尺传递高程法、相对基准坐标法、空间直线方程三维坐标法等进行梁济运河索塔施工测量及索道管精密定位,保证了定位精度并提高了施工进度。
　　 接着对不同日照情况下索塔各壁的温度进行了现场测量,根据实测数据对索塔截面温度分布进行拟合,得出了适合梁济运河大桥索塔的温度分布拟合公式。然后利用ANSYS建立了索塔在50m、75m、102m三种不同高度时的计算模型,对其在日照温差作用下的变形规律进行了系统的分析研究。通过计算分析,并与实测结果进行比较,从中得到了不同高度的索塔周f=1变形的基本规律。索塔的变形随着高度的增加而不断变大,在南北向最大位移可达3.5cm左右,但总体变化趋势一致,即索塔的摆动方向与太阳的转动方向基本一致,但变形方向比日照方向滞后一个时间段。
　　 最后,通过对在测区进行的大气折光试验的分析,发现大气折光系数与下垫面、气象因素等有很大关系,但是当外部环境稳定时,其变化也具有明显的周日规律,并根据试验结果提出了在测量中降低折光系数影响的几点措施。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第1章 绪论

1.1 独塔斜拉桥发展概述

1.2 斜拉桥索塔的结构

1.2.1 索塔的构成

1.2.2 索塔的结构形式

1.2.3 索塔的截面形式

1.3 研究的意义及研究现状

1.4 本文的研究背景和研究内容

1.4.1 工程背景

1.4.2 研究内容

第2章 斜拉桥索塔施工测量技术及其精度分析

2.1 常用索塔施工测量方法及精度分析

2.1.1 悬挂钢尺传递高程法

2.1.2 全站仪三角高程法

2.1.3 三维极坐标法

2.1.4 激光基准线法

2.1.5 全站仪竖直高程传递法

2.2 梁济运河大桥索塔施工测量方法及精度分析

2.2.1 索塔施工测量基准传递方法与精度分析

2.2.2 下塔柱施工测量方法与精度分析

2.2.3 中、上塔柱施工测量方法与精度分析

2.3 本章小结

第3章 索道管定位技术研究

3.1 建立三维空间坐标系

3.1.1 确定索道管特征线的空间直线方程

3.1.2 确定索道管定位要素

3.2 索道管现场定位方法

3.2.1 定位前准备工作

3.2.2 索道管空间位置的精密定位

3.3 索道管定位精度分析

3.3.1 两端口中心的三维坐标中误差允许值

3.3.2 由仪器设备和采取的措施推算的两端口中心的三维坐标中误差

3.4 索道管竣工实测精度

3.5 减少索道管测量定位误差的措施

3.6 本章小结

第4章 索塔日照温差及周日变形分析

4.1 主塔现场温度测试及结果分析

4.1.1 温度测试方法与测点布置

4.1.2 主塔断面温度分布

4.1.3 内外壁温差分析

4.1.4 索塔温度梯度模式

4.2 有限元计算原理

4.3 温度应力有限元计算原理

4.4 ANSYS通用程序介绍

4.4.1 ANSYS概述

4.4.2 ANSYS软件的基本构成

4.4.3 单元简介

4.5 索塔在拟合温差作用下的位移

4.5.1 模型的建立及单元的划分

4.5.2 索塔在重力作用下的位移分析

4.5.3 索塔日照温差位移分析

4.6 索塔周日变形实测结果

4.7 索塔周日变形分析

4.8 本章小结

第5章 测区大气折光系数研究

5.1 大气垂直折光的定义

5.2 折光系数变化原因

5.3 求折光系数K的常用方法

5.3.1 利用对向观测高差求K

5.3.2 利用已知精密高差求K

5.3.3 利用垂直温度梯度求K

5.4 运河东岸大气折光系数研究

5.4.1 试验方法及场地的选择

5.4.2 K值统计与分析

5.5 跨河高程传递区域大气折光系数研究

5.6 提高测量精度的措施

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在读期间参加的科研项目

致谢

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