悬索桥施工监控仿真计算关键问题研究

摘要

紧密结合珠江黄埔大桥的工程实际，综合考虑悬索桥的施工特点，根据设计计算和施工的需要，对悬索桥的主要施工阶段的计算内容做精细化的研究分析，并编写了相关的计算程序，程序计算结果直接指导该桥的施工。
　　 首先，在总结现有的悬索单元的基础上，将悬索单元分为两大类：基于荷载态的索单元和基于无应力态的索单元，分别对其悬索公式、曲线方程、索长公式以及索端力与坐标的关系式进行了推导，并比较各自的优缺点，分析了各自的适用范围。
　　 运用可计入温度的悬索公式，分析温度对猫道承重索各跨跨中标高的影响规律。将承重索对索塔的作用等效为非线性弹簧，推导其在塔顶处的等效抗推刚度公式。建立了能考虑温度和索塔的非线性抗推刚度的索-塔分析模型，并运用于猫道施工控制的迭代计算。
　　 给出合理的迭代初值，完善了成桥状态、空缆状态主缆线形的求解理论。
　　 提出了基准索股索长调整量的精确求解方法，并用于分析塔偏位、温度对索股跨中标高的影响规律。根据基于荷载态的悬索曲线方程及其索长公式推导了中跨和边跨基准索股的悬链线简化调索公式。采用影响系数的办法来修正温度和跨度变化的影响，结合悬链线简化调索公式对珠江黄埔大桥的基准索股进行调整计算。
　　 选择各索股切点处索力相同作为成桥状态锚跨索股索力分布模式，结合散索鞍的平衡条件，研究成桥状态锚跨张拉力、索股无应力长度的计算方法。根据索股无应力长度保持不变的原则，提出了施工阶段(包括空缆状态)时的锚跨张拉力计算方法。针对散索鞍固定、自由两种情况下，温度对锚跨张拉力的影响进行了研究。
　　 针对主缆已架设完成，但后期恒载发生较大变化的情况，提出了先定成桥状态主缆矢度的非线性迭代法对悬索桥的后期施工阶段进行计算，包括索夹定位坐标、吊索的下料长度、吊索长度的修正等参数的确定，乃至后期的鞍座顶推和钢箱梁吊装阶段的计算。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1悬索桥的发展概述

1.2悬索桥计算理论发展概况与研究现状

1.3悬索桥施工监控计算研究概况

1.3.1悬索桥施工监控内容及其特点

1.3.2国内悬索桥施工监控的发展

1.3.3悬索桥施工监控计算理论研究概况

1.4本文主要研究内容

1.4.1存在的问题及主要研究内容

1.4.2论文的工程背景

第二章 悬索计算理论研究

2.1概述

2.2基于荷载态的索单元

2.2.1索微段平衡方程

2.2.2索曲线方程

2.2.3索长计算

2.2.4索端力和坐标之间的函数关系

2.3基于无应力态的悬链线索单元

2.3.1索端力和坐标之间的函数关系

2.3.2索长计算

2.4两类悬链线索单元的比较

2.4.1两种悬链线索单元的共同点与不同点

2.4.2两种悬链线单元的等效性的证明

2.4.3两种悬链线单元的联系

2.5小结

第三章 猫道架设静力计算

3.1概述

3.2猫道的构造及其架设计算

3.2.1构造

3.2.2猫道的架设

3.2.3猫道的静力计算

3.3猫道架设的温度效应分析

3.3.1猫道承重索的温度分布

3.3.2计入温度变化的悬索单元

3.3.3温度对跨中标高的影响

3.4索-塔非线性分析模型

3.4.1索塔受力模型

3.4.2猫道在主塔塔顶的等效抗推刚度

3.5猫道计算总流程

3.5.1猫道承重索无应力长度求解

3.5.2计入温度变化的猫道承重索施工工况计算

3.5.3全桥猫道迭代计算总过程

3.6算例分析

3.6.1基本资料

3.6.2珠江黄埔大桥猫道监控计算及实测结果

3.7小结

第四章 主缆施工监控计算

4.1概述

4.2主缆施工监控计算

4.2.1成桥状态的计算

4.2.2空缆状态的计算

4.3基准索股调整

4.3.1基准索股的线形控制

4.3.2基准索股调整的步骤

4.3.3基准索股索长调整量的精确计算

4.3.4基准索股调整的简化调索公式

4.3.5算例分析

4.4普通索股调整的施工监控

4.5小结

第五章 锚跨张拉力控制计算

5.1概述

5.2散索鞍平衡条件

5.3成桥状态下锚跨索股计算

5.3.1锚跨索股的几何线形

5.3.2锚跨索股索力分布模式

5.3.3索鞍内索股的无应力长度计算

5.3.4成桥状态锚跨索股计算总流程

5.4施工阶段锚跨索股的张拉

5.4.1施工阶段锚跨张拉力计算

5.4.2散索鞍固定时锚跨张拉力的张拉

5.4.3散索鞍自由时锚跨张拉力的张拉

5.5小结

第六章 恒载变化后的调整计算

6.1概述

6.2恒载变化后的迭代计算

6.2.1成桥控制目标及参数

6.2.2初始态参数的确定

6.2.3恒载变化后的调整计算流程

6.3索夹定位坐标的确定

6.3.1吊点坐标计算

6.3.2吊点到索夹两端的距离计算

6.3.3珠江黄埔大桥索夹定位监控计算及实测值

6.4吊索长度的确定

6.4.1吊索在主缆索夹处的长度修正

6.4.2珠江黄埔大桥吊索长度计算

6.5钢箱梁吊装施工阶段的计算

6.5.1索鞍的顶推

6.5.2不同温度下的主缆线形理论值与实测值对比

6.5.3珠江黄埔大桥钢箱梁吊装线形监控计算及实测值

6.6小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录A 珠江黄埔大桥施工监控成果总结

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果