矮塔斜拉桥的施工控制方法与实践

摘要

随着桥梁事业的蓬勃发展，许多新型的桥梁结构形式不断出现，其中组合体系结构发展尤为迅速，而矮塔斜拉桥就是当中的典型代表，并在国内外得到广泛应用。
　　桥梁技术得到快速发展的同时，保证施工过程的安全和成桥结构的线形和应力符合设计要求也十分必要，因此桥梁施工控制的研究有着重要的现实意义。本文依托新建的石棉县大渡河矮塔斜拉桥，就该桥的受力性能、施工过程中线形和应力控制问题进行了详细的研究。此外，由于设计参数对结构施工过程控制及成桥状态有着显著影响，作者还探讨了不同设计参数取值下，结构在变形及受力方面的变化。
　　1.总结了施工过程控制常用的计算分析方法，如正装分析法、倒拆分析法和无应力分析法;介绍了桥梁施工控制的主要内容（线形控制、应力控制等）;对施工控制的理论方法，包括:开环控制、闭环控制及自适应控制，进行了详细的阐述，介绍了它们的工作原理和特点;简要介绍了最小二乘法在参数识别中的使用方法。
　　2.建立了基于梁单元的有限元模型;仿真模拟施工过程，计算分析了结构在各施工阶段的受力和变形，由此验证了施工方案的合理可行;计算了在各分项荷载及其组合作用下桥梁主要构件的变形及受力状况，通过结果分析了桥梁受力特性，复核了设计方案，并根据正常使用极限状态验算结果提出了预应力束的调整建议。
　　3.根据石棉县大渡河桥的施工控制方案，详细介绍了本桥线形和应力的控制方法。控制方法的基本思路为:在各施工阶段中，根据状态变量（控制点位移、控制截面应力）的实测值与理论值的偏差就行参数识别，对下阶段施工进行误差预测，得出立模标高指导梁段施工。通过控制结果，可知施工过程中线形满足要求，应力处于安全可控范围内，成桥结构满足运营要求，由此验证了施工控制方案的可行。
　　4.以设计参数为控制变量，计算了结构在主要施工阶段和成桥状态下响应。对比分析计算的结果，确定了主要影响参数及其影响程度，并以此为依据对施工过程控制提出参考建议。结果表明:混凝土的容重、主梁刚度及局部温差是主要影响参数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 矮塔斜拉桥的发展概况

1．2．1 国外矮塔斜拉桥的发展

1．2．2 国内矮塔斜拉桥的发展

1．3 矮塔斜拉桥的特点及性能优越性

1．3．1 矮塔斜拉桥的结构和受力特点

1．3．2 矮塔斜拉桥的性能优越性

1．4 本文的主要研究工作

第2章 矮塔斜拉桥施工控制的基本理论和内容

2．1 引言

2．2 矮塔斜拉桥施工控制的计算分析方法

2．2．1 矮塔斜拉桥施工控制计算的原则

2．2．2 矮塔斜拉桥施工过程的计算分析方法

2．3 矮塔斜拉桥施工控制的内容

2．4 矮塔斜拉桥施工控制的理论方法

2．4．1 开环控制

2．4．2 闭环控制

2．4．3 自适应控制

2．4．4 最小二乘法在施工控制的应用

2．5 本章小结

第3章 矮塔斜拉桥空间有限元模型建立

3．1 背景工程概况—石棉县大渡河矮塔斜拉桥

3．1．1 工程概述

3．1．2 主要工程材料概况

3．2 模型建立的基本方法

3．3 桥梁主要构件模拟

3．3．1 预应力混凝土主梁的模拟

3．3．2 索塔、桥墩的模拟

3．3．3 斜拉索和预应力束的模拟

3．4 桥梁边界条件模拟

3．4．1 塔墩梁的连接

3．4．2 斜拉索与主梁及索塔的连接

3．4．3 边墩支座及承台的模拟

3．5 混凝土收缩、徐变及强度增长的模拟

3．6 全桥空间组合有限元模型

3．7 本章小结

第4章 大渡河矮塔斜拉桥施工过程仿真模拟

4．1 施工阶段的划分

4．2 施工阶段结构位移计算分析

4．3 施工阶段结构应力计算分析

4．4 本章小结

第5章 矮塔斜拉桥运营阶段的计算分析

5．1 计算工况

5．2 分项荷载作用下位移的计算分析

5．3 分项荷载作用下应力的计算分析

5．3．1 分项荷载作用下主梁应力的计算分析

5．3．2 分项荷载作用下索塔应力的计算分析

5．3．3 分项荷载作用下斜拉索应力的计算分析

5．4 荷载组合作用下应力的计算分析

5．5 正常使用极限状态结构验算分析

5．5．1 主梁正截面抗裂验算分析

5．5．2 索塔、桥墩正截面抗裂验算分析

5．5．3 斜拉索应力验算分析

5．6 本章小结

第6章 石棉大渡河桥施工控制

6．1 大渡河桥施工控制的原则和目标

6．1．1 施工控制的原则

6．1．2 施工控制的目标

6．2 结构几何线形控制

6．2．1 预拱度的设置方法与分析

6．2．2 线形控制方法及测点布置

6．2．3 线形控制结果

6．2．4 线形控制结论及误差分析

6．3 结构应力控制

6．3．1 测试方法及测点布置

6．3．2 应力监测结果

6．3．3 应力测试误差分析

6．4 本章小结

第7章 矮塔斜拉桥施工控制参数敏感性分析

7．1 施工控制主要影响参数

7．2 主梁自重影响

7．3 结构刚度影响

7．3．1 主梁刚度误差

7．3．2 索塔刚度误差

7．3．3 斜拉索刚度误差

7．4 温度效应影响

7．4．1 整体温差影响

7．4．2 局部温差影响

7．4．3 施工建议

7．5 混凝土收缩徐变影响

7．5 本章小结

结论

致谢

参考文献