大跨度预应力混凝土V型墩连续刚构桥的静力分析与工程控制

摘要

桥梁结构特别是大跨度桥梁结构的分段施工，一般总是要经历一个长期而又复杂的施工过程及体系转换过程。随着施工阶段的推进，桥梁结构形式、支撑约束条件、荷载作用方式都在不断的变化，而且由于误差的存在，桥梁的实际状态总要偏离理想结构状态，因此施工控制有必要进行施工控制。本文以永康市西塔桥为工程背景，采用自适应方法进行施工控制，并详细介绍了预应力混凝土V型刚构桥的施工监测，效果理想，为同类桥梁施工控制提供了实际经验。 在一般的设计计算时只考虑满足成桥后正常使用阶段规范要求，而对施工过程中特性不予重视，在施工过程中不重视力学分析会对成桥结构状态产生影响，本文通过“生死单元”技术，采用实体单元法运用有限元软件ANSYS模拟了大跨度预应力混凝土V型墩连续刚构桥的施工过程，建立了三维实体模型，综合考虑施工过程中结构自重、预力束的空间效应等因素并结合实测数据对西塔桥进行仿真分析，重点研究施工过程中静力特性分析。为进一步研究大跨度预应力桥梁的施工提供依据和指导。 大跨度V型墩连续刚构桥多采用三向预应力设计，受力状况复杂，空间效应显著。设计中一般多采用的平面分析方法与实际情况偏差较大，为了保证桥梁的结构受力安全，有必要对已设计好的结构进行空间效应分析。本文在准确的计算基础上，得出了一些有用的结论，对于正确指导此类桥梁的设计具有重要的理论和工程实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1预应力混凝土连续刚构桥发展概述

1.1.1预应力混凝土连续刚构桥的发展

1.1.2国内发展情况

1.1.3国内外V型墩连续刚构桥的发展

1.2预应力混凝土连续刚构桥的分类及特点

1.2.1连续刚构桥的分类

1.2.2刚构桥的特点

1.3连续刚构桥的主要施工方法

1.3.1连续刚构桥的施工方法

1.3.2桥梁分段施工的特点

1.4本文主要研究内容

第二章施工控制分析与监测

2.1引言

2.2桥梁结构工程施工控制概述

2.2.1开环控制

2.2.2闭环控制

2.2.3自适应控制

2.3大跨度V型墩连续刚构桥施工控制方法

2.3.1施工过程中的结构分析

2.3.2施工控制理论

2.4预应力混凝土V型刚构桥的施工监测

2.4.1应力监测

2.4.2标高监测

2.4.3温度监测

2.4.4预测误差调整

2.5小结

第三章施工过程中线性控制

3.1引言

3.2线性控制目的

3.3结构施工线性主动控制原理

3.3.1控制计算模型

3.3.2立模标高的确定

3.3.4影响线性施工控制的因素

3.3.5施工监测

3.3.6误差调整与控制

3.4算例分析

3.4.1计算模型

3.4.2施工监测

3.4.3结构分析及控制结果

3.5 小结

第四章施工过程中的有限元模拟分析

4.1有限单元法原理

4.1.1有限单元法概述

4.1.2弹性体的有限元法

4.1.3桥梁结构弹性空间内力有限元法

4.2单元类型的选择

4.2.1混凝土的模拟

4.2.2预应力筋的处理

4.2.3实体与预应力筋的连接

4.3桥梁分段施工过程的模拟

4.3.1单元生死技术的原理

4.3.2单元生死技术在预应力混凝土V型墩刚构桥施工过程模拟分析中的应用

4.4边界条件的处理

4.4.1支座的模拟

4.4.2临时约束

4.5算例分析

4.5.1主桥基本设计资料

4.5.2桥梁上的计算参数

4.5.3主桥施工方法及有限元模拟

4.5.4箱梁应力分析

4.5.5 V型墩应力分析

4.6小结

第五章空间静力特性分析

5.1引言

5.2纵向弯曲应力分析

5.2.1剪力滞效应原理

5.2算例分析

5.2.1桥梁上的计算参数

5.2.2成桥后箱梁纵向应力分析

5.2.3活载横向作用位置对箱梁应力影响分析

5.3预应力空间效应分析

5.3.1箱梁纵向预应力效应分析

5.3.2箱梁横向预应力效应分析

5.3.3箱梁竖向预应力效应分析

5.4 小结

第六章总结和展望

6.1本文的一些结论

6.2有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

附表