预应力混凝土斜拉桥施工仿真分析

发布时间：2019-10-15 15:27

【摘要】：随着施工工艺与技术的发展,斜拉桥以其优越的跨越能力和良好的结构性能受到越来越多的桥梁建设者的青睐。其复杂的结构也使得斜拉桥的施工控制成为重要的研究课题,而施工控制的基础是施工仿真分析,通过控制施工过程以及成桥状态结构的内力与线形,以使斜拉桥在成桥状态满足设计期望值。本文以永宁黄河公路大桥为工程背景,建立Midas/Civil全桥有限元模型,结合实际施工程序进行正装分析,对预应力混凝土斜拉桥的施工仿真分析问题进行探讨。本文首先介绍了施工仿真分析理论,其施工仿真分析内容主要包括合理成桥状态与合理施工状态,接着对斜拉桥主梁与斜拉索的模拟方法做了总结,并根据实际需要,最终采用空间杆系结构,单主梁模型进行分析计算。本文的主要内容是斜拉桥的有限元计算分析部分,对斜拉桥的每个施工阶段及成桥阶段进行详细的仿真分析,重点研究结构内力、应力、索力、主梁变形及塔柱偏位,其结果表明该桥受力合理、线形整体平顺。同时分析各个施工状态下结构受力与变形情况,并研究典型主梁节段在不同施工状态下的变化规律,为施工控制提供理论基础,接着提出了立模标高的计算及控制方法。另外对比分析设计参数对施工控制的影响情况,其结果表明结构自重与混凝土收缩徐变对桥梁的受力与线形变化有较为显著的影响,施工控制过程中应该重点关注。然后对永宁黄河公路大桥进行稳定性分析,分别选取塔柱施工状态、最大双悬臂施工状态、最大单悬臂状态与成桥状态四种工况,按照第一类稳定性问题计算不同模态下结构失稳形式及特征值,结果表明该桥具有良好的稳定性,均满足规范要求。最后统计汇总部分现场实测数据,并与理论值对比分析,以成桥阶段主梁的线形、应力以及斜拉索索力为目标。实测数据与理论计算值较为吻合,全桥索力分布均匀,主梁线形整体平顺,满足设计要求,施工控制得到较好的结果,可供类似斜拉桥施工监控参考。
【图文】：

实际结构同计算模型之间的刚度等效性，空间组合单元模型则要关注不同单元结合部之间的节点位移协调性。大跨度斜拉桥本身是柔性结构体系，非线性的影响比较重要，，而非线性主要体现在材料及几何非线性这两个方面[21]。1.4.1 全桥模拟全桥模型因为经常受到计算规模的局限所以一般使用空间杆系模型。空间杆系常根据主梁的模拟情况分为单主梁模型、Π形模型、双主梁模型及三主梁模型[22]。虽然使用板壳、梁及块体单元组合所建的模型，跟杆系结构模型相比具有在刚度和质量分布等方面同实际结构的差别较小的优点，但是这种方法的工作量比较繁琐，对混凝土徐变和预应力等方面的分析处理较为麻烦[23]。对于单主梁模型，显然主梁截面的扭转中心位于其中间轴线。双索面斜拉桥的主梁模型则是用短刚臂及斜拉索链接从而变为“鱼骨”式。准确的主梁刚度系统及质量系统是此类模型的优点，而缺点则是横梁的刚度及主梁的翘曲刚度不能够考虑地十分充分[24]。如果采用刚臂的连接方式其杆件数则一定会增多，于此同时，若刚臂刚度的取值不太恰当，那对自振的频率值也能够产生不利影响。

兰州交通大学硕士学位论文，以两片边主梁之间的中心距作为质点之间的横向间距，而质点的竖向位置则设立由截面质心的水平线之上，节点与质点之间通过水平刚臂与竖向刚臂相连接，是为。此类模型因为质量分散于两侧，从而可以主动产生转动惯量。这这模型把刚度系质量系统置于相应的位置之上，可以较为准确地表达截面的实际受力情况，但是由点数及杆件数数量太大，从而导致其计算工作量也相应变大，与此同时因为刚度集同个节点之上，因此难以充分考虑翘曲刚度产生的影响[24]。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U445.4;U448.27

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王樟轩;岳川;;无应力状态法在结合梁斜拉桥施工控制中的应用[J];中国建材科技;2016年05期

2 高志刚;;公路斜拉桥施工过程中主梁线形控制策略探究[J];北方交通;2016年06期

3 孙金更;;预应力混凝土后张梁张拉施工质量问题及控制措施[J];铁道建筑;2015年06期

4 涂雪;;部分地锚式斜拉桥受力分析[J];黑龙江科技信息;2013年18期

5 陈域;涂光亚;;四塔高墩PC斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析[J];中外公路;2012年03期

6 徐刚;徐慧泉;;大跨度桥梁的施工工法[J];科技创新与应用;2012年08期

7 陈宇;;基于ABAQUS的斜拉桥三维有限元静力模型的建立[J];科技资讯;2010年33期

8 沈大为;;提篮系杆拱桥之索力优化的分析[J];低温建筑技术;2010年03期

9 王

本文编号：2549699