高速铁路大跨度V撑连续梁桥施工阶段空间应力分析及参数优化研究

发布时间：2020-04-15 09:54

【摘要】：近30年来,随着我国基础建设行业的不断发展,桥梁工程取得了巨大的成就,桥梁的设计水平、施工技术和材料性能都有了大幅度的提高。同时,随着我国国民经济的发展,人民的物质生活水平及精神需求层次都有了大幅的提高,对新建桥梁外观方面的要求日益增加。在这种大背景下,预应力混凝土V形支撑桥梁应运而生。由于这种桥型具有梁式桥、斜腿刚构桥的特点,外形美观、结构轻巧、视野开阔,上下线条平斜结合,独具一格,与周围环境配合相得益彰,适合于对景观要求比较高而跨径要求不是很大的地方。本文以温榆河特大桥为工程背景,归纳总结了V形支撑连续梁桥的各种施工方法,并论述了相应的施工控制方法和理论,分别建立了整体和局部的有限元分析模型,初步研究了在V撑浇筑过程中及全桥施工过程中V撑的应力分布规律。本文的主要研究工作如下:(1)针对本文施工背景进行了主桥施工控制仿真分析及局部V撑施工控制仿真分析,建立了Midas/civil整体模型及ANSYS局部模型,提取了各控制工况的全桥内力及V撑结构局部内力,并通过现场监控与ANSYS数值模拟相结合的手段,分析计算了V撑各控制截面的应力数值,初步研究了V撑结构的应力分布规律,验证了现有监控手段在V形支撑连续梁桥这一特殊桥梁形式中的适用性。(2)通过对V形支撑结构进行分块浇筑过程中的自身空间应力分析及全桥施工过程中的V形支撑结构空间应力分析,利用ANSYS有限元分析软件,提取第一主应力并绘制应力云图,初步分析了V形支撑结构在分块浇筑过程中的自身空间应力分布规律及全桥施工过程中的V形支撑结构应力分布规律,寻找并定位V形支撑结构这一复杂空间结构的受力不利部位,为本桥及同类型桥梁的施工提供指导。(3)利用ANSYS软件中的优化设计模块,针对V形支撑倾角和截面进行结构的参数优化分析。优化目标从结构的可靠度、强度和工程造价方面考虑,优化后的支撑截面使结构受力均匀,造价低廉,造型美观,施工难度较低。通过优化设计分析,计算得到了针对上述优化目标的V形支撑结构最优尺寸参数。
【图文】：

图 2.2 自适应施工控制系统工参数的识别是自适应控制的关键，目前识别方法主要有两类：一是最小二基于误差最小化算法来实现；二是 Kalman 滤波法，该方法基于随机状态来实现。 施工控制的影响因素桥施工控制内容主要包括应力控制、变形控制、稳定性控制、安全控制等桥施工监控的主要目的在于保证桥梁实际施工状态尽可能的与理想设计状但因施工环境的复杂性以及影响因素的多样性，上述状态很难实现。引起主要因素有：1）设计参数的定义与结构的实际参数存在误差；2）预应力体系中实际张拉应力与理论值存在误差；3）挂篮荷载与理论值存在误差；4）由于结构自重的影响，模板会发生变形，带来误差；5）现场施工人员在测量过程中具有仪器误差和人工误差；

高速铁路大跨度V 撑连续梁桥施工阶段空间应力分析及参数优化研究2.3 主桥施工控制仿真分析本文采用先整体后局部的建模思想，通过整体模型与局部模型相结合的手段，提高建模效率与准确性，在不占用大量计算资源的情况下，较为准确的分析全桥及局部的受力分布情况。本文选用 Midas/civil 软件建立大桥有限元分析整体模型，选用 ANSYS 软件建立大桥有限元分析局部模型。2.3.1 整体模型的建立建模时，，主梁选用梁单元进行模拟，根据箱梁截面变化规律，结合大桥实际施工阶段，全桥共定义了 124 个梁单元，147 个节点，模型支座约束方式根据图纸布置模拟。按照现场实际施工计划定义模型施工阶段，同时考虑施工过程中结构体系转换、混凝土收缩徐变、预应力损失等因素对大桥内力和线形的影响，其他参数根据设计图纸资料进行准确模拟。主桥有限元模型如图 2.4 所示。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.4

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本文编号：2628427