朱海峰[1]2008年在《大跨径混凝土斜拉桥施工过程仿真分析》文中指出预应力混凝土斜拉桥在我国应用范围非常广泛,现代大跨径斜拉桥的建造不仅推动了桥梁设计理论、结构分析以及施工技术的发展,同时也使大跨径斜拉桥的施工控制问题成为工程技术人员一个重要的研究课题。斜拉桥施工控制就是控制成桥状态时结构的内力和线形,以使斜拉桥的成桥状态充分满足设计期望,并保证施工过程中结构安全。斜拉桥施工控制仿真计算是实施施工控制的基础,斜拉桥施工控制仿真计算包含两个主要的方面:确定斜拉桥成桥状态和确定施工状态。斜拉桥成桥状态一直是人们关注和研究的重点。但是,在桥梁施工阶段,桥梁施工状态的确定因其直接关联着施工工艺和施工控制而显得更有实用价值,而且,最终实际的成桥状态也与桥梁施工状态有着密切的关联,所以,对桥梁施工状态进行深入的研究有着很现实的意义。本文结合忠县长江大桥工程,首先系统地分析了斜拉桥施工控制仿真计算的整体思路,并重点分析探讨了斜拉桥施工过程计算的理论,以及斜拉桥合理状态的确定,然后在介绍忠县长江大桥主桥施工过程的基础上,建立平面杆系有限元模型,模拟计算分析了全桥的施工过程,确定其合理成桥状态和施工状态,根据施工过程计算结果,对每一阶段结构的应力、变形进行分析。本文还建立空间有限元分析模型,对该桥进行动力特性分析,研究其抗震、抗风性能。
陈湛荣[2]2008年在《混凝土斜拉桥仿真计算与施工控制》文中提出斜拉桥施工过程仿真计算是实施施工控制的基础,本文以湖北省恩施洲施州大桥为工程背景,应用结构仿真技术和施工控制理论,对PC斜拉桥施工仿真与控制进行了研究。首先,本文应用控制论的方法对目前的PC斜拉桥施工控制方法进行分类研究,寻求合理的控制思路;通过对斜拉桥施工过程仿真计算理论的分析研究,提出了一种适用于中小跨径混凝土斜拉桥索力计算的“二阶段法”。该方法省去了中间的倒装过程,计算速度快,用时少,利用该方法可以两步到位求出合理成桥与施工索力,能够考虑混凝土的收缩徐变以及合龙段不闭合力的影响,也能考虑非线性的影响。用“二阶段法”计算得出的成桥索力与施工索力闭合良好,误差不超过5%,且与经典方法计算得出的索力几乎一致,且满足施工阶段及运营阶段的要求,应力分布均匀。然后以五座斜拉桥有限元模型作为研究对象,得出考虑几何非线性效应与不考虑非线性效应的结构索力、弯矩及位移的响应情况。并对数据进行比较分析,得出是否考虑斜拉桥几何非线性效应的临界点,提出了几何非线性影响系数的经验表达式。采用桁架单元线性分析的结果乘以几何非线性系数即可得出非线性近似解答。在这基础上,建立有限元模型对施州大桥进行施工过程仿真计算,确定了施州大桥合理的成桥状态与施工状态。最后,结合仿真计算结果,具体阐述了施州大桥施工控制系统,在各施工阶段中,进行了状态变量(控制点位移、索力、控制截面应力及塔顶偏位)的实测值与相应理论值的差别分析研究,用以验证所作施工控制系统的有效性。本文的相关成果对PC斜拉桥的施工仿真计算与控制具有一定的参考价值。并为合理索力计算及非线性效应的计算提供了一种新的简化方法。
张夫健[3]2007年在《独斜塔混合梁斜拉桥合理成桥状态分析与施工控制模拟》文中研究指明斜拉桥以其优越的跨越能力,合理的受力体系以及新颖的结构形式,已经成为现代桥梁工程中发展最快,最具有竞争力的桥型之一。随着跨度的不断增大及结构的多样化、复杂化,给设计和施工带来了许多新的课题。本文以天津市河北大街斜拉桥为背景,对斜拉桥合理成桥状态的确定与施工控制展开研究。对现有的斜拉桥合理成桥状态的索力计算方法进行阐述和总结,确定本桥合理成桥状态的标准。建立结构分析和索力优化模型,采用最小弯曲能量法、应力平衡法和影响矩阵法相结合的综合方法来确定合理成桥状态下的索力,在该索力下,结构的应力状态良好,塔顶偏位较小。该综合方法思路清晰,目标明确,避免了单一使用某种方法的局限性。斜拉桥要实现最终的成桥状态需要经过一系列的施工步骤,介绍了不同施工方法的工艺及适用情况,论述了合理施工状态的计算方法。结合河北大街斜拉桥的结构特点、场地条件,确定施工方案,根据施工情况划分施工过程计算步骤。以正装迭代法确定斜拉桥合理施工状态,并在计算过程中考虑塔梁受力及施工实际情况的要求,分析结果表明该方法应用简单,效果良好。用影响矩阵法对成桥后索力误差进行调整,使索力和线形都比较合理,保证成桥状态的安全性和耐久性。对斜拉桥施工误差进行了分析,着重研究了支架刚度、梁塔自重误差、温度对斜拉桥静力行为的影响,并对焊接变形的影响及其控制方法进行了探讨。结合河北大街斜拉桥的结构体系特点,确定施工控制内容,制定控制流程。
颜东煌[4]2001年在《斜拉桥合理设计状态确定与施工控制》文中进行了进一步梳理在斜拉桥的成桥状态确定、施工状态确定以及施工控制方面虽然已有不少研究成果，但在实际应用中仍存在许多问题，缺乏完整的方法。本文作者根据亲身参与的十余座斜拉桥的研究工作经验，在这叁个方面进行了研究，提出了一套较为完整的方法，并初步实现了可视化的软件设计。 1.提出了以主梁应力为控制目标的斜拉桥合理成桥状态确定的分步算法，该方法的基本思路为：①以主梁各控制截面在最不利荷载作用下的上、下缘最大最小应力作为控制条件来确定主梁的“合理预加力”；②根据合理预加力以及其它设计要求配置好预应力后，确定主梁成桥恒载弯矩“可行域”；③以主梁成桥恒载弯矩“可行域”作为约束，综合考虑索力的均匀性、主塔弯曲受力以及边墩与辅助墩反力等要求，以成桥索力作为变量，建立一个优化模型；④求解代化问题，得到合理成桥状态。 2.提出了确定斜拉桥的合理施工状态的正装迭代法，该方法基本思路为：先假定一组控制张拉索力，按正装计算得到一个成桥状态，将该成桥状态与事先定好的合理成桥状态比较，按最小二乘法原理使两个成桥状态相差最小，以此来修正控制张拉索力，再进行新的一轮正装计算，直至收敛为止。该方法只需作正装计算，且将不闭合原因造成的影响通过最小二乘法原理减小到最低限度。该方法的优点：1）其它方法一般都需要倒拆计算过程，本方法只要做正装计算，大大简化了计算输入数据；2）本方法回避了不闭合问题，虽然所获得的成桥状态与理想成桥状态有差异，但通过优化（最小二乘法），两者非常逼近，一般完全满足工程要求；3）该方法还可将确定理想成桥状态与施工状态合二为一，只要给定控制参数的期望值即可；4）第一次正装计算所用的安装索力假定值灵活性大，易于确定。 3.建立了一个斜拉桥施工控制的参数模型。通过对参数的误差进行识别和预测，以合理成桥状态为控制目标对控制变量（控制张拉索力和立模标高）进行调整，从而实现斜拉桥施工控制的要求。该方法的基本思路为：在各施工梁段中，根据状态变量（控制点位移、索力、控制截面应力应变）的实测值与相应理论值的差别对影响参数进行误差识别；根据已施工梁段的影响参数识别结果，对未施工梁段的相应参数进行误差预测；根据已识别或预测的影响参数的误差，以成桥状态结构控制截面内力为控制目标，对控制张拉索力进行最优控制，求出其调整值；计算影响参数的误差和控制张拉索力的调整值对成桥标高的影响，求出立模标高的调整值。 4.完成了斜拉桥成桥状态与施工状态确定以及施工控制分析系统的软件设计。 作者通过大量实桥的研究工作，已将以上叁个方面的内容编制成了一个综合的计算机软件，并且在Windows环境下用Visual Basic对该软件的界面以及前后处理进行了可视化设计。
杨俊[5]2008年在《基于影响矩阵的大跨桥梁合理成桥状态与施工控制研究》文中进行了进一步梳理在桥梁建设中,对桥梁施工过程进行控制是非常重要的,它是保证桥梁在建成后实现理想设计状态的关键,而确定桥梁合理成桥状态具有重要的工程意义。它不仅为桥梁施工控制提供最优目标,方便结构施工,缩短工期,而且能充分发挥结构特性,节约材料,降低工程造价。本文围绕确定桥梁合理成桥状态与施工控制这一主题展开工作,以大型有限元分析计算程序为操作平台,以斜拉桥、系杆拱桥、自锚式悬索桥为研究对象,充分利用桥梁结构中部分构件内力的可调性,改变桥梁结构内力的分配,优化结构设计。在剖析基于几何线性、几何非线性影响矩阵形成的理论基础上,深入研究了基于影响矩阵的结构调值计算理论及其在桥梁设计与施工中的具体应用。归纳起来有以下几个方面:1、综述了桥梁结构几何非线性的影响因素及各种几何非线性因素的处理方法。在此基础上,导入了桥梁结构调值计算的影响矩阵法,并就基于线性、非线性的调值计算理论作了研究探讨。比较了目前常用的几种形成影响矩阵的方法,即修改总刚法、强迫变形法、基于结构变更定理法,给出了基于温度变化原理和基于归一化原理的影响矩阵的形成方法。2、综述了确定斜拉桥合理成桥索力的各种方法,并比较了各方法的优缺点,得出了基于影响矩阵的综合方法确定斜拉桥的合理成桥索力。即采用刚性支承连续梁法,以斜拉桥主梁为相应的刚性支承连续梁产生的弯矩为控制目标,引入索力对主梁弯矩的影响矩阵,根据主梁内力平衡原理,建立主梁内力平衡方程,从而求出合理的斜拉桥成桥索力。在充分讨论现有斜拉桥施工控制方法的基础上,研究了确定斜拉索施工张拉力的影响矩阵法,同时计入了结构几何非线性影响,求解施工张拉力的迭代方法。通过分析讨论多目标优化方法,推导了基于影响矩阵的综合方法进行斜拉桥误差调整计算。3、提出了基于影响矩阵的综合刚性吊杆法和自动调索法来确定系杆拱桥的合理成桥吊杆内力。即首先采用刚性吊杆法,将吊杆的刚度置大数,得出吊杆内力与系梁控制节点的竖向位移,从而求出吊杆内力对系梁节点竖向位移的影响矩阵,然后运用自动调索法修正吊杆内力,即得到合理成桥状态下的吊杆内力。通过对系杆拱桥吊杆张拉施工过程中吊杆内力互相影响的研究,得到了基于影响矩阵的吊杆分阶段张拉的倒拆施工控制方法,此法理论上可使吊杆在一次张拉完成后,即达到设计状态。最后,得到了基于影响矩阵的吊杆内力误差调整方法。4、验证了自锚式悬索桥施工控制中的力学特性,在对自锚式悬索桥结构受力特性进行分析的基础上,推导了基于最小能量原理与变形协调法综合确定自锚式悬索桥的吊杆内力。通过对自锚式悬索桥合理成桥状态的计算模型研究,引入了基于影响矩阵的最小弯曲能量法,确定自锚式悬索桥的合理吊杆成桥索力,该方法能计入活载的影响。提出了基于影响矩阵的自锚式悬索桥吊杆线性、非线性施工张拉控制原理,与传统吊杆张拉方法相比,该方法能减少吊杆张拉次数,节约施工费用。最后,推导了基于影响矩阵的自锚式悬索桥施工误差控制理论,并同时考虑了线性、非线性的影响进行施工误差控制。
苗家武[6]2006年在《超大跨度斜拉桥设计理论研究》文中研究表明超大跨度斜拉桥作为与悬索桥最具有竞争力的桥型，在千米级以上跨径上越来越受到工程界的青睐，我国继香港昂船洲大桥、苏通大桥之后，又面临若干近千米级斜拉桥的规划设计与论证工作。本文以苏通大桥等几座特大跨径斜拉桥方案为工程背景，以超大跨度斜拉桥的设计理论与特殊力学问题为主线，比较深入地开展了以下几个方面的工作： 1．斜拉桥概念设计与近似分析理论的研究。 在现有研究成果的基础上，结合工程实例，就斜拉桥概念设计中几个总体设计参数的确定原则以及关键构造设计要点进行了系统的阐述。根据弹性地基梁比拟方法，推导了塔、梁、索的恒活载内力近似计算公式，在概念设计阶段具有较强的实用价值。基于理论推导与统计资料，拟合出了斜拉桥基频(一阶竖弯和扭转)估算公式，与现行规范公式相比，不仅形式简单、精度较高，而且物理涵义更明确。 2．大跨度斜拉桥合理成桥与施工状态索力优化以及非线性影响比较研究。 结合苏通大桥设计实践，系统地研究总结了各种斜拉桥索力优化方法，实现了千米级钢斜拉桥一次张拉索力达到理想状态。以单索模型为对象，比较了超长斜拉索的叁种非线性计算方法的影响。验证了8节点或8段杆单元斜拉索模拟方法在1000～2000m跨径范围均具有较高的精度。系统分析了各种几何非线性因素对苏通大桥成桥以及施工状态的影响，研究表明如果按等效直杆模量法模拟超长索的垂度效应，将导致大跨度斜拉桥的施工线型计算不准确，仅该项因素所引起的主梁立模标高最大误差约30cm，是非常显着的。最后分析了活载计算方法的影响，研究表明活载按线性二阶理论在千米级甚至更大跨径斜拉桥仍然是有效的。 3．特大跨度斜拉桥方案试设计与参数研究。 分别以1200、1400、1600m叁种超大跨度为目标进行了方案试设计，探讨了叁种跨径下，斜拉桥在活载、横向静风、结构稳定性以及抗风性能等方面的变化情况。分析表明，结构稳定性是超大跨度斜拉桥跨径增大后的主要控制因素。并就梁高、桥塔刚度、塔跨比、拉索布置、主梁宽跨比等一些特征几何参数展开了深入地比较研究，得到这些参数变化后的影响规律。然后比较论证了分体双箱梁在超大跨径斜拉桥的适用性。 4．多索面斜拉桥设计理论分析。 以1600m跨径为对象，结合静力、稳定性、动力分析以及经济性等多方面的比较论证，最终揭示出多索面斜拉桥在超大跨度范围并非理想的结构型式，而分体双箱梁与传统倾斜
戴杰[7]2016年在《钢箱梁斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态优化方法研究》文中研究说明合理成桥状态与合理施工状态的确定是钢箱梁斜拉桥设计和计算分析的关键问题。本文在总结钢箱梁斜拉桥结构特点、施工方法特点以及国内外已有理论及实践研究成果的基础上,以大跨度钢箱梁斜拉桥为例,结合数学优化方法和有限元法,对钢箱梁斜拉桥的合理成桥状态、合理施工状态优化方法等问题进行了系统的研究,并探讨了钢箱梁斜拉桥施工控制与误差调整的实用方法。主要研究内容如下:(1)以钢箱梁斜拉桥主梁和桥塔的弯曲能量之和为目标函数,以主梁和桥塔位移、应力、斜拉索索力及其均匀性等为约束条件,提出结合乘子路径跟踪优化算法和有限元法确定钢箱梁斜拉桥的合理成桥状态;并结合实例分析了约束条件范围的变化对优化结果的影响,该方法可全面考虑钢箱梁斜拉桥各个构件在成桥恒载状态下的受力和变形特征,可避免人为调索的随意性,能简便有效地获得钢箱梁斜拉桥的合理成桥状态。(2)结合乘子路径跟踪优化算法和有限元法,分别分析了塔梁支承形式、主梁边主跨比、塔高(桥面以上)与主跨跨径比、辅助墩数量及其布置位置等参数对钢箱梁斜拉桥成桥状态优化结果的影响,并分别给出大跨径钢箱梁斜拉桥的合理结构体系及总体布置参数的合理取值范围。(3)以正装迭代计算所得钢箱梁斜拉桥主梁和桥塔的位移、弯矩以及斜拉索索力等状态与合理成桥状态间的差值为优化控制目标,建立钢箱梁斜拉桥合理施工状态优化的多目标规划数学模型,提出结合多目标优化算法和正装迭代有限元法确定钢箱梁斜拉桥的合理施工状态,并对比分析优化目标的选取对钢箱梁斜拉桥施工状态优化结果的影响,该方法可全面考虑钢箱梁斜拉桥施工过程中各个构件的变形和受力特征,可避免人为调索的随意性,能简便有效地获得钢箱梁斜拉桥的合理施工状态。(4)基于几何非线性分析理论,结合有限元正装分析法,分析斜拉索垂度效应、P-Δ效应单独作用以及3种几何非线性效应组合作用对钢箱梁斜拉桥施工状态的影响。(5)根据钢箱梁斜拉桥施工方法及施工监控的特点,阐述了采用几何控制法进行钢箱梁斜拉桥施工监控的原理、内容、实施过程及其控制目标精度;提出采用改进加权最小二乘法进行钢箱梁斜拉桥施工误差调整,并以大跨径钢箱梁斜拉桥为例,对其进行施工过程控制及误差调整,从而验证了该方法的可行性及有效性。
游峰[8]2007年在《独塔无背索弯坡斜拉桥受力分析与施工控制研究》文中指出随着国民经济的发展、国民素质的提高，人们对桥梁建设的要求不再仅仅满足于它的交通工能需求，而是越来越重视其功能与美学的和谐统一。无背索斜拉桥造型特殊，结构新颖，桥型美观，给人以既轻盈活泼又奋发向上的力量感。正是因为此，作为城市景观桥，无背索斜拉桥越来越受到人们的青睐，正在越来越多的应用于工程实践中。虽然无背索斜拉桥已经越来越多的应用到了工程实践中，但是无论在设计理论上还是在施工控制上尚未有成熟的理论可言。本文首先分析研究了无背索斜拉桥的结构体系特点及设计要点，通过对国内外现有的大多数无背索斜拉桥的分析研究，归纳总结了无背索斜拉桥的孔跨布置形式、斜拉桥的受力性能及设计要点。其次，本文以具体工程的施工控制为例，通过对现场获得的大量监控数据的研究分析，及时地反馈指导工程的施工，使结构内力更合理；施工更科学、安全；造价更经济，以扬长避短充分发挥该种结构体系的优点，并为该种桥型施工控制探索可行的方法，积累了可借鉴的经验。第叁，通过对实际工程的成桥荷载实验，不但进一步验证了施工控制结果与设计结果的一致性，同时本文的实验方法也为同类桥型的荷载实验具有指导意义。总之，从理论上看，本文所做的工作对于提高人们对无背索斜拉桥的认识，全面了解无背索斜拉桥的结构性能、设计方法、施工控制，有着积极的意义，这对推动后继研究工作的开展是非常有价值的。在实际应用中，不仅可以对工程实践起到重要的指导作用，还可以对无背索斜拉桥这一新桥型的合理推广起到一定的促进作用。
任瑞雪[9]2009年在《混合梁斜拉桥施工全过程几何非线性影响分析与施工控制》文中认为混合梁斜拉桥具有独特的结构特点,是今后大跨度斜拉桥发展方向之一。研究其施工过程几何非线性影响和合理状态确定与施工控制,对于桥梁设计合理和施工安全有着重要意义。本文以广州东沙大桥为工程背景,对混合梁斜拉桥施工过程几何非线性影响,合理状态确定与施工控制等问题进行了分析研究。本文阐述了斜拉桥几何非线性分析的基本理论,介绍了几何非线性方程组的求解方法。采用平面杆系有限元程序FBR_CAL_SUO和SUS_CAL_SUO对东沙大桥施工全过程进行了模拟计算,分析了混合梁斜拉桥施工过程中几何非线性对主梁立模(就位)标高、施工阶段结构变形、内力及应力的影响,得出了相关的结论:施工阶段主梁累计位移大者几何非线性影响也较大,但其绝对影响量最大只有29.3mm(主桥为主跨338m的独塔混合梁斜拉桥)。采用ANSYS有限元软件建立了东沙大桥施工阶段空间有限元模型,介绍了施工过程模拟计算时几个关键问题的处理方法;通过与平面杆系程序FBR_CAL_SUO计算结果的对比验证了这些方法的合理性,为其他同类桥梁施工过程仿真计算提供参考。针对混合梁斜拉桥,本文提出了采用恒载平衡法与应力平衡法相结合,并以塔和梁的最大变位最小为目标的索力优化方法确定合理成桥状态,采用基于正装计算的索力不断优化的试算法确定合理施工状态。通过东沙大桥合理成桥状态和合理施工状态的确定,证明了本文方法的有效性和简捷性,同时也为施工控制工作提供了理论依据。详细介绍了东沙大桥施工控制的主要内容和实施方案,比较分析了典型工况下的理论和实测数据,表明了东沙大桥施工控制效果良好。同时指出斜拉桥悬臂施工过程中外界气温对施工控制精度有较大的影响,施工时应加以重视并采取相应对策。
肖建良[10]2008年在《独塔单索面混凝土斜拉桥施工阶段仿真分析》文中研究说明随着高强度材料的使用,结构分析方法的进步,以及施工手段的改善,斜拉桥在20世纪90年代得到快速发展。跨度的不断增大以及结构形式的多样化,给斜拉桥的施工控制带来了许多新的课题,其中斜拉桥施工过程的仿真计算是确定斜拉桥静力状态的主要手段,也是斜拉桥施工控制的主要工作之一,为施工监测监控提供合理、科学的依据。不断提高斜拉桥施工过程仿真技术的水平,将会产生巨大的工程价值与经济效益。本文首先分析了国内外斜拉桥施工控制的现状,介绍了斜拉桥施工控制理论、方法、原则以及影响斜拉桥施工控制的各项因素,并对斜拉桥施工阶段的施工控制作了较详细的分析研究。斜拉桥的合理成桥状态和合理施工状态的确定是斜拉桥施工过程仿真计算的关键,本文以主梁弯矩为成桥索力控制目标,用最小弯曲能量法确定恒载索力,并用索力优化模型调整恒载索力,最终确定合理的成桥状态。用假设斜拉索初拉力进行有限元模型的正装计算,并用计算的结果与事先确定的合理成桥状态下比较,运用索力的二次优化调整初拉力直至不闭合值达到最小为止,该方法只需要做正装计算便能得到合理的施工状态。在施工控制仿真计算中,对斜拉桥结构构件的仿真方法进行了总结,以恩施市施州大桥为背景,用Midas/Cvil有限元软件建立了全桥模型,并根据该斜拉桥的施工特点对计算模型进行研究,了解结构模型在自重、索力、设计荷载、温度变化、收缩徐变及其荷载组合下的变形、应力、应变等,为施工控制作因素分析,并对施工控制仿真计算结果进行了详细分析。
参考文献：
[1]. 大跨径混凝土斜拉桥施工过程仿真分析[D]. 朱海峰. 重庆交通大学. 2008
[2]. 混凝土斜拉桥仿真计算与施工控制[D]. 陈湛荣. 重庆交通大学. 2008
[3]. 独斜塔混合梁斜拉桥合理成桥状态分析与施工控制模拟[D]. 张夫健. 天津大学. 2007
[4]. 斜拉桥合理设计状态确定与施工控制[D]. 颜东煌. 湖南大学. 2001
[5]. 基于影响矩阵的大跨桥梁合理成桥状态与施工控制研究[D]. 杨俊. 武汉理工大学. 2008
[6]. 超大跨度斜拉桥设计理论研究[D]. 苗家武. 同济大学. 2006
[7]. 钢箱梁斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态优化方法研究[D]. 戴杰. 长安大学. 2016
[8]. 独塔无背索弯坡斜拉桥受力分析与施工控制研究[D]. 游峰. 武汉理工大学. 2007
[9]. 混合梁斜拉桥施工全过程几何非线性影响分析与施工控制[D]. 任瑞雪. 长沙理工大学. 2009
[10]. 独塔单索面混凝土斜拉桥施工阶段仿真分析[D]. 肖建良. 武汉理工大学. 2008