二維分階段施工橋梁分析理論與方法.pdf

1、二維分階段施工橋梁是指沿軸線方向分節(jié)段并在其斷面上分次成形的橋梁。其施工難度大且計算分析復(fù)雜。在現(xiàn)有一維分階段施工橋梁計算理論的基礎(chǔ)上，采用理論推導(dǎo)和程序開發(fā)相結(jié)合的方法對二維分階段施工橋梁的分析理論進行了詳細(xì)的研究，主要完成了以下幾方面的工作:
　　1、完善了考慮單元無應(yīng)力狀態(tài)量的分階段成形桿系結(jié)構(gòu)的計算方法。通過單元分析，定義了等/變截面Timoshenko梁單元的無應(yīng)力狀態(tài)量，建立了基于上述單元的分階段成形結(jié)構(gòu)平衡方程。研究

2、了梁單元節(jié)間荷載的影響，指出在根據(jù)節(jié)點位移和梁端內(nèi)力計算單元無應(yīng)力狀態(tài)量時需考慮節(jié)間荷載引起的單元固端力的影響。
　　2、建立了考慮單元無應(yīng)力狀態(tài)量的分階段成形薄殼結(jié)構(gòu)的計算方法。選取平面應(yīng)力單元和基于離散Kirchchoff假設(shè)的彎曲薄板單元組合而成的薄殼單元為研究對象，通過對單元位移模式的研究，分別推導(dǎo)了三角形平面應(yīng)力單元、等參四邊形平面應(yīng)力協(xié)調(diào)及非協(xié)調(diào)單元、三角形及等參四邊形彎曲薄板單元的無應(yīng)力狀態(tài)量。采用最小位能原理建立了

3、基于上述各單元的分階段成形結(jié)構(gòu)平衡方程。
　　3、研究了施工溫差對單元無應(yīng)力狀態(tài)量的影響。分別基于均勻溫差和梯度溫差模式，推導(dǎo)了施工溫差對變截面Timoshenko梁單元及薄殼單元無應(yīng)力狀態(tài)量影響的表達(dá)式。結(jié)果表明，對梁單元來說，均勻溫差模式改變了梁單元在設(shè)計溫度下的無應(yīng)力長度，梯度溫差模式同時改變了梁單元在設(shè)計溫度下的無應(yīng)力長度及無應(yīng)力曲率;對薄殼單元來說，均勻溫差模式相當(dāng)于僅改變了平面應(yīng)力單元在設(shè)計溫度下的無應(yīng)力狀態(tài)量，梯度溫

4、差模式相當(dāng)于同時改變了平面應(yīng)力單元及彎曲板單元在設(shè)計溫度下的無應(yīng)力狀態(tài)量。因此只要將受施工溫差影響的單元無應(yīng)力狀態(tài)量代入分階段成形結(jié)構(gòu)平衡方程即可求解施工溫差的影響。
　　4、編制了二維分階段施工橋梁計算分析程序，通過算例對理論推導(dǎo)進行了數(shù)值驗證。采用C++面向?qū)ο蟮乃枷爰癘penGL三維顯示技術(shù)編制了二維分階段施工橋梁計算分析程序。在此基礎(chǔ)上，分別對基于等截面Timoshenko梁、變截面Timoshenko梁及平面薄殼等單元的

5、分階段成形結(jié)構(gòu)平衡方程進行了驗證。之后對梁殼連接問題、梁單元節(jié)間荷載及溫度的影響等問題進行了程序驗證。數(shù)值分析表明，本文理論推導(dǎo)及程序編寫是可靠的。
　　5、采用二維分階段施工橋梁計算程序分析了施工溫差對某客運專線特大橋成橋狀態(tài)位移和應(yīng)力的影響。數(shù)值分析結(jié)果表明施工溫差對二維分階段施工橋梁的影響較為明顯，產(chǎn)生的附加應(yīng)力不可忽略，應(yīng)引起設(shè)計和施工人員的重視。進一步分析了施工溫度隨機誤差對二維分階段施工橋梁成橋狀態(tài)附加位移和附加應(yīng)力的