動態(tài)無應(yīng)力構(gòu)形有限元及鋼筋混凝土拱橋負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工控制研究.pdf

1、我國西部山區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、交通設(shè)施不完善，地形多山嶺重丘，多數(shù)橋梁需跨越‘V’形深谷，施工難度大，基于上述實際情況，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境等方面綜合考慮，上承式鋼筋混凝土拱橋較其它橋型具有較明顯的優(yōu)勢，因此，對山區(qū)跨峽谷鋼筋混凝土拱橋施工新工藝進(jìn)行研究具有現(xiàn)實意義。當(dāng)鋼筋混凝土拱橋施工現(xiàn)場及周邊缺少預(yù)制場地或預(yù)制件運輸困難時，負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工拱肋較為經(jīng)濟(jì)，且具有結(jié)構(gòu)整體性好，施工操作方便，后期維修簡便，維護(hù)費用少的優(yōu)點。
　　在此背景下，

2、本文以國內(nèi)首次采用負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工的鋼筋混凝土拱橋——珍珠大橋為工程背景，在收集和分析國內(nèi)外負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工的相關(guān)建設(shè)資料及研究成果的基礎(chǔ)上，圍繞該課題存在的問題，進(jìn)行了如下問題的研究工作:
　　(1)提出了基于動態(tài)無應(yīng)力構(gòu)形有限元，為橋梁施工過程模擬計算提供了一種新思路。提出了基于動態(tài)無應(yīng)力長度的有間隙拉壓桿單元，用于模擬有間隙栓接桿系結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為;提出了基于動態(tài)無應(yīng)力長度的懸索單元和桁架單元，可以方便的模擬拉索的張拉施工。為了提

3、高橋梁施工過程模擬的計算效率并確保計算精度，針對不同的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型采用不同的求解策略，提出了針對部分非線性計算的基于剩余荷載系數(shù)增量理論的迭代求解方法。
　　(2)建立了一套適用于橋梁施工過程計算的動態(tài)無應(yīng)力構(gòu)形有限元計算程序DUFE，不僅能夠解決鋼筋混凝土拱橋負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工問題，而且也能更為準(zhǔn)確和方便的模擬橋梁平轉(zhuǎn)及正角度豎轉(zhuǎn)施工過程，模擬斜拉橋、懸索橋等索橋的吊桿張拉施工過程，以及模擬橋梁支座更換過程等其他類型橋梁施工過程計算

4、問題。通過對有限元程序的經(jīng)典驗證算例計算分析，以及鋼筋混凝土拱橋施工過程的實例分析，驗證了本文基于動態(tài)無應(yīng)力構(gòu)形有限元計算程序的準(zhǔn)確性、可靠性和實用性。
　　(3)對負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工過程的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。對采用負(fù)角度轉(zhuǎn)體施工的拱肋軸線澆筑線形的確定進(jìn)行了研究。對牽引階段轉(zhuǎn)體扣索索力和牽引索索力的確定方法做了研究，采用應(yīng)力平衡法并引入迭代算法確定索力的調(diào)整范圍。拱肋轉(zhuǎn)體到位后，對勁性骨架合龍過程及臨時拉索的拆除方案進(jìn)行了優(yōu)化。以珍

5、珠大橋為例，對鋼筋混凝土拱橋負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工所需要一些關(guān)鍵構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計，為同類工程的設(shè)計提供參考。
　　(4)在收集國內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，分析了鋼筋混凝土拱橋負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工誤差的來源和類型，并提出了降低結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對結(jié)構(gòu)受力影響的方法。為了減小鋼筋混凝土拱橋負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工過程中的施工控制誤差，采用不同的控制方法對依托工程珍珠大橋負(fù)角度豎轉(zhuǎn)施工時引起施工誤差的參數(shù)進(jìn)了敏感性分析，建立一套適于鋼筋混凝土拱橋負(fù)角