大跨度悬索桥混凝土索塔的施工控制及非荷载效应分析

论文摘要

目前我国修建的大跨度悬索桥均采用混凝土索塔。混凝土索塔结构所承受的作用一般有荷载(包括恒载和活载等)直接作用以及“非荷载”(包括温度、混凝土收缩徐变等)间接作用。处于悬索桥上部结构施工过程中的索塔所承受的荷载直接作用不断发生变化,尤其是索塔承受的中边跨主缆水平分力变化幅度较大,且对索塔结构安全影响很大,为保证索塔处于安全、完好的状态,有必要对索塔进行施工控制分析;而温度、混凝土收缩徐变等间接作用也会影响到混凝土索塔的结构反应,有必要对混凝土索塔的非荷载效应展开研究。本文结合四渡河大桥工程实际,开展大跨悬索桥混凝土索塔的施工控制及非荷载效应研究分析。本文的研究工作和取得的主要成果有:1.计算分析了在四渡河大桥上部结构施工过程中索塔的受力状态,结果表明:在桥面系二期恒载施加阶段,索塔承受的不平衡水平力变化最大,施工中应对此加以注意。2.划分悬索桥上部结构施工阶段及设置主鞍顶推时机,经计算分析,两岸索塔塔柱各截面应力均在规范50号混凝土强度设计值之内。这说明本文的施工阶段划分方法及主鞍顶推设置方法合理有效并能保证索塔安全,可为日后的悬索桥施工控制提供有益的参考。3.综述混凝土的收缩徐变机理和常用的预测模型,对施工过程的四渡河特大桥索塔混凝土应变进行实测,经过对计算结果与实测结果的比较分析表明:不计收缩徐变计算值明显不符合实际,JTGD62模型计算值与实测值吻合较好,在缺乏实际资料的情况下,推荐JTGD62模型进行索塔的收缩徐变效应分析。4.计算分析索塔在内外表面温差、日照温差和年温变化作用下的温度场及应力场,明确了混凝土索塔在温度作用下各部位的受力情况,可为索塔的设计和施工控制提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 悬索桥的发展概况
• 1.1.1 国内外悬索桥的发展历史
• 1.1.2 悬索桥的发展前景
• 1.2 本文研究背景及内容
• 1.2.1 悬索桥索塔概况
• 1.2.2 本文研究背景及目的
• 1.2.3 本文的工程背景
• 1.2.4 本文主要研究工作
• 第二章 悬索桥上部结构施工过程中索塔的施工控制分析
• 2.1 悬索桥上部结构施工过程中的索塔
• 2.1.1 索塔受力特点
• 2.1.2 塔顶容许偏位控制标准
• 2.1.3 主鞍预偏量
• 2.1.4 主鞍顶推
• 2.2 四渡河特大桥上部结构施工过程中的索塔的施工控制分析
• 2.2.1 计算原理及模型
• 2.2.2 索塔受力计算分析
• 2.2.3 主鞍累计自由滑移量与主鞍预偏量计算分析
• 2.2.4 索塔各截面应力计算分析
• 2.2.5 主鞍顶推时机及顶推量设置
• 2.3 本章小结
• 第三章 索塔的收缩徐变效应分析
• 3.1 混凝土收缩徐变的基本概念
• 3.1.1 混凝土的收缩机理
• 3.1.2 混凝土的徐变机理
• 3.1.3 混凝土收缩徐变的影响因素
• 3.2 常用收缩徐变预测模型介绍
• 3.2.1 CEB-FIP 系列模型
• 3.2.2 ACI 209 系列模型
• 3.2.3 GL2000 模型
• 3.3 悬索桥索塔收缩徐变效应分析
• 3.3.1 悬索桥索塔混凝土应变现场实测
• 3.3.2 MIDAS 收缩徐变计算方法简介
• 3.3.3 模型的建立
• 3.3.4 索塔混凝土应变计算结果与实测值比较分析
• 3.3.5 索塔混凝土收缩徐变效应的计算结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 索塔的温度效应分析
• 4.1 温度场与温度作用
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 温度作用种类
• 4.2 温度场分析方法
• 4.2.1 一维热传导微分方程求解
• 4.2.2 近似数值分析
• 4.2.3 半经验半理论公式
• 4.2.4 有限单元法
• 4.2.5 国内外设计标准中关于温度作用的规定
• 4.3 温度应力分析
• 4.3.1 温度应力的基本概念
• 4.3.2 有限元分析理论
• 4.4 索塔温度效应分析
• 4.4.1 ANSYS 热分析及热应力分析
• 4.4.2 模型的建立
• 4.4.3 索塔内外表面温差作用下的索塔温度效应分析
• 4.4.4 索塔东西侧温差对索塔的影响分析
• 4.4.5 年温变化对索塔的影响分析
• 4.5 本章小结
• 结论及建议
• 一.主要结论
• 二.建议
• 参考文献
• 致谢