变曲率竖曲线钢箱梁顶推受力特性及施工控制技术研究

论文摘要

本文以杭州市江东大桥——钱江九桥(自锚式悬索桥)主桥的钢箱梁顶推施工(梁体无应力线形为变曲率竖曲线)为背景,运用大型通用有限元软件ANSYS,在长沙理工大学江东大桥施工监控课题组研究成果的基础上,进一步分析了顶推施工过程中钢箱梁的受力特性;基于板壳理论,研究了影响主梁受力特性的有关参数,针对不能及时或不便进行整体分析得出局部分析的边界条件时,通过简化边界条件对受力形式简单的梁体进行局部分析。并且论证了课题组提出的钢箱梁顶推施工控制的关键技术。本文完成的主要工作如下:⑴对江东大桥变曲率竖曲线顶推施工过程进行仿真分析计算,通过“一次落架”和“强迫位移”思想来满足大跨度变曲率竖曲线顶推工艺的特殊要求;通过多次试算,确定了顶推施工的各个工况,分析了钢箱梁顶推过程中,各个临时墩的受力特性和变化规律;通过局部分析研究了影响钢箱梁受力的相关因素;为顶推施工的安全进行做了有效地指导;⑵阐述了钢箱梁受力特性、分析方法和ANSYS软件中shell63壳单元的特性;⑶针对在滑道梁下设置特制的橡胶垫块的滑道构造,推导了这种自适应滑道下的钢箱梁和滑道受力的计算公式;⑷运用正交试验设计方法,对影响顶推中钢箱梁受力的各个因素进行分析,并以混合建模法所求的应力结果为目标值,对边界条件和梁长的选取做了试验分析,确定江东大桥钢箱梁局部分析的模型大小和边界条件;⑸重点考虑临时墩支反力和临时墩处钢箱梁的转角位移对影响钢箱梁受力的影响,在数个典型工况下对江东大桥钢箱梁做局部受力分析,并考虑滑道尺寸对钢箱梁受力的影响,确定合理的滑道尺寸;⑹阐述了江东大桥施工监控课题组在顶推施工监控中的主要内容、技术要点和控制标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 顶推工艺的发展概述
• 1.2 正交异性钢箱梁在桥梁结构中的应用及研究现状
• 1.2.1 正交异性钢箱梁的出现及应用现状
• 1.2.2 正交异性钢箱梁构造特点及技术优势
• 1.3 钢箱梁局部分析的研究现状
• 1.4 论文课题的来源及研究的意义
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 变曲率竖曲线顶推仿真计算
• 2.1 顶推计算方法的介绍
• 2.2 江东大桥工程概况
• 2.2.1 设计概况
• 2.2.2 顶推施工组织概况
• 2.3 变曲率竖曲线顶推仿真计算思路及计算模型
• 2.3.1 建模要点
• 2.3.2 计算模型
• 2.3.3 顶推工况
• 2.3.4 滑道顶面初始线形
• 2.4 影响顶推安全的几个关键因素
• 2.4.1 变曲率竖曲线顶推仿真分析关心的主要对象
• 2.4.2 滑道顶面标高调整
• 2.5 计算结果及分析
• 2.5.1 索塔挑臂横梁、临时墩支承反力
• 2.5.2 组拼平台垫块支反力
• 2.5.3 梁体位移
• 2.5.4 转角位移
• 2.5.5 钢箱梁、导梁整体受力性能
• 2.6 本章小结
• 第三章 箱梁的受力特点及分析方法
• 3.1 箱梁的受力特点
• 3.2 钢箱梁分析方法
• 3.2.1 有限条法
• 3.2.2 有限元法
• 3.2.3 ANSYS 中的壳单元SHELL63
• 3.3 本章小结
• 第四章 局部分析边界条件和模型的选取
• 4.1 结构局部分析边界条件的处理和模型的选取
• 4.1.1 子模型方法
• 4.1.2 如何作子模型分析
• 4.1.3 其他处理方法
• 4.2 正交试验设计
• 4.2.1 正交试验设计简介
• 4.2.2 混合建模法计算钢箱梁应力
• 4.3 正交试验设计模型分析
• 4.3.1 模型试验的正交试验设计
• 4.3.2 正交试验结果评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 柔性橡胶滑道对钢箱梁受力的影响
• 5.1 引言
• 5.2 项目背景
• 5.3 钢箱梁受力形式及荷载的确定
• 5.3.1 滑道对钢箱梁的作用形式
• 5.3.2 不同作用形式下荷载计算公式推导
• 5.4 有限元计算及结果分析
• 5.4.1 计算模型的建立
• 5.4.2 模型加载工况的确定
• 5.4.3 计算结果分析
• 5.5 滑道梁尺寸对钢箱梁受力的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 江东大桥顶推施工控制技术研究
• 6.1 项目概述和监控特点
• 6.2 施工监控内容
• 6.2.1 顶推监控仿真计算
• 6.3 钢箱梁顶推过程的施工监测
• 6.3.1 钢箱梁拼装焊接和顶推过程中的线形控制
• 6.3.2 临时墩墩顶水平位移和支反力的监控
• 6.3.3 钢箱梁应力（应变）和温度监测
• 6.3.4 钢箱梁顶推过程的反馈分析
• 6.4 施工监控实施流程
• 6.5 施工监控技术方案的保证措施
• 6.5.1 顶推过程中钢箱梁的力学性能分析
• 6.5.2 顶推施工的技术要点简述
• 6.6 顶推施工技术参数的控制标准
• 6.7 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A