大跨度悬索桥温度效应研究

论文摘要

悬索桥是一种高次超静定柔性结构,由刚度相差较大的构件(主缆、吊索、加劲梁)组成。其结构变形表现为显著的几何非线性,对温度的变化非常敏感。为使施工过程中和成桥后的实际状态最大限度地接近设计理想状态,温度效应作为一个敏感性因素,必须加以监控,及时进行修正。本文以沪蓉西国道湖北段四渡河特大桥为工程背景,开展大跨度悬索桥温度效应研究,主要研究工作及成果如下:1.首先阐述了温度场的基本理论,并从热传导理论着手求解计算结构温度场,然后就影响温度荷载的几种类型,有针对性地展开研究。本文在结合监控的实际情况及该桥的结构特点后,系统地制定出施工阶段索塔、猫道以及主缆的测温方案。2.依据测温方案,通过对索塔进行连续24小时偏位观测,并对理论值与实测值进行对比,分析索塔受温度影响的变化规律,进而确定塔的初始坐标,掌握原始数据,为今后塔的变形监测分析提供可靠依据。通过模型计算出成桥状态下,温度作用引起的索塔偏位及弯矩变化,为今后桥梁的安全使用提供参考。3.基于悬链线精确非线性与抛物线线性两种计算方法对最不利温度状况下猫道承重绳空索垂度改变量进行计算对比,对比发现利用近似计算公式也可基本满足工程要求。分别对猫道承重绳未上面层前及猫道架设与线形调整过程中进行线性测量,给出不同索温下的理论高程与实测高程的对比,为猫道施工及线形的调整提供参考。4.分别用非线性迭代法和有限元法,对比计算了不同温度下的主缆垂度变化量;再由于索塔因温度变化对主缆垂度也有影响,由理论计算给出各跨主缆垂度修正值,上述计算均为主缆的垂度调整提供参考。同时对不同温度下基准索股标高的理论值与实测值进行对比,为基准索股跨中标高的调整提供参考。5.在成桥状态下,考虑±25°C的温度作用,通过建模计算出各跨主缆跨中标高改变量及主梁跨中位移改变量,为最后成桥阶段的主缆线形验收及今后的安全使用提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 现代悬索桥发展概述
• 1.2 悬索桥的结构分析理论
• 1.3 悬索桥的构造、施工及受力特征
• 1.3.1 悬索桥的构造
• 1.3.2 悬索桥的施工特点
• 1.3.3 悬索桥的受力特征
• 1.4 本文研究的背景及内容
• 1.4.1 论文的工程背景
• 1.4.2 主要研究内容及目的
• 第二章 温度场及温度量测技术
• 2.1 温度场基本理论及研究
• 2.2 温度场与温度荷载
• 2.3 求解温度场的热传导理论
• 2.3.1 热传递的基本方式
• 2.3.2 傅立叶热传导方程
• 2.3.3 边界条件
• 2.4 温度量测
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 温度测试方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 索塔的温度效应分析
• 3.1 承台塔座的温度与裂缝控制
• 3.1.1 施工特点及温控方案
• 3.1.2 混凝土的浇筑及现场监测
• 3.2 索塔工程简介及不同状态下温场引起的索塔偏位
• 3.2.1 索塔工程简介
• 3.2.2 温场下的索塔偏位计算
• 3.2.3 日照温度对索塔偏位的影响
• 3.3 裸塔状态下日照温差引起索塔偏位理论值与实测值的对比
• 3.4 成桥状态下温度作用引起的索塔偏位及弯矩变化
• 3.5 本章小结
• 第四章 猫道架设过程中的温度效应分析
• 4.1 猫道的构造及架设
• 4.1.1 猫道的构造
• 4.1.2 猫道的架设
• 4.1.3 猫道施工控制计算
• 4.2 温度变化引起承重绳空索垂度改变量计算
• 4.2.1 温度效应的简化线形法
• 4.2.2 温度效应的有限元法
• 4.2.3 承重绳强度验算
• 4.3 温度对承重绳标高的影响计算
• 4.4 承重绳的线形量测值与计算值对比分析
• 4.4.1 承重绳标高（未上面层前）理论值与实测值的对比
• 4.4.2 猫道面层铺设及线型调整中承重绳理论值与实测值的对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 主缆架设过程中及全桥状态下的温度效应分析
• 5.1 主缆架设过程中的温度效应分析
• 5.1.1 主缆线型控制理论及方法研究
• 5.1.2 主缆架设参数及线形监测
• 5.1.3 主缆系统温度效应分析
• 5.1.4 温度变化对主缆的影响
• 5.2 成桥状态下的主缆温度效应分析
• 5.3 成桥状态下的主梁温度效应分析
• 5.3.1 工程概况及线形控制
• 5.3.2 主梁吊装施工监控的主要任务及实施程序
• 5.3.3 温度变化对主梁跨中位移的影响
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的主要科研项目
• 致谢