索鞍无预偏施工钢混叠合梁悬索桥全过程时变效应分析

【摘要】：悬索桥是一种高次超静定柔性结构,其施工方法独特,结构受力、变形表现为显著的几何非线性,对温度变化、混凝土收缩徐变非常敏感。为使施工过程中和成桥后的实际状态最大限度的接近设计理想状态,时变效应作为一个敏感性因素,必须加以认真研究,及时进行修正。 本文通过对索鞍无预偏施工悬索桥结构受力特点的分析,全面阐述了索鞍无预偏施工悬索桥的计算理论,确定了成桥线形和主缆无应力长度的计算方法,采用基于悬索力学的解析迭代法和基于有限位移理论的有限元方法,系统地论述了基于索鞍无预偏施工悬索桥的主索下料长度,空缆状态及空缆标高,加劲梁吊装阶段的主塔受力、变形及锚跨张拉时机与张拉量。 论文在建立徐变收缩数学模型的基础上,通过老化理论分析、有限元逐步分析,根据实测的应变,利用平面假定,扣除混凝土收缩、徐变的影响,进而得出混凝土实际的弹性应变;在分析温度荷载的基础上,通过热传导理论,借助傅立叶热传导方程,假定边界温度函数,求解出结构的瞬态温度场,得出温度应力的实用计算方法。 论文以云南省祥临公路澜沧江索鞍无预偏施工钢混叠合加劲梁悬索桥工程为依托,研究了从裸塔状态到猫道施工状态、挂缆状态、加劲梁吊装状态整个过程的索塔偏位的成因及计算方法,分析了时变效应的影响,得出了计算混凝土实际应力的方法;结合该依托工程的特点和地理环境,制定了索塔、猫道、主缆、加劲梁的测温方案,通过对悬索桥温控计算方法的分析,得出最不利温度梯度求解公式,根据无应力索长恒定不变的原理,求解出温度作用下的主缆中、边跨垂度,并给出主缆索股调整的具体方法。分析了温度和混凝土收缩、徐变对加劲梁及成桥状态的影响,通过对锚跨张力、吊索拉力及长度、叠合梁标高的实时控制与调整,保证了主塔受力、索股间不平衡力、索股最大允许应力在控制范围内,成桥线形达到设计要求。 通过依托工程的具体应用,证明了本文研究的理论计算方法和时变效应分析方法的可靠性和有效性,本文得出的结论对大跨径悬索桥的设计、施工及施工控制提供了理论参考。