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高墩大跨径弯连续刚构桥施工仿真分析及控制

赵进锋  
【摘要】:随着现代高等级公路与城市立交道路网系统的迅速发展,在立交桥和高架桥中,特别是西部山岭重丘区,要求桥梁轴线服从路线要求,在平面上呈曲线形,立面上应用高墩,以提供顺畅的交通线。高墩弯桥的应用不仅大大减小了桥梁与道路连接部分线路的长度,很好地适应桥址受地形地物限制的需要,降低了整个工程的造价;还大大改善了道路系统的整体运输性能,因而有着广阔的前景。目前,我国在大跨径桥梁建设方面与先进国家的差距还很明显,施工方法比较落后。特别是弯桥的设计与施工中还存在不少问题,主要是扭转、平面内变形等方面的分析欠全面,有些机理,如影响桥梁平面内变形的因素等尚需进一步探讨。大多数的仿真软件多是以平面或者空间梁单元来模拟桥梁,且针对施工过程的专用性不强。连续刚构的计算分析多年来一直停留在平面分析上,即使做空间分析也是局部做,如零号块空间分析、锚下局部应力分析等,极少做全结构仿真分析。对于直连续刚构桥结构计算,平面分析加局部空间分析设计上基本够用,但对于弯连续刚构,尚有欠缺。目前已建成的一些大跨径连续刚构桥中出现了裂缝,结构整体效应分析不够肯定是原因之一。本文在总结现有软件的基础上,用实体单元来模拟桥梁施工过程,分析了各种施工状态下有限元的表达式,用桥梁三维预应力分析系统(BridgeKF)对一弯连续刚构试验桥进行全结构仿真分析,改变所建模型的平曲线半径、墩高,进行计算,充分考虑不同桥梁的受力变形特性,得出了比较普遍适用的结论。 近几年,由于悬臂施工法的广泛应用,大跨径曲线桥的施工监控方法也需进一步研究和积累经验。目前,对施工控制理论研究的还不够,控制手段落后,影响因素研究不透,预测和判断精度不高,还未建立起一套完善的施工控制系统。特别是对高墩大跨径弯连续刚构桥的施工控制研究较少,一些近年来新出现的控制方法如灰色度理论、多元线性回归等在实际应用中不多,控制理论落后。本文回顾了大跨径连续刚构桥的施工控制方法,详述了预应力混凝土连续刚构桥施工控制的影响因素,在试验桥的施工控制中做了一些新的尝试,如提出对上部箱梁设置径向预拱度、扭转预拱度,对高墩设置侧移预拱度的设想;用灰色系统理论、二元线性回归方法编制了Fortran语言计算程序并应用于试验桥的施工控制,取得了较好的效果。


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