大跨度混合式钢—混叠合梁斜拉桥合龙精细化分析及索力优化

作     者：黎峥 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王达;张永健

授予年度：2022年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：钢-混叠合梁 单梁模型 板梁模型 索力优化 合龙参数 

摘      要：近年来,混合式钢-混叠合梁斜拉桥因具有跨越能力大及主梁截面高度低等优点,在全国得到了广泛应用。随着混合式钢-混叠合梁斜拉桥的跨度不断增大,建造过程中的线形变得更加难以控制;加之钢-混叠合加劲梁的轻柔,使得索力的变化对结构线形的影响更加明显。因此,在混合式钢-混叠合梁斜拉桥的建造过程中,中跨叠合梁的合龙和成桥索力的优化控制对成桥状态的影响尤为关键。本文以宜宾盐坪坝长江大桥为工程背景,对大跨径混合式钢-混叠合梁斜拉桥的中跨合龙及索力优化进行了研究,主要内容如下:1、基于大型有限元分析程序,对混合式钢-混叠合梁斜拉桥的有限元建模方法进行研究,建立了板梁模型与单梁模型,通过对两个模型的计算结果进行的对比分析,验证了有限元模型的准确性以及确定了钢-混叠合梁斜拉桥适宜的建模方法;研究结果表明:两种模型都具有较高的计算精度,能准确反应大桥的真实受力,其中单梁模型对应的单元数量较少,能大幅节约计算时间,若要对叠合梁的施工过程进行精细化分析,则板梁模型具有更高的精度。2、混合式钢-混叠合梁斜拉桥在中跨合龙中存在较多的影响参数,本文通过对桥梁结构进行的温度场监测,并基于有限元模型,结合监测结果分析了温度、施工误差及临时荷载对合龙施工及结构整体力学性能的影响,研究结论可为后续钢-混叠合梁斜拉桥合龙施工工序控制和合龙过程误差调控提供重要的参考。3、结合建立的精细化有限元模型,对合龙施工过程中结构线形及受力的动态变化进行了重点分析,确定了钢-混叠合梁斜拉桥合龙施工的技术关键,主要包括合龙段的起吊、最大悬臂状态的控制、合龙口的连续观测以及合龙段钢梁长度的确定等;综合考虑计算分析结果以及现场实际施工状态确定了最优合龙施工方案,最终实现了盐坪坝钢-混叠合梁斜拉桥的精准合龙。4、提出一种修正影响矩阵法对斜拉桥的成桥索力进行优化,有效地解决了以往混合式钢-混叠合梁斜拉桥在中跨合龙后因荷载变更出现的重大线形偏差的技术难题。工程应用结果表明:修正影响矩阵法优化后得到的成桥索力使得桥梁结构在出现荷载变更后仍能与原定目标成桥状态高度吻合,能为同类型桥梁结构的索力优化提供重要参考。