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[硕士论文] 陈鑫
桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:钢绞线是预应力混凝土结构及缆索支承体系桥梁的主要承重构件,其健康状况直接影响到结构的耐久性和安全性。在服役过程中,钢绞线极易受水、空气及腐蚀性介质侵蚀而产生腐蚀,造成其静力性能和疲劳性能急剧退化,进而导致单根钢丝断裂甚至整根钢绞线破坏,造成重大安全事故。因此,及时、有效进行钢绞线健康状况的检测评估,是保证预应力结构安全性及耐久性的关键问题之一。
  本文从时频域研究了超声导波在钢绞线中的传播规律,并基于导波传播特征进行了钢绞线张拉力识别,为复杂波导结构中导波传播特性研究提供一种有效方法,也为超声导波在钢绞线无损检测中的应用提供理论支撑。首先采用小波变换提取导波时频分布,提出了基于单点波动信号的导波模态分析方法,并分析了腐蚀、张拉力等因素对导波传播模态及时频能量特征的影响;然后,将信息熵导波时频能量结合,提出了抗噪能力强的导波能量熵谱;最后,将导波能量熵谱作为特征向量,构建以特征向量距离为指标的钢绞线张拉力识别模型,考虑了传播距离和传感器布置策略的影响,得到以下结论:
  (1)基于单点波动信号的时频能量分布可以有效进行导波多模态识别。通过提取高强钢丝单节点波动时程信号进行小波时频变换分析,可以识别导波多模态分布,有限元仿真计算及实验结果均理论模态曲线吻合良好,高频段的模态识别需要更高的网格划分。
  (2)导波时频能量分布特征随钢丝腐蚀程度增加而改变。高强钢丝经腐蚀之后,其L(0,1)阶能量占比逐渐上升,L(0,2)阶能量占比逐渐下降,截面损失10.84%之后,L(0,1)阶能量占比提高了52.1%,总体能量逐渐向低频转移。
  (3)导波能量熵谱可以有效反映钢绞线张拉力变化。基于小波时频变换结果的导波能量熵谱随钢绞线张拉力而变化,且在特定尺度范围内谱值变化明显,而即使在信噪比为0dB的强噪环境下,能量熵谱仍呈现良好的规律性。
  (4)基于能量熵谱建立的钢绞线张拉力识别指标钢绞线张拉力之间符合线性变化关系,确定系数大于095,有限元模拟试验结果一致性良好。随导波传播距离增加,张拉力识别指标的敏感性更好。
  (5)采用无耦合布置策略进行钢绞线张拉力识别效果更优。较耦合布置策略相比,采用无耦合布置策略进行钢绞线拉力识别,有限元和实测结果K值分别上升了24%和602%。推荐采用无耦合布置策略进行现场测试。
[硕士论文] 王子进
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:缆索吊装施工的混凝土拱桥,拱圈截面由预制拱肋和现浇的纵缝混凝土和顶板混凝土组成,成拱后拱圈截面本质上是一个含有应力梯度分布的组合截面。目前,缆索吊装施工的混凝土拱桥主拱截面极限承载能力仍按《公路圬工桥涵设计规范》或《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行验算,没有考虑拱圈组合截面中因应力历史对结构受力性能及承载力的影响;迄今为止国内很少从缆索吊装混凝土箱型拱桥拱圈组合截面部分存在应力历史开展拱圈承载力验算方法的相关理论研究。
  本文以主跨180m的海马大桥为工程背景,采用MIDAS/Civil建立能考虑拱圈各组分形成过程的拱圈施工阶段联合截面,开展对缆索吊装施工混凝土拱桥裸拱和成桥阶段按照全截面一次成拱和成桥的内力、应力对比分析,比较分阶段施工成拱的拱圈截面的混凝土拱桥一次落架成桥在内力、应力的差异,开展混凝土收缩徐变对分阶段施工成拱截面应力重分配的影响分析。
  基于缆索吊装混凝土拱桥的拱肋截面应力较大,纵缝及顶板混凝土应力较小的应力梯度分布,在拱圈截面以极限承载力破坏时,必然以应力最大的组合截面开始,为此,在现有《公路圬工桥涵设计规范》构件极限承载力验算基础上,对分阶段成拱的组合截面极限承载力进行分析,提出截面折减法改进现行组合截面的极限承载能力的验算方法,考虑应力历史对拱圈承载力影响。
  采用MIDAS/Civil开展施工过程对裸拱状态和成桥状态对结构动力特性和稳定性影响分析,对比一次落架成拱的裸拱状态和成桥状态的结构动力特性和稳定性计算结果,讨论由分阶段施工成拱对裸拱和成桥状态的动力特性和稳定性影响。
[硕士论文] 唐杨
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:本文基于乌曼斯基第二理论和有限元法,通过建立了折线形波形钢腹板组合箱梁分析模型,研究了折线形波形钢腹板组合箱梁的扭转特性以及波形钢腹板的结构参数对折线形波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响。分析结果表明,在偏心荷载作用下波高和板厚对组合箱梁抗扭性能的影响比水平段长度大,折线形波形钢腹板组合箱梁的折角位置容易出现较大的扭转正应力,在折角位置增加横隔板可以有效降低箱梁的扭转正应力最大值。
  论文通过建立一个大跨径变截面波形钢腹板组合箱梁桥的有限元模型,对桥梁结构形式和波形钢腹板变厚度布置对箱梁抗扭性能的影响进行了分析研究,对比分析了在偏心汽车荷载作用下波形钢腹板等厚度布置和波形钢腹板变厚度布置对组合箱梁抗扭性能的影响。并波形钢腹板采用最小板厚等厚度布置的波形钢腹板组合箱梁相比较,研究结果表明采用波形钢腹板变厚度布置可以降低主墩两侧大部分区域的扭转正应力,并且对改善主墩附近的扭转正应力有一定控制作用;波形钢腹板采用最大板厚等厚度布置的波形钢腹板组合箱梁相比较,研究结果表明采用波形钢腹板变厚度布置能够在保持箱梁绝大部分区域抗扭性能不变的情况下降低结构挠度。
  论文剖析了波形钢腹板的数量、加劲肋的结构参数以及布置方式对抗扭性能的影响,提出了波形钢腹板变波高的布置方式和相关建议。研究结果表明:增加波形钢腹板的数量和加劲肋的厚度、宽度、数量可以明显提高波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能;相同宽度、高度、厚度的波形钢腹板加劲肋,但采用双面布置会降低波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能;在恒载不变的情况下,适当减小波形钢腹板的厚度用于增加波形钢腹板的波高可以进一步提高箱梁的抗扭性能,提出了波形钢腹板变波高的布置方法,即在结构抗扭性能较弱的区域增大波形钢腹板的波高。通过在实桥上验证波形钢腹板变波高的布置方式对抗扭性能的影响,进一步说明了波形钢腹板变波高的布置方式可以运用于工程实际。
[硕士论文] 周路瑶
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:钢-混凝土组合梁是在传统混凝土梁和钢梁基础上发展起来的,凭借其优良的性能越来越多应用于桥梁结构,特别是应用于大跨径的桥梁结构中,如组合梁斜拉桥。混凝土受力随着时间增加会发生徐变效应,使截面应力发生重分布,特别是对于组合梁尤为明显,超静定结构中徐变受到约束还会引起内力重分布。现代组合梁斜拉桥一般都是密索体系的高次超静定结构,徐变会降低组合梁的性能,使极限承载力降低,严重时导致两者之间剪力键发生滑移,加上现行的各种规范对于组合梁收缩徐变问题也没有很好的解决。
  本文以在建的鄱阳湖第二公路大桥为工程背景,首先利用Midas/civil按照悬臂施工过程建立整体分析模型,进行了施工阶段和二期铺装后成桥阶段仿真分析;在二期铺装后成桥阶段,利用通用有限元软件ANSYS建立了标准梁段两种细部分析模型:一种为不考虑桥面板和钢主梁之间滑移的标准梁段线性分析模型,另一种为考虑两者之间滑移的非线性模型;最后,利用Midas/civil对鄱阳湖第二公路大桥进行徐变效应分析。具体本文进行了以下几个方面的工作:
  1.依托在建的鄱阳湖第二公路大桥工程,利用Midas/civil建立了整体分析模型。对于钢-混凝土组合梁,由于钢主梁和桥面板在不同的施工阶段安装,因此计算模型考虑实际施工过程,将钢主梁和桥面板在对应的施工阶段激活。按照悬臂施工过程,模拟了鄱阳湖二桥施工过程阶段和二期铺装后成桥阶段钢-混凝土组合梁应力、斜拉索内力以及主梁线形变化情况,验证了该桥设计的合理性;
  2.利用ANSYS建立了鄱阳湖第二公路大桥标准梁段两种细部分析模型,一种为不考虑桥面板和钢主梁之间滑移的标准梁段线性分析模型,另一种为考虑两者之间滑移的非线性模型。对二期铺装完成后成桥阶段组合梁滑移状况进行研究,并且就钢主梁和桥面板的应力,将两种计算模型进行对比。分析结果表明,混凝土桥面板和钢主梁之间的滑移很小,而且两种模型中应力差别不大,因此考虑滑移否对桥面板和钢主梁的应力影响很小,主梁应力都在设计控制范围之内;
  3.在精细化分析的基础之上,由于成桥阶段后桥面板和钢主梁之间剪力键滑移量很小,可以作为整体梁单元进行徐变分析,因此,利用Midas/civil对鄱阳湖第二公路大桥进行十年徐变效应分析。结果表明,鄱阳湖第二公路大桥十年徐变后组合截面发生应力重分布,桥面板得到卸载,而钢主梁的压应力增大;改变加载龄期和相对湿度,对十年徐变后的组合梁的挠度和应力影响都很明显。
[硕士论文] 祁义辉
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:预应力混凝土结构因其独特的优势被广泛应用到桥梁建设中去。其中预应力是桥梁结构中非常重要的一个环节,它不仅仅可以改变结构的受力性能而且还能调控结构的线形。但是由于施工质量、材料性能和一些不可控因素,在结构中建立的预应力效应会发生一定的损失,导致钢束预应力降低,从而对结构受力产生影响。
  导致预应力损失的因素有很多,国内外学者和专家经过大量的试验和实践研究得到主要引起预应力损失的有六项因素。为了研究结构的预应力损失效应规律,可以单独的去对每项损失进行研究,沿着钢束的长度方向分析每项损失作用下的钢束沿程应力状况,这种研究不仅可以得到各项损失出现的规律,同时还能掌握这种损失的影响因素。
  在实际的预应力混凝土结构施工过程中,由于不确定因素较多,预应力损失是不能完全做到精确计算的,只能通过一定科学的研究方法得到其估算值。为了研究预应力效应在结构中真正起到的作用,那么对于预应力钢束的实际应力值的探索显得较为重要,因此理论估算值实际应力值的误差分析存在一定的研究意义。特别是随着桥梁的跨径增大,预应力管道的定位及其实际偏差系数可能理论的系数出现较大的出入,这样会使长束钢束应力的估算值实际值差别较大,进而使结构的计算结果失真,因此对于跨径较大的预应力混凝土桥梁结构,对于这个误差分析就有一定的研究意义。本文的主要研究内容有:
  一、对国内外预应力损失研究理论的发展进程进行介绍和阐述;
  二、分项进行对每一项预应力损失的理论估算公式进行推导,然后借助结构有限元软件对相应钢束沿长度方向进行沿程应力计算分析,通过其应力曲线寻找损失规律和得到主要影响因素;
  三、依附实际工程案例,结合现场的施工条件进行一些相关的应力检测,检测项目包括:锚下有效应力检测、管道灌浆密实度检测、沿程应力检测(通过贴应变片然后进行换算得到应力值)。通过理论值实测值进行误差分析,对理论值进行修正;
  四、将修正的理论值未修正的理论值均带进软件进行分析,然后对比研究分别对结构产生的效应影响如位移和应力,同时进行误差分析。
[硕士论文] 柏湘
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着国内钢桥数量的增多,在交通量日俱增的现今,钢桥疲劳破坏的问题受到越来越多的关注。国外BS5400规范、Eurocode规范、美国AASHTO规范中均给出了疲劳验算的标准荷载,中国于2015年发布实施的《公路钢结构桥梁设计规范》中提出了对钢桥结构进行疲劳验算的标准疲劳荷载。而关于中国规范中疲劳验算模型Ⅱ的荷载作用其余规范中标准疲劳车的作用对钢桥结构的影响有何差异这方面的研究较少。
  为了得出各个国家规范中关于相应标准疲劳车规定的差异性,此论文以一座双层公轨两用钢结构桥梁作为研究依托,通过以下方法得出其差异性。首先用MIDAS Civil2015建立桥梁的全桥模型并确定下层最不利横纵连接梁位置,在此基础上提取出各个车道作用下最不利位置的内力影响线。在用ANSYS软件确定出最不利车道后按照各个国家标准的规定使用标准疲劳车对桥梁结构进行加载,使用雨流计数法统计加载结果,提取出内力循环,为了便于对比将内力循环等效为200万次时的试验荷载。为了研究等效荷载作用下最不利位置最不利位置的应力情况,利用ANSYS建立关键部位的有限元模型,并施加各个等效荷载。模型中考虑了,自重和恒载共同作用、仅标准疲劳车等效力以及自重恒载加上标准疲劳车等效力共同作用这三种工况。
  结果表明,上层车道的荷载作用相对下层横梁的影响均较小。标准疲劳车作用在下层车道时,对横纵连接节点产生的内力幅值大小顺序其总轴重大小有关,轴重越大其内力幅值越大。其中BS5400规范标准疲劳车因不是按单车道加载,故其内力幅值较大。在轻轨车道的作用结合在一起后,内力等效幅值排序为中国规范对应幅值最大,BS5400规范第二,Eurocode规范第三,AASHTO规范最小。
  有限元模型连接节点处竖向角钢、顶部角钢及腹板在各个规范标准疲劳车的等效力作用下产生的应力变化表明,中国规范标准疲劳车的等效力作用下三块角钢的应力变化幅度最大。四种规范对应的应力结果都能通过各自的疲劳验算,中国规范在疲劳验算时最为保守,疲劳要求最为严格。
[硕士论文] 邓四强
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:由于人行悬索桥结构的优越性,使其在自然风景区内修建人行悬索桥的需求越来越大,跨径也在向特大跨径方向发展,大跨径人行悬索桥的结构振动直接影响着人行舒适度,这制约着大跨径人行悬索桥发展。一般而言由行人荷载产生的振动并不会诱发人行悬索桥的整体破坏,但是如果桥梁振动过大且控制不到位的话,特别是大跨径人行悬索桥其过大振动响应会对行人的生理及心理上产生不舒适感甚至是恐慌,那么应该如何评价并控制大跨径人行悬索桥的振动舒适度,目前国内还没有统一的规范,故本文以青山湖人行悬索为实例研究了人行悬索桥的舒适度评价方法,并以此为基础探讨了800m特大跨径人行悬索桥的舒适度问题及控制方法,具体有以下几个方面的研究工作:
  1、本文分析了人行荷载的特性,建立了人行荷载周期性模型;总结了关于人行舒适度评价的方法,就其实用性、合理性做了比较,为国内建立人行舒适度规范提供参考。
  2、以青山湖人行悬索桥为工程背景建立了有限元分析模型,首先对其成桥初始平衡状态进行受力分析,得到各构件的受力状态;然后分析该桥梁在两种不同荷载工况下主梁的变形情况,最后对桥梁进行了动力分析,得到全桥结构的动力性能,将以上分析结果实测数据进行对比分析,以此验证模型的正确性,同时为人行舒适度评价分析做准备。
  3、根据以上分析的相关结果,选取相关人行舒适度评价规范对青山湖人行悬索桥的竖向和横向两个方向上的舒适度进行评价。
  4、以青山湖人行悬索桥为基础,探讨了800m特大跨径人行悬索桥的人行舒适度问题。
  5、通过改变特大跨径人行悬索桥吊索的结构形式(如长度、倾斜角度、间距)分析对结构舒适度的影响,同时分析了贯通式抗风缆对提高特大跨径人行悬索桥人行舒适度的有效性。
  本文的目的即是希望通过以上的研究来为我国制定人行悬索桥舒适度评价规范提供一些帮助,并验证了贯通式抗风缆对于提高特大跨径人行悬索桥舒适度的有效性。
[硕士论文] 邓昭聪
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:由于大跨度预应力混凝土连续刚构桥具有较好的经济性和适应性,在上世纪70年代国内便大量开始建设工作。但是当时建设时桥梁结构设计理论和材料属性研究相对不够完善,施工质量监控又不够严谨,随着社会的发展进步,交通量日渐增多、养护管理也无法保障到位等客观原因,其中部分桥已经出现了结构性病害。主要表现为跨中下挠和主梁开裂,轻则影响美观和结构耐久性,重则就会导致结构丧失承载能力,从而影响桥梁的安全使用。
  本文针对中交集团项目“大跨混凝土箱梁桥改变结构体系加固及整跨拆除技术研究应用”研究需要,在预应力混凝土连续刚构桥已知病害成因和已有加固方法基础上,提出主梁中跨跨中混凝土节段置换为钢梁加固法,简而言之就是降低主梁结构自重从而减轻跨中下挠,并相对改善桥梁承载能力。本文主要研究工作:
  ①归纳总结已建成预应力混凝土连续刚构桥的主要病害及其成因,现有维修加固方法及其优劣势,并针对项目组提出的新型加固方式:即采用钢结构置换既有混凝土梁段加固法,在已修建的预应力混凝土连续刚构桥模型上进行置换模拟计算分析,为后面的模型试验提供可行性分析。
  ②结合工程实建桥梁进行节段置换加固研究设计,制订了钢混接头钢梁段的结构结构组织形式,完善了主梁节段拆除、钢混接头吊装、混凝土浇筑、预应力张拉等试验施工技术。针对试验模型设计两种不同的钢混接头模型,在特定荷载组合作用下,计算分析钢混结合段的各关键位置的力学行为。
  ③建立置换加固前后的试验模型桥有限元实体模型,并设置各加载等级的试验荷载,计算置换前模型的主梁开裂控制荷载,对比分析置换前后在各加载等级下置换前后关键截面处的应力变形情况,从而在理论上验证节段置换加固方法对于解决中跨下挠问题的可行性。
  ④进行钢结构置换中跨节段混凝土梁段加固模型试验,归纳计算各加载工况下的实测数据,进行置换加固前后的比较分析,结合仿真模型计算数据,再次评价分析钢结构置换既有混凝土梁段加固法的结构效果。
[硕士论文] 张韬
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:本文以在建的长湾澧水大桥为工程背景,计算分析独塔矮塔斜拉桥无索区长度、桥塔高度等设计参数变化对结构受力的影响,针对矮塔斜拉桥主墩受力大的问题,在两侧桥台中设置阻尼器,研究矮塔斜拉桥的地震响应及液压阻尼器的减震效果,主要工作内容如下:
  (1)简要介绍了矮塔斜拉桥的起源、发展状况、结构特点以及施工控制现状,利用结构有限元软件Midas civil2015建立了相关的计算模型,着重分析了最大悬臂状态和成桥十年状态主梁的内力和变形情况,为施工监控提供相关依据。
  (2)在不改变其他设计参数的情况下,分别改变墩梁之间的支承条件、梁端无索区长度、塔根无索区长度和桥塔高度,分析研究结构的内力、变形以及斜拉索索力的变化情况,探讨独塔非对称矮塔斜拉桥无索区长度和桥塔高度的合理取值范围;数据表明,当塔墩梁固接时,结构的受力情况更加合理。
  (3)在矮塔斜拉桥两侧桥台中设置液压阻尼器,计算长湾澧水大桥分别在三条顺桥向地震波作用下结构的地震响应,分析研究改变液压阻尼器的相关参数,矮塔斜拉桥内力反应和位移反应的改变情况,讨论得出一组适合长湾澧水大桥的阻尼器参数。
[硕士论文] 周宪滔
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:外包加固法因其施工工艺简单、加固效果明显、适用范围广等优点被较多的应用于混凝土拱圈的加固中。外包法加固混凝土拱圈时涉及到不同龄期材料共同作用、拱圈二次受力等问题,其受力分析较为复杂,因此找到合理准确的方式来模拟拱圈的外包加固,对于拱圈加固的设计和施工有很大的实际意义。本文以采用外包法加固拱圈的某渡水桥为依托,建立了外包法加固拱圈的实体单元模型和梁单元模型以及全桥的精细化实体单元模型,对外包加固的受力性能进行了分析,主要工作如下:
  (1)对不同工况下外包法加固拱圈的精细化实体单元模型以及梁单元简化模型的计算结果进行了对比分析。通过对差异原因的分析得出梁单元简化计算方法的适用性以及局限性,从而对工程中外包加固法加固拱圈的简化计算方法提供借鉴。其中在不考虑加固施工过程时,两种建模方式的计算结果除拱脚处差值较大外,其他位置差值均不太大。导致拱脚处计算结果差值较大的主要原因是拱脚位置的应力集中效应。当考虑加固施工过程时,两种建模方式的计算结果差值较大,其中采用梁单元简化模型并不能准确计算加固施工过程中拱圈的受力情况。
  (2)依托全桥的精细化实体单元模型,对外包加固施工过程中、加固完成后的拱圈受力性能进行了详细分析。对现浇混凝土外包加固层时,不同加固顺序下拱圈的受力性能进行了评价,选取更加安全合理的施工方式,为加固施工提供指导;通过对考虑混凝土收缩徐变时,加固前后不同阶段拱圈受力情况的分析,对外包层新浇筑混凝土收缩徐变对老拱圈具体的影响进行了研究。
  (3)通过对加固前后拱圈极限荷载的求解,从极限承载力、裂缝发展、极限状态下拱圈的内力以及挠度等几个方面,对外包加固法的加固效果进行了定性分析,为外包法加固拱圈的设计提供参考。
[硕士论文] 苏俊龙
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:十九世纪预应力技术开始在混凝土中使用,预应力混凝土技术(PC技术)产生萌芽,随着发展,人们尝试着在梁桥中使用PC技术,形成了最初的预应力混凝土桥梁,即PC桥梁,到了二十世纪三十年代,世界上70%的桥梁都采用了PC技术。
  随着PC技术在桥梁工程中的大量使用,PC桥梁混凝土劣化、预应力钢束缺损、跨中下挠等一系列病害开始出现,在大跨径PC连续刚构桥上,尤为明显。目前应对这些病害的方法主要为外部加固、减轻荷载、更换梁体等措施,未能从决定桥梁受力状况的预应力沿程分布情况入手,从根本上预防。
  本文以受预应力沿程分布影响较大的大跨径PC连续刚构桥其使用的预应力钢束为分析对象,开展了针对预应力钢束箱梁结构的有限元沿程分布分析。
  首先对预应力沿程分布和沿程分布分析进行定义,说明沿程分布分析分为分别针对钢束箱梁的两个阶段,指出钢束预应力损失沿程分布情况不良是目前大跨径PC连续刚构桥存在跨中下挠、梁体裂缝等问题的主要原因。总结目前采用的预应力体系建立质量控制评价的方法,指出其存在定性要求导致质量差异等问题。在对收集既有资料进行归纳的基础上,总结出目前已有的预应力沿程分布理论方法,确定了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》为沿程分布分析的对比基础参照。
  接着,基于有限元接触分析软件Midas/NFX针对钢束沿程分布分析分别建立、分析并比选了“箱梁实体-钢束实体(全接触形式)”、“箱梁实体-钢束实体(真实面积形式)”、“箱梁实体-钢束板”、“箱梁实体-钢束梁”、“板-钢束板”等5类模型,选择“板-钢束板”模型为钢束应力沿程分布计算最佳模型,并优化。
  随后,在第一阶段的沿程分布分析中采用“板-钢束板”模型,以大跨径PC连续刚构桥采用的预应力钢束为研究对象,在预应力钢束形状材料、张拉控制应力、摩擦系数等参数改变的情况下针对其应力损失进行沿程分布分析,实现模型对预应力损失沿程分布的精确计算以及对张拉过程的模拟,并将分析结果反映到了规范修正参数修改上。提出了实际工程中存在的“削峰平缓效应”使考虑反摩擦影响适用于曲线段的钢束回缩损失计算值实际情况不符。
  最后,在第二阶段的分析中提出了模拟大跨径PC连续刚构桥预应力张拉期间钢束孔道接触的情况的弹性连接法,计算拟合出涉及摩擦的弹性连接法向刚度系数模型单元尺寸、钢束孔道摩擦系数、钢束曲率半径、钢束弯曲角度等参数关系的经验公式。以重庆高家花园嘉陵江大桥复线桥为计算工程实例,分别采用模拟预应力效应的等效荷载法(梁单元模型)弹性连接法(复线桥沿程分布分析模型)针对复线桥各墩四个节段河侧岸侧钢束张拉完成后,标高应力变化情况进行计算,并实测数据对比,证明了针对大跨径PC连续刚构桥,采用弹性连接法模拟预应力钢束箱梁之间摩擦以计算结构预应力效应的方法是切实可行的,在此基础上可以对该类桥进行更为贴合实际的设计计算。
[博士论文] 杨世聪
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:拉吊索是悬索桥、斜拉桥以及中、下承式拱桥的重要承重构件之一,其服役可靠性直接影响桥梁的安全性。为保证桥梁安全营运,对病害严重的拉吊索不得不进行换索处置。拉吊索更换的时机,理论上需以其病害状态对其承载能力的影响程度为依据。遗憾的是,众多拉索桥更换拉吊索时,由于受技术所限并没有对拉吊索进行系统的服役可靠性以及安全风险分析,更没有从经济因素、社会影响等方面综合考虑而选择最佳换索时机。当前,对于固结构造的悬索桥主缆的更换还没有适宜的方法进行,而悬索桥的吊索、斜拉桥的斜拉索、拱桥的吊杆频繁出现病害,并进行更换,个别桥梁还因为拉吊索破断造成垮桥事故,如四川宜宾小南门大桥、福建武夷山大桥、新疆孔雀河大桥等。如何提高拉吊索的服役可靠性以及精准安全风险分析、评估,保证拉索桥营运安全以及人民生命财产安全是土木工程人必须考虑的问题。除了加强设计、施工、养护等管理措施外,及时掌握拉吊索的动态可靠性,准确评估安全风险也是行之有效的方法之一。
  本文依托国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“复杂环境下结构疲劳实验系统研制”(No.11627802)、国家自然科学基金项目“交变荷载侵蚀环境耦合作用下斜拉索腐蚀疲劳损伤机理寿命预测模型研究”(No.51478071)、重庆市基础前沿研究计划重点项目“服役环境条件下拉索腐蚀疲劳损伤机理及破损安全可靠度评估方法研究”(No.cstc2015jcyjBX0022)、交通运输部建设科技项目“在役钢筋混凝土箱型拱桥可靠性评估技术及检测关键设备研发”(2014-318-223-030);交通运输部公路科学研究院财政部科研院所基本科研业务费项目“公路混凝土桥梁耐久性寿命设计及指标体系研究”(2017-9035)等课题,以悬索桥吊索、斜拉桥拉索以及中、下承式拱桥吊杆为研究对象,以拉吊素服役可靠性的三个方面(安全性、耐久性以及适用性)为主线,以各组件出现病害的可能因素为导向,围绕在役拉吊索腐蚀-疲劳问题,结合服役环境、试验模拟,建立可靠性分析模型,进行拉吊索服役可靠性和安全风险分析、评估。
  通过人工加速腐蚀试验、理论分析、有限元数值仿真、电子扫描图像(SEM)灰度分析等研究方法,分析拉吊索在防护体系失效后,索体钢丝在盐雾、酸雨环境交变荷载耦合作用下的腐蚀-疲劳损伤机理,并以拉吊索的现场病害检测数据为基础,结合桥梁服役环境,建立拉吊索可靠性模型,开展拉吊索服役可靠性以及安全风险分析、评估。论文主要开展以下研究工作:
  ①通过对拉吊索组成结构以及调研资料分析,发现下锚固区积水造成该处索体钢丝腐蚀-疲劳也是影响可靠性因素之一。模拟钢绞线在酸雨环境交变应力的耦合作用下加速腐蚀试验,揭示其腐蚀-疲劳损伤特性;
  ②模拟钢绞线在盐雾环境交变应力耦合作用下加速腐蚀试验,揭示外护套破损处索体钢丝的腐蚀-疲劳力学机理;
  ③模拟钢丝在盐雾环境交变应力耦合作用下的加速腐蚀试验,对钢丝腐蚀-疲劳损伤演化及破断形式进行分析,并建立模型,分阶段预测发生腐蚀-疲劳后钢丝的剩余寿命;
  ④将拉吊索系统设计为由外护套破损处索体钢丝以及下锚固区积水,该处索体钢丝组成的串联系统,对拉吊索系统进行多状态服役可靠性和安全风险动态分析、评估。
  论文的主要创新点如下:
  ①防护体系失效后,不仅外护套破损处索体钢丝发生腐蚀疲劳病害,下锚固区积水,该处索体钢丝也发生腐蚀-疲劳病害损伤。揭示了桥梁拉吊索在盐雾、酸雨环境交变荷载耦合作用下的腐蚀-疲劳损伤演化机理;
  ②揭示了发生腐蚀-疲劳的拉吊索钢丝在点蚀发展成裂纹后发生韧-脆转化。建立了桥梁拉吊索钢丝点蚀成长、裂纹成核及扩展、韧脆转化三阶段的腐蚀-疲劳剩余寿命预测模型;
  ③依据不同腐蚀介质的作用,外护套破损处索体钢丝发生气相腐蚀-疲劳;下锚固区积水致使该处钢丝发生液相腐蚀-疲劳,两者都直接影响拉吊索的服役可靠性。提出了基于串-并联系统的服役桥梁拉吊索服役可靠性安全风险评估方法。
[硕士论文] 张博恒
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:混凝土斜拉桥因跨度大、美观实用等优点,在大跨桥梁中应用广泛。由于混凝土斜拉桥属于复杂高次超静定结构体系,其设计和施工均较为复杂,尤其是合理成桥状态施工合理索力的确定。首先,本文基于国内外既有研究成果,调研并分析比较了合理成桥状态及合理施工状态确定的方法。其次,为解决采用前进分析倒退分析法确定施工状态过程中存在的不闭合问题,开展了不闭合问题因素分析及提出对应的解决措施。基于此,利用有限元软件Midas Civil建立三维模型,对依托工程金南大桥进行了不闭合因素分析,并进一步分析了各因素的影响程度。最后,基于无应力状态法解决不闭合问题,求得各施工阶段控制参数,为斜拉桥施工控制提供了理论依据。本文主要工作如下:
  1、以金南大桥为背景,分析了合理成桥状态的各个优化方法,比较了各自方法的优缺点;
  2、建立一套倒退分析模型前进分析模型,分析可知,采用前进分析倒退分析方法确定施工阶段索力时,按倒退分析得到的结果进行前进分析计算,最终结果设计理想状态不闭合;影响前进分析倒退分析不闭合的因素主要包括结构体系转换因素、几何非线性因素、收缩徐变因素、结构预应力因素;
  3、针对各自因素引起的不闭合问题,对不闭合因素进行原因分析,提出了解决各自因素引起的不闭合问题的措施:对于体系转换因素引起的不闭合,可采用调索方法、在前进分析中安装支座前施加反力、倒退分析时将临时固结边界定为结构变形前使两方法对应阶段状态一致;采用均考虑几何非线性的倒退-前进分析方法且提高收敛精度,可将几何非线引起的不闭合影响降到最低;收缩徐变因素预应力因素引起的不闭合可采用倒拆-正装迭代法,使成桥索力目标索力闭合,成桥状态向目标状态靠近;
  4、在实际工程金南大桥基础上进行了不闭合因素影响程度分析,分析可知:由收缩徐变因素导致的不闭合影响最大,其次为体系转换因素,最后为几何非线性因素;
  5、介绍了无应力状态法基本原理,探讨了收缩徐变对主梁线形的影响;最后,采用无应力状态正装迭代法解决收缩徐变引起的不闭合问题,并在此基础提取施工控制参数,为斜拉桥施工提供理论依据。
[硕士论文] 李言
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:桥梁震害调查表明,在众多地震引发的桥梁灾害中,落梁是经常发生又最为严重的灾害之一。近年来,国内外开展了大量关于防止桥梁落梁的研究,提出了许多防落梁装置并建立防落梁系统。墩梁最小搭接长度作为防落梁系统中第一道,也是最基本的保护措施,已写入中国2008版《公路桥梁抗震设计细则》和正在修订的《公路桥梁抗震设计规范》(报批稿)中。但目前规范更多的是参考和借鉴国外的相关研究成果,国内的研究工作还不够充分。
  本文针对《公路桥梁抗震设计规范》修订的需求,对梁式桥墩梁最小搭接长度计算展开研究。主要研究内容如下:
  根据中国桥梁落梁震害的具体情况,结合规范规定,考虑不同墩高、跨径、联长等几个因素(对于斜交桥和曲线桥,还应考虑斜交角和圆心角)对梁式桥墩梁相对位移的影响,按均匀试验设计方法设计计算方案,对中外桥梁抗震设计规范中的墩梁最小搭接长度计算公式取值进行了对比分析;采用SAP2000软件建立有限元模型,采用单因素控制,分析该因素取值变化对墩梁相对位移的影响;运用最小二乘法原理,根据有限元计算结果,经多元线性回归分析,拟合出连续梁桥墩梁最小搭接长度计算公式,并验证了拟合公式对于简支梁桥的适用性。
  研究结果表明,无论是简支梁桥还是连续梁桥,美国AASHTO规范计算所得的墩梁最小搭接长度值最小,日本和中国规范值安全储备较高;美国加州规范1999版公式由于墩高项的分项系数很大,对于墩高超过20m的桥梁,其墩梁最小搭接长度明显偏大;对于曲线梁桥,仅日本和中国规范中有规定,且墩梁最小搭接长度主要受中心角影响,受墩高、跨径(联长)的影响不大。
  墩梁相对位移值随着跨径、墩高、联长的增大而增大,且墩高是最主要影响因素,其次是联长,最后是跨径。同一墩高水平下,等跨布置不等跨布置在联长为同一量级时,其墩梁相对位移值差距不明显。对于8度区Ⅱ类场地,高低墩布置(不等墩高)组合下,对于平均墩高不超过40m的桥梁,规范给出的墩梁最小搭接长度值基本满足要求,但对于更高烈度区,且场地条件更差的情况,抗震设防应单独考虑。等墩高布置时,其平均墩高达到了50m级时,其墩梁相对位移值要明显小于不等高桥梁同墩高级别的墩梁相对位移值。因此,桥梁结构的墩柱应尽量采用等墩高设计,或者不同墩柱高差尽量不要太大。
  拟合公式值考虑了不同地震烈度的影响,对于不同的抗震设防烈度要乘以不同的比例系数,较好地反应了计算结果随地震烈度逐步增大这一规律,考虑更细致。但对于高烈度区,拟合公式值存在不合理情况,因此对于高烈度区,仅从抗震措施设计来设防已不能满足要求,建议采取减隔震措施或其他限位装置。分析还表明:将《公路桥梁抗震设计规范》(报批稿)中墩梁最小搭接长度公式值作为梁式桥抗震措施设计是合适的。
  本文的研究成果对于抗震措施设计,指导工程应用有一定的参考价值。
[硕士论文] 张科
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:火灾高温荷载作用下,混凝土梁结构内部将产生不均匀的温度场及热蒸汽,以此形成较大的温度应力和蒸汽压力,进而导致裂缝出现,对桥梁造成的损伤不可轻视。关于高温下混凝土的爆裂、剥落,迄今尚未达成公认的研究理论,原因在于影响高温下混凝土爆裂的因素十分复杂,其中涉及到多个物理场之间的耦合、材料高温下的化学热分解、水分运输、蒸汽压力及混凝土高温损伤本构等诸多因素;关于桥梁承载能力的评定方法,国内应用较为广泛的是基于《公路桥梁承载能力检测评定规程》的检算方法,由于其评定快捷、精度适中、费用低等优点,故在国内有良好的应用前景。本文主要研究内容如下:
  1、查阅相关资料文献,通过对比分析,确定出适用于本文火灾结构场、温度场分析的材料热力学性能参数数值;针对爆裂剥落复杂的数学模型和影响因素,对此进行合理范围内的简化处理。
  2、运用AUTOCAD-VBA二次开发功能建立几何模型,采用ADINA建立有限元模型,以ISO-834国际标准升温曲线为火灾模式,对混凝土结构高温下的温度、应力、应变、裂缝等关键性物理指标进行热力耦合分析。
  3、再次运用ADINA进行高温爆裂剥落热力耦合的时程分析,得出不同时刻下对应不同火荷载的温度、应力、应变、裂缝等情况;研究了高温爆裂剥落的影响因素,主要包括受火边界数量、火灾升温模式、孔隙水等效热膨胀系数(孔隙水压力)、混凝土强度等级、结构场外力荷载、骨料热膨胀系数。
  4、在《规程》检算法的基础上,考虑火灾影响因素,针对规程承载能力评定公式的不足作出相应的修正,即通过引入火烧损伤系数K1分别对两种不同极限状态评定公式进行修正,并以混凝土碳化、混凝土剥落损伤、钢筋强度作为其检测指标,根据相应的技术规范及分析方法确定火烧损伤系数的取值。
  5、以某火灾混凝土箱梁桥为工程背景,根据桥梁灾后缺损状况、材质状况、外观状况等检测结果,运用Midas Civil建立受火桥跨的有限元梁格模型并进行RC设计验算,然后针对两种不同的极限状态,分别采用本文修正后及规程现行的评定公式进行灾后箱梁桥的承载能力评定,并对两种评定结果进行对比分析。
[硕士论文] 马庆涛
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:石膏岩体是一种对水敏感性强的岩体,会水发生反应产生膨胀作用,进而影响二衬结构的受力变形,危害隧道的建设运营。基于此,本文依托礼让隧道工程,分析了石膏岩体的内部膨胀机理作用,模拟研究了石膏地层的膨胀作用对隧道二衬结构的影响,得到了一些结论,旨在对类似的施工设计提出建议,指导施工。
  本文以礼让隧道工程背景,介绍了石膏岩层的具体施工修建工程技术应用,确定了膨胀围岩的分级,指明了在关键部位下发生病害的处理措施。并且从石膏的内部提出了石膏膨胀作用机制,从源头上提出了石膏岩的膨胀原因影响膨胀作用的因素。接着,本文建立了平面弹塑性模型,在基于假定的基础上,提出了一些结论,如下:
  (1)膨胀作用对二衬的拱顶拱底都会产生影响,增加拱顶的下沉值拱底的隆起值,但是在隧道底部设置仰拱,会减少底鼓位移值的大小,因而在膨胀岩中修建隧道,设置仰拱会改善底鼓现象。
  (2)设计断面的拱脚处有等效应力最大值且分布有等效应力最大值区,说明了石膏膨胀性岩层的危险区域在两侧拱脚处。因此断面的设计应保证拱脚处的链接平顺,且对拱脚要进行二次衬砌的加强设计,确保拱脚处的安全。
  (3)对于隧道建筑限界基本相同的深仰拱断面一般仰拱隧道设计断面来说,在石膏的膨胀作用前后,深仰拱断面在二衬受力(包括主应力、轴力、弯矩)、仰拱隆起值、拱顶沉降值、围岩等效应力、塑性区等方面表现较好。且在石膏膨胀作用后,深仰拱断面的位移增加值较小,受力分布均匀,使二衬周边围岩的受力更加合理。但是其开挖量较大,因此结合实际石膏岩工程应用,提出了既能保证工程安全又能节约成本的合适隧道断面。
  (4)在膨胀作用一定的情况下,锚杆支护的长度越长,二衬周围围岩的共同变形所产生的位移值、应变值越小。但并不是说越长越好,锚杆太长除造成材料经济浪费外,所起到的效果并不大。因此,应确定合理的锚杆长度。
[硕士论文] 刘仕茂
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:建筑信息模型(BIM)是信息化技术在建筑业的直接应用,它具有共享的API数据接口、高度数据集成性、数据一致性、数据关联性和施工演示功能等诸多优势,在建筑领域已取得广泛应用,并获得显著成效。但是,BIM技术在桥梁工程中的应用还存在很多技术上的不足,体现为:(1)在利用BIM的API数据接口进行软件二次开发时,没有一种简易规范的数据存储格式可供设计人员操作,桥梁设计基本数据存储方式不统一;(2)进行BIM二次开发时,没有一个完整的程序可供桥梁设计全过程使用,各构件需调用不同的插件才能完成整座桥梁的建模工作;(3)BIM技术复杂非线性有限元分析软件之间的相应接口还未成功搭建,BIM桥梁结构分析模型有限元分析模型还未实现无缝转换。
  本文以主跨90+170+90米的预应力混凝土连续刚构梁桥为工程实例,基于Microsoft Visual Studio2017开发平台,以Visual C#编程语言为基础,利用Revit2018软件提供的API数据接口,开展了如下工作:
  (1)创建桥梁模型数据的JSON数据存储格式,实现桥梁基本数据的规范存储;
  (2)基于AutoCAD二次开发技术编写钢束助手程序,为钢束的Revit模型建立提供自动读取AutoCAD图纸中钢束信息数据的功能;
  (3)建立的BIM软件Revit的全自动建模程序,实现批量化建族操作桥梁各构件一键创建模型的快捷应用,最终生成三维可视化BIM模型,并进行施工过程模拟;
  (4)搭建RevitANSYS间的数据转换程序,实现BIM软件有限元结构分析软件间的数据信息链接,基于已建的BIM三维可视化模型,调用数据转换程序提取分析模型截面形式,直接转化成ANSYS的APDL命令流,在ANSYS软件中生成有限元分析模型、执行静力和模态分析,并展示分析结果,有效解决BIM模型导入有限元分析软件中生成结构分析模型并进行结构静力和模态计算分析等问题;
  (5)基于已建的BIM模型,进行工程量统计、碰撞检查、图纸输出、协同工作和施工模型等操作,展示BIM技术在桥梁结构设计中的应用情况。
[硕士论文] 刘磊
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:缓冲体式防撞装置主要通过延缓碰撞、拨转船头、吸收能量三大途径保护桥梁免受船舶撞击的破坏,应用于桥墩结构对减轻桥梁船撞事故的危害有非常现实的工程意义,但目前针对内河驳船撞击的防撞装置研究和应用较少。
  本文以防撞装置在驳船碰撞下的耗能机理为研究目标,通过建立防撞装置的弹簧-阻尼简化模型探究相关参数变化对防护性能的影响,并通过各角度的驳船撞击有限元模拟分析对其防撞耗能效果进行了验证,以及通过改变防撞装置的接触外形特征进一步全面分析其耗能机理。本文主要研究内容及成果如下:
  (1)防撞装置弹簧-阻尼模型关键参数分析。建立500DWT内河驳船精细化有限元模型撞击刚性桥墩;同时提出并建立防撞装置的弹簧-阻尼简化模型,开展驳船不同弹塑性刚度参数防撞装置的碰撞动力有限元分析,对撞击力、撞深及能量关系曲线进行对比分析。结果表明,弹簧刚度和最大容许变形等参数对防撞装置的防护性能有深远的影响,并初步提出防撞装置相关参数的建议取值。
  (2)弹塑性钢阻尼器在防撞装置中的耗能机理分析。建立弹塑性钢阻尼器的力学计算模型和有限元分析实体模型,计算其耗能钢构件的本构关系,并建立基于弹塑性钢阻尼器本构参数的防撞装置弹簧-阻尼模型,分析其在驳船撞击下的动力响应。结果表明,合理布置的弹塑性钢阻尼器能够在防撞装置中有效发挥变形耗能作用。
  (3)防撞装置对不同角度驳船撞击的防护机理研究。开展500DWT驳船以不同角度撞击桥墩及防撞装置的动力有限元分析,对撞击力、驳船运动过程和能量转化形式进行对比。结果表明,防撞装置对各角度的驳船碰撞均有防护效果。斜撞工况中,接触面间的摩擦成为关键要素,防撞装置能够减小驳船船艏桥墩间的摩擦,改变驳船运动方向,促使其尽快脱离桥墩,带走部分碰撞动能,降低桥梁结构的损伤风险。
  (4)防撞装置接触面外形对耗能机理的影响分析。以500DWT驳船撞击两种接触面外形的刚性桥墩和防撞装置模型,分析其碰撞过程和动力响应情况。结果表明,撞击力船艏-桥墩间的接触面形状相关;通过将防撞装置的接触面外形改变为弧面形,能够延缓驳船的碰撞过程以进一步降低撞击力,并能使防撞装置船艏协同消耗碰撞能量,达到“三不坏”的防撞目标。
[硕士论文] 曾俊文
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:现阶段我国的混凝土桥梁施工由于造价原因,大多采用现场浇筑混凝土的方法,由于要保证现场浇筑混凝土的工作性,以及新拌混凝土在运输、泵送过程中保持良好状态,这促使现代混凝土的组成发生了较大改变,导致现代混凝土的性能特别是早期性能较普通混凝土有了明显变化。其中混凝土早期收缩变化较大,这直接导致了导致桥梁在施工期产生裂缝的概率增大。而对于悬臂浇筑混凝土箱梁来讲,还有其施工的特殊性。在施工过程中混凝土箱梁的早期养护主要集中在箱梁顶板顶面以及箱内人员可以到达的区域,而相对受环境影响较大的箱梁腹板外表面及底板底面,由于缺少施工通道则很少养护甚至不养护,这就使得箱梁外侧极易产生收缩裂缝。
  在重庆市赶水大桥的施工中已有采用“钢模板底板内附模贴+人工养护+喷水雾养护”的复合养护方法,该桥在后期桥梁检查中发现箱梁底板底面、腹板裂缝情况优于未采用该方法的同类型桥梁。但是该种方法缺少进一步的理论论证,所以对连续刚构桥悬臂浇筑施工期进行应力分析,确定该复合养护方法的合理性,从而形成一套完整的养护工法,以便推广使用。本文通过收集已有的文献资料,分析现代混凝土的早期收缩对混凝土开裂的影响,然后分析了模板粘贴模贴对混凝土相对湿度分布的影响并提出了钢模板底板粘贴模贴养护的混凝土湿度场有限元模拟计算方法;将该方法应用于龙驹特大桥施工过程跨中合拢区段的湿度场分布及应力状态模拟计算,从理论上论证采用复合养护方法的合理性。具体完成了以下工作:
  ①有限元软件并没有直接求解湿度场的功能,但是参考温度场湿度场的相似性,并且结合温度场求解和热应力求解的方法,有限元软件可以模拟出混凝土湿度场变化以及内部应力变化。
  ②试验研究混凝土试块在采用模贴养护和未采用模贴养护两种条件下对混凝土早期收缩和相对湿度分布规律。
  ③利用有限元软件模拟分析试验试块的湿度场分布情况,并试验值相对比,验证对混凝土湿度场模拟的准确性以及对模贴模拟方法的合理性。
  ④依托万利高速公路龙驹特大桥工程,对比分析相邻节段在自然养护及复合养护条件下施工期湿度场和应力状态,进一步论证复合养护方法的合理性。
[硕士论文] 古川
土木工程桥梁隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥结构形成过程复杂,工序繁多,作为一种自架设体系结构,其结构体系在施工过程中不断变化。施工监控的研究对结构在施工过程中的安全、运行期间行车的舒适度以及结构使用的耐久性都有重要影响。本文以正在建设中的主跨507m合江长江公路大桥为依托工程,对大跨径飞燕式钢管混凝土系杆拱桥施工控制计算、控制措施以及施工方案的优化展开研究。本文的主要工作如下:
  (1)论述了桥梁施工控制的发展历程,对钢管混凝土拱桥施工控制技术进行了总结。明确了500m级飞燕式钢管混凝土拱桥的施工控制思路,并指出对其开展施工监控工作的内容和难点所在。
  (2)采用空钢管一次落架再进行后续加载的正装分析方法,对拱肋的无应力线形进行了研究。并分析了其预拱度的设置规律和分配方式,对温差效应、管内混凝土收缩徐变和几何非线性效应等挠度影响因素进行了讨论,指出各因素对其成桥线形影响权重,然后探讨了制造线形偏差对成桥内力分布的影响规律。以弯曲应变能作为评判指标,比较几种不同预拱度设置方法的特点和规律。
  (3)以无应力状态法为理论基础,对拱肋吊装过程的索力控制计算展开研究。以一个简单的斜拉扣挂结构为算例,说明了无应力状态法在拱肋吊装过程中的计算方法。指出在多节段拱肋吊装施工中,对于同一拆索后的成拱目标线形,其吊装过程控制线形不唯一的原因。并采用优化算法对吊装过程扣背索索力进行计算,提出了扣索一次张拉和体系转换阶段调索两种不同的施工方案。对比了不同索力历程下其成拱线形差异,指出扣索作为临时结构,不会影响永久结构合龙拆索后的线形。并通过调整无应力状态量参数的方法,分析拱肋吊装过程中其有限元计算误差产生的成因。
  (4)飞燕式钢管混凝土拱桥的施工中存在系杆分次张拉和边跨混凝土分环分段浇筑的过程。为了对施工过程进行方案优化,讨论了边跨和主跨的加载过程受力性能。提出了系杆张拉力和张拉顺序的优化方案,其原理是以系杆张拉力作为施调向量,通过合理简化施工过程中系杆张拉力对控制目标的影响矩阵,将系杆张拉力控制在约束条件下的可行域内。优化后的系杆张拉方案,解决了飞燕式拱桥施工过程中受力不平衡的问题,采用优化后的方案,施工过程中拱座的水平推力、承台底部弯矩和边跨混凝土拉应力都控制在了更有利于结构受力的范围内。
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