PC斜拉桥施工仿真计算与控制.pdf

yS 2 S 7 711 0 7 1 0 ．2 2 1 9 1学位论文指导教师姓名益塞盘堂盏垩盟塾撞申请学位级别塑±专业名称竖苤鱼隆重三壁论文提交日期2 Q Q 5 ：量论文答辩日期2 Q Q 5 ：垂：曼曼学位授予单位益塞盘堂答辩委员会主任拯塑盛整撞评阅人堑塑盛蒸撞至垡霾高三二零零五年六月摘要斜拉桥施工过程仿真计算是实施施工控制的基础，本文以江苏省淮安市’^ 河口特大斜拉桥为工程背景，应用结构仿真技术和施工控制理论，对p C 斜拉桥施工仿真与控制进行了研究首先，本文应用控制论的方法对目前的P c 斜拉桥施工控制方法进行分类研究，寻求到合理的控制思路；运用斜拉桥施工过程的仿真计算理论，建立了平面分析有限元模型埘五河口斜拉桥进行施工过程仿真计算，确定了五河口斜拉桥合理的成桥状态与施工状态然后，本文对斜拉桥施工中的挂篮施工工艺进行了研究，说明了斜拉桥悬浇前挂簸预压的方法及意义，并通过挂篮预压试验和模拟计算，对挂篮刚度进行了修正；对斜拉桥横隔板的受力进行了研究，建立了阶段空间模型，分析横隔板的受力；对影响参数进行误差的灵敏性分析研究，得到了各参数的影响规律和其影响的敏感程度最后，结合仿真计算结果，具体阐述了所建立的五河口斜拉桥施工控制系统，在各施工阶段中，进行了状态变量( 控制点位移、索力、控制截面应力) 的实测值与相应理论值的差别分析研究，用以验证所作施工控制系统的有效性。

本文的相关成果对P c 斜拉桥的旋工仿真计算与控制具有一定的参考价值关键字：斜拉桥；施工控制：仿真计算；立模标高；张拉索力；挂篮A b s t r a c tT h es i m u l a t i o na n a l y s i sf o rc o n s t r u c t i o nc o n t r o lo fc a b l e - s t a y e db r i d g ei st h ef o u n d a t i o no ft h ec o n s t r u c t i o nc o n t r o l ，B a s e do nt h eW u h e k o uC a b l e - s t a y e dB r i d g ei nJ i a n g s uP r o v i n c e ，a c c o r d i n gt os t r u c t u r a ls i m u l a t i o na n a l y s i st e c h n o l o g ya n dc o n s t r u c t i o nc o n t r o l l i n gt h e o r y , t h es i m u l a t i o na n a l y s i sa n dc o n s t r u c t i o nc o n t r o lo fp r e s t r e s s e dc o n c r e t ec a b l e —s t a y e db r i d g ei ss t u d i e dj nd e t a i l ．F i r s t ，t h em e t h o d sw h i c hc o n s t r u c t i o nc o n t r o lo fp r e s t r e s s e dc o n c r e t ec a b l e —s t a y e db r i d g ec u r r e n t l yu s e da r ec l a s s i f i e db yu s i n gc o n t r o l l i n gt h e o r y ，a n dt h e nar a t i o n a lt h i n k i n go fc o n t r o lf o rt h eb r i d g ei sS O U g h t ．T h e n ，w i t hm a k i n gu s eo ft h et h e o r yo fs i m u l a t i n ga n a l y s i sf o rt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s s ，ap l a n ef i n i t ea n a l y s i sm o d e lf o rt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s so fW u h e k o uC a b l e —s t a y e dB r i d g ei se s t a b l i s h e d ，b yw h i c ht h er a t i o n a lf i n i s h e db r i d g es t a t ea n dt h er a t i o n a lc o n s t r i c t i o ns t a t ei Sm a d es u r e ．T h e n ，t h ec o n s t r u c t i o nt e c h n i c so fc r a d l eo fc a b l e ·s t a y e db r i d g ea r es t u d i e d ，b yt e s t i n ga n ds i m u l a t i o na n a l y z i n go fc r a d l e —p r e l o a d i n gb e f o r et h eb r i d g ei sc a n t i l e v e rp l a c i n gc a s t ，t h em e t h o da n dt h es i g n i f i c a n c eo fc r a d l e —p r e l o a d i n ga r ee x p l a i n e d ，a n dt h er i g i d i t yo ft h ec r a d l ei se m e n d e d ．T h es t r e s so ft r a n s v e r s ed i a p h r a g mo fc a b l e —s t a y e db r i d g ei ss t u d i e da l s o ，at h r e ed i m e n s i o ns t a g em o d e lo ft h eb r i d g ei se s t a b l i s h e d ，b yw h i c ht h es t r e s sd i s t r i b u t i o no ft r a n s v e r s ed i a p h r a g mi sa n a l y z e d ．M e a n w h i l e ，t h ep a r a m e t e r st h a ti n f l u e n c et h ed e f l e c t i o na n dc a b l ef o r c eo ft h eb r i d g ea r es t u d i e d ，a n dt h ee f f e c tr u l e sa n dt h es e n s i t i v i t yo ft h ep a r a m e t e r sa r eo b t a i n e d ．A tl a s t ，C o m b i n e dw i t ht h er e s u l t so f s i m u l a t i n ga n a l y s i s ，t h ec o n s t r u c t i o nc o n t r o ls y s t e mo fW u h e k o uC a b l e - s t a y e dB r i d g ei se x p a t i a t e di nd e t a i l ，a n di ne v e r yc o n s t r u c t i o ns t a g e ，d i s p a r i t i e sb e t w e e na c t u a lv a l u ea n dt h e o r e t i c a lv a l u eo ft h es t a t ev a r i a t i o n ( i n c l u d i n gc o n t r o l l i n gp o i n td i s p l a c e m e n t ，c a b l ef o r c e ，c o n t r o l l i n gs e c t i o ns t r e s s ) a r eg i v e n ，b yw h i c ht h ev a l i d i t yo ft h ec o n s t r u c t i o nc o n t r 0 1i sv a l i d a t e d ．K e yw o r d s ：c a b l e —s t a y e db r i d g e ；c o n s t r u c t i o nc o n t r o l ；s i m u l a t i n ga n a l y s i sf o r m w o r kp l a c i n ge l e v a t i o n ；t e n s i o n i n gc a b l ef o r c e ；c r a d l e第一章绪论§1 ．1 斜拉桥发展概述111 前言随着社会经济和交通事业的发展，我国公路建设进入快速发展阶段。

到2 0 0 4年年底全国公路通车总里程达到1 8 5 ．6 万公里，高速公路里程达到3 ．4 2 万公里我国高速公路仅用了短短1 0 年时间，就走过了发达国家一般需要4 0 年完成的发展历程桥梁是交通运输的重要基础设施我国地域辽阔，需要修建和己经修建了许多大跨度桥梁以跨越大江、大河、山谷、湖泊和海洋在连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥、悬索桥、大跨度拱桥以及组合结构桥梁的建设实践中，我国桥梁工程技术人员先后探索出了各种行之有效的设计、施工、控制等方法，使设计理论、施工方法、营运维护、建筑材料等各方面都有许多发展，大量新技术、新结构、新工艺、新材料和新设备广泛应用于生产实践中，使我国桥梁建造技术得到了空前发展，其水平己跻身于世界前列，有些领域已处于世界领先地位1 ．1 ．2 斜拉桥的发展及取得成就““3 “斜拉桥的雏形远在几百年之前就出现过1 6 1 7 年威尼斯工程师V e r a n t i u s就设计过一座用眼杆铁链吊拉的桥梁，近似于悬索桥和斜拉桥的混合结构1 7 8 4年L o s c h e r 在德国设计过一座木斜拉桥1 8 7 3 年英国泰晤士河上的A l b e r t 桥已基本构成斜拉桥形成。

在近3 0 0 余年里，斜拉桥的发展是十分缓慢的，期间曾有几座早期斜拉桥例塌的事故，因此在相当长的一段时问内，斜拉桥的发展处于被人遗弃而成空白状态1 9 3 8 年德国工程师迪辛格尔( F ．D i s c h i n g e r ) 首先重新认识到斜拉桥这一结构体系的优越性，对斜拉桥开始了新的研究，经过继续不断的进行实践与发展阻后，点到1 9 5 0 年才在西德演变成现代时期的斜拉桥形式由西德承包商德马格( D e m a g ) 公司与迪辛格尔教授合作，第一座现代斜拉桥斯特罗姆松德桥( S t r o e m s u n d ) 于1 9 5 5 年在瑞典建成德园首先推广了钢斜拉轿此后在我困及其他国家大量采用预应力混凝土斜拉桥，以后又发展了各种复合型的斜拉桥，使这种桥型得到了很大的发展尤其是采用计算机技术为主要手段对桥梁本身以及周围介质对结构的影响进行分析后，使空间、非线性以及动力计算上诸多难题得到较完善的解决同时由于斜拉索。