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大跨度混合梁斜拉桥弹塑性极限承载力及施工控制研究
| 论文题名： | 大跨度混合梁斜拉桥弹塑性极限承载力及施工控制研究 |
| 关键词： | 大跨度斜拉桥;梁斜拉桥;塑性极限承载力;湛江海湾大桥;施工过程;混合梁;影响;温度;施工控制技术;几何刚度矩阵;弹塑性;结构几何非线性;斜拉索;稳定性;预应力混凝土;主梁;相对变形;阶段;分析计算;单元 |
| 摘要： | 混合梁斜拉桥集混凝土斜拉桥的经济性与钢斜拉桥的长大跨越能力两者优点于一身，是近年来大跨度斜拉桥常用桥型之一。混合梁斜拉桥一般采用悬臂法施工，结构体系及施工过程都比较复杂，其施工过程和成桥阶段的稳定性是广大桥梁工程师们所关心的问题，同时对斜拉桥的施工过程进行控制是保证结构内力合理和线形良好的关键。目前，国内在混合梁斜拉桥施工过程和成桥阶段的稳定性方面尚待更深入的研究，在其施工控制技术方面也有待进一步完善。本文以湛江海湾大桥为工程背景，系统地研究了大跨度混合梁斜拉桥的弹塑性极限承载力和施工控制的相关问题，取得了以下成果。 (1)按照第二类稳定性理论研究混合梁斜拉桥的弹塑性极限承载力。基于连续体三维虚功增量方程，建立了空间薄壁梁单元的U．L.列式的增量平衡方程，考虑高阶非线性应变项的影响，推导了考虑剪切变形、纵向翘曲位移影响的单元弹性刚度矩阵、几何刚度矩阵和单元应力等效节点力列阵的计算公式，采用分段分块变刚度法计算单元的弹塑性刚度矩阵。采用Fortran90语言编制了斜拉桥非线性分析计算程序，并用数值算例验证了本文的理论和编制的程序的正确性与计算精度。 (2)综合考虑了结构中预应力作用、结构几何非线性及钢主梁、预应力混凝土主梁、混凝土主塔、斜拉索的材料非线性，分析计算了主跨480 m的湛江海湾大桥在施工和成桥阶段的空间弹塑性极限承载力，获得了该桥施工和成桥阶段的安全系数，评价了该桥的静力安全性。 (3)针对在湛江海湾大桥中首次采用的全空腹扁平钢箱粱，建立了箱梁节段板壳有限元模型，分析了悬臂拼装过程中梁段拼接口的相对变形，并对纵横隔板刚度、吊机作用点位置等对梁段相对变形的影响进行了研究。 (4)针对混合梁斜拉桥索力测试过程中得到的频率谱图效果不理想，存在干扰谱线的情况，提出采用倒频谱法来进行斜拉索基频的识别，在湛江海湾大桥的应用中取得了很好的效果，保证了斜拉索索力的测量精度。 (5)分析了施工过程中温度对主梁标高和索力的影响，并对湛江海湾大桥的温度场分布进行了测试。通过分析和现场测试，得到了温度对混合梁斜拉桥影响规律和各构件温度随时间的变化，为施工控制中温度影响的消除和结构状态参数的测量时间提供了依据。测试结果表明，湛江海湾大桥钢箱梁顶板的温度变化十分剧烈，主梁顶底板的正负温差与规范建议值有较大的差别。 |
| 作者： | 徐金勇 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 韩大建;颜全胜 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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