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原文传递自锚式悬索桥成桥过程分析方法研究

论文题名：	自锚式悬索桥成桥过程分析方法研究
关键词：	自锚式悬索桥;成桥过程;收缩徐变行为;受力分析
摘要：	自锚式悬索桥系以加劲梁端作为主缆锚固并承担主缆水平分力的悬索桥，适用于无地锚条件下的悬索桥建设，其应用越来越广泛。自锚式悬索桥与地锚式悬索桥结构形式相似，但其结构受力性能存在差异，特别是两者的成桥过程具有本质的不同。地锚式悬索桥通常采用“先缆后梁”方式架设，而自锚式悬索桥因需要将其主缆锚固于加劲梁上，故通常采用“先梁后缆”的方式对其进行建造，建设过程中涉及到多次体系转换，施工控制难度相对更大。因此需要对自锚式悬索桥在成桥过程中特有的体系转换控制方法进行研究，以提高自锚式悬索桥成桥过程的结构控制精度以及结构在成桥后实际状态与相应目标成桥状态的吻合程度具有重要的科学意义和技术价值。　　本文针对自锚式悬索桥施工过程控制需要，就其成桥过程分析方法进行研究。首先，对自锚式悬索桥成桥过程目标结构状态的主缆悬链线方程进一步求解，得到主缆各设计参数之间联系，结合数值分析对结构的目标成桥状态进行分析与优化；其次，针对自锚式悬索桥成桥过程控制计算方法，在分析目前无应力状态分析法及倒退分析法存在缺陷的基础上对其进行了改进；之后，研究混凝土自锚式悬索桥成桥过程收缩徐变行为，通过对混凝土自锚式悬索桥成桥过程的正装与倒退分析提出倒退收缩徐变系数，解决正装和倒退分析中结果不闭合的问题；最后，分析成桥过程中由吊索张拉不同步而引起的横向不均匀受力对结构产生的影响。主要研究内容包括：　　（1）自锚式悬索桥成桥过程目标结构状态分析方法。简化了主缆的分段悬链线理论方程的求解过程，提出了一种自锚式悬索桥合理目标成桥状态的计算方法，利用结构中主缆的水平分力表达了主缆节段的竖向分力和无应力长度，实现了主缆线形的单参数求解，大幅提升了计算效率。将该方法应用到鹅公岩轨道专用桥的成桥目标状态内力计算中并与设计计算结果进行对比，发现两者的分析结果与变化趋势吻合，从而验证了该方法的正确性。　　（2）自锚式悬索桥成桥过程控制计算方法。基于结构倒退分析理论与自锚式悬索桥成桥过程中主缆内力状态，指出了目前无应力状态分析法及倒退分析法存在的缺陷，提出了自锚式悬索桥成桥过程精细化分析方法，解决了成桥过程中倒退分析与正装分析结果不闭合的问题，将该方法应用到桃花峪黄河大桥全桥模型试验以及鹅公岩轨道专用桥的成桥过程分析当中，并与试验结果及结构设计值进行对比，验证了该算法的正确性。　　（3）自锚式悬索桥成桥过程加劲梁混凝土收缩徐变效应正装迭代与倒退分析。提出了一种基于混凝土内力状态的正装迭代分析方法，解决了无应力状态迭代法不能对加劲梁与桥塔线形进行有效、精确控制的问题；提出了一种混凝土收缩徐变效应的倒退分析方法，并将其应用于混凝土自锚式悬索桥的成桥过程倒退分析中。通过辽宁抚顺万新大桥的工程实例验证了混凝土收缩徐变效应正装迭代与倒退分析方法，结果表明正装迭代分析法与成桥目标状态之间的误差在1%以内，成桥过程倒退分析与正装分析差异在3%以内。　　（4）自锚式悬索桥成桥过程横向吊索索力不均影响分析。将自锚式悬索桥相邻吊索之间的索力影响与其横向荷载作用分析理论结合起来，对自锚式悬索桥在成桥过程中由吊索张拉不同步而引起的横向不均匀受力进行研究，为自锚式悬索桥吊索间距的合理设置提出了建议。
作者：	蒋俊秋
专业：	土木工程
导师：	向中富
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2021