斜拉橋合理成橋狀態(tài)的確定

1、1斜拉橋合理設(shè)計狀態(tài)確定斜拉橋合理設(shè)計狀態(tài)確定 2目目 次次 一一、 引論引論 二、二、 確定斜拉橋合理成橋狀態(tài)的分步算法確定斜拉橋合理成橋狀態(tài)的分步算法 三、三、 確定斜拉橋合理施工狀態(tài)的正裝迭代法確定斜拉橋合理施工狀態(tài)的正裝迭代法31.1 問題的提出問題的提出 斜拉斜拉橋的橋的 受力特點受力特點： a.組合體系；組合體系； b.索力可調(diào)；索力可調(diào)；c.梁塔內(nèi)力、應(yīng)力梁塔內(nèi)力、應(yīng)力受索力影響很大；受索力影響很大； 第一章第一章 引引 論論一、一、 引引 論論合合理理成成橋橋受受力力狀狀態(tài)態(tài)問問題題4一、一、 引引 論論 斜拉橋的施工特點斜拉橋的施工特點懸臂法施工：懸澆、懸拼懸臂法施工：懸澆、

2、懸拼逐個梁段施工，向前推進，體系不斷變化逐個梁段施工，向前推進，體系不斷變化1)2)3)4)5一、一、 引引 論論中掛點(C形鉤)一個標準梁段一個標準梁段工序（懸澆）工序（懸澆）1.空掛籃立空掛籃立模定位；模定位；2.第一次張拉第一次張拉斜拉索；斜拉索；3.澆澆1/2混凝土；混凝土；4.第二次張拉斜第二次張拉斜拉索；拉索；5.混凝土澆完；混凝土澆完；6.混凝土待強，混凝土待強，張拉預(yù)應(yīng)力；張拉預(yù)應(yīng)力；7.第三次張拉第三次張拉斜拉索斜拉索 如何確定控制張拉索力、立模標高如何確定控制張拉索力、立模標高 成橋后滿足合理成橋狀態(tài)要求成橋后滿足合理成橋狀態(tài)要求 合理施工狀態(tài)確定問題合理施工狀態(tài)確定問題6

3、1.2 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 合理成橋狀態(tài)的確定（1 1）剛性支承連續(xù)梁法；（）剛性支承連續(xù)梁法；（2 2）零位移法）零位移法 （3 3）內(nèi)力平衡法；（）內(nèi)力平衡法；（4 4）指定應(yīng)力法）指定應(yīng)力法（5 5）最小彎曲能量法；（）最小彎曲能量法；（6 6）最小彎矩法）最小彎矩法（7 7）用索量最小法；（）用索量最小法；（8 8）影響矩陣法等）影響矩陣法等一、一、 引引 論論合理成橋狀態(tài)的確定合理成橋狀態(tài)的確定 分步算法分步算法7 a. 倒拆法倒拆法 b. 正裝、倒拆迭代法正裝、倒拆迭代法 c. 無應(yīng)力狀態(tài)法無應(yīng)力狀態(tài)法 不同程度地存在不閉合問題不同程度地存在不閉合問題一、一、 引引 論論合理施工狀態(tài)

4、的確定合理施工狀態(tài)的確定 正裝迭代法正裝迭代法89二、二、 確定斜拉橋合理成橋狀態(tài)的分步算法確定斜拉橋合理成橋狀態(tài)的分步算法 a. 由應(yīng)力要求確定主梁由應(yīng)力要求確定主梁“合理預(yù)加力合理預(yù)加力”b. 主梁恒載彎矩主梁恒載彎矩“可行域可行域”c. 建立調(diào)索優(yōu)化模型（建立調(diào)索優(yōu)化模型（綜合考慮梁、塔、索、墩受力的要求）綜合考慮梁、塔、索、墩受力的要求）d.求解優(yōu)化問題求解優(yōu)化問題合理成橋狀態(tài)合理成橋狀態(tài)10 控制因素：控制因素：上下緣應(yīng)力控制上下緣應(yīng)力控制（正常使用極限狀態(tài)）（正常使用極限狀態(tài)）:成橋恒載應(yīng)力取決于成橋恒載應(yīng)力取決于：（：（Nd+Ny），Mdmn,活活載載應(yīng)應(yīng)力力后后期期收收縮縮徐徐

5、變變應(yīng)應(yīng)力力la11218042090.42005632350/2365420/2203881.5%1802011 lsmsdydlsWMANNlxmxdydxlWMANN（2-1）（2-2）axnxdydxaWMANN（2-3）asnsdydsaWMANN（2-4）12 2dlssmlyddMWANNM（2-5） 1dlxxmlyddMWANNM（2-6）2daxxnayddMWANNM（2-7）1dassnayddMWANNM（2-8）1312dddMMMydydddddNMNMMMMM分區(qū)確定最小可行域?qū)捰嘘P(guān)與可行域,N,2112y （2-9）14 a. 索力分布合理索力分布合理 勻稱勻

6、稱變化均勻變化均勻b. 主梁彎矩主梁彎矩“可行域可行域”居中或偏向居中或偏向c. 主塔彎矩主塔彎矩預(yù)偏（活載因素）預(yù)偏（活載因素）d. 邊墩、輔助墩反力邊墩、輔助墩反力15否是初 擬 結(jié) 構(gòu) 尺 寸用 最 小 彎 曲 能 量 法初 定 成 橋 狀 態(tài)索 力 調(diào) 勻計 算 主 梁 活 載 應(yīng) 力 包 絡(luò) 圖 主 梁 合 理 預(yù) 加 力 計 算 ， 并 配 置 預(yù) 應(yīng) 力主 梁 成 橋 恒 載 彎 矩 可 行 域主 梁 彎 矩 調(diào) 整成 橋 狀 態(tài) 檢 驗 設(shè) 計 滿 足 要 求 嗎 ？設(shè) 計 修 改結(jié) 束圖2 - 2 合 理 成 橋 狀 態(tài) 確 定 框 圖16 a. 主梁預(yù)應(yīng)力主梁預(yù)應(yīng)力 b.

7、主梁恒載彎矩主梁恒載彎矩 c. 不合理時可調(diào)整不合理時可調(diào)整17 RTATR A 成橋索力調(diào)整量（調(diào)整張拉力增量）成橋索力調(diào)整量（調(diào)整張拉力增量） 成橋狀態(tài)控制目標所需調(diào)整量成橋狀態(tài)控制目標所需調(diào)整量 影響矩陣影響矩陣 有唯一解列滿秩上式,|2ARATAAMinRTAQTT18 RTA 對角矩陣，正定，其大小考慮：對角矩陣，正定，其大小考慮： 量量 綱綱 受控程度受控程度 RATAAMinRTATT222|19 20圖2 -5 初 定成橋狀態(tài)索力圖0200040006000800010000120000S5S10S15S20B14B9B4A1A6A11A16索號索力數(shù)值（k N ）調(diào)后索力計算

8、索力 21 圖2 -6 初 定成橋狀態(tài)主梁彎矩圖-6000-300003000600090000150300450主梁位置x （m ）彎矩數(shù)值（k N . m ）調(diào)后彎矩計算彎矩和期望彎矩22 圖2 -12 主 梁預(yù)加力圖-300000300006000090000120000075150225300375450主梁位置（m ）預(yù)加力數(shù)值（k N ）合理預(yù)加力實際布置的有效預(yù)加力23 圖2 -13 調(diào) 整前的主梁成橋恒載彎矩分析圖-60000-40000-200000200004000060000075150225300375450主梁位置（m ）彎矩數(shù)值（k N . m ）可行域上限可行域下

9、限計入預(yù)應(yīng)力后的恒載彎矩24 圖2 -14 調(diào) 整后的主梁成橋恒載彎矩圖-60000-40000-200000200004000060000075150225300375450主梁位置（m ）彎矩數(shù)值（k N . m ）可行域上限可行域下限調(diào)后成橋恒載彎矩25圖2 -15 成 橋索力圖0100020003000400050006000700080009000100000S5S10S15S20B14B9B4A1A6A11A16索的編號索力數(shù)值（k N ）調(diào)后索力期望索力 26 a. 提出了主梁合理預(yù)加力和提出了主梁合理預(yù)加力和 主梁成橋恒載彎矩主梁成橋恒載彎矩“可行域可行域”概概念念b. 提出了

10、分步算法提出了分步算法優(yōu)化成橋受力狀態(tài)優(yōu)化成橋受力狀態(tài)在多座實橋上應(yīng)用，證明：在多座實橋上應(yīng)用，證明： 可操作性強（思路清晰）可操作性強（思路清晰） 方案有可選性（權(quán)重）方案有可選性（權(quán)重）27三、三、 確定斜拉橋合理施工狀態(tài)的正裝迭代法確定斜拉橋合理施工狀態(tài)的正裝迭代法 a. 先假定一組（安裝）張拉索力先假定一組（安裝）張拉索力 b. 按正裝計算成橋按正裝計算成橋 c. 找出成橋狀態(tài)差別找出成橋狀態(tài)差別 d. 調(diào)整張拉索力調(diào)整張拉索力28否是是否假定張拉索力正 裝 計 算 獲 得 成 橋 狀 態(tài) ，并且獲得索力影響矩陣所獲成橋狀態(tài)滿足要求否？結(jié) 束調(diào)整施工工序施 工過 程受 力滿足要求否？調(diào)

11、整張拉索力圖 3-1 正裝迭代法框圖 29張拉索力影響矩陣張拉索力影響矩陣成橋狀態(tài)差值（控制參數(shù)成橋狀態(tài)差值（控制參數(shù): M,T,H,R）矛盾方程組，用加權(quán)最小二乘法求解矛盾方程組，用加權(quán)最小二乘法求解 bxa a b30 H立模立模=H成橋成橋 - fH成橋成橋包括成橋預(yù)拱度包括成橋預(yù)拱度f累計位移（撓度）累計位移（撓度） 懸臂拼裝，定位標高懸臂拼裝，定位標高H1確定確定主梁無應(yīng)力狀態(tài)下的制作成形主梁無應(yīng)力狀態(tài)下的制作成形 H2 H2= H成橋成橋 - f H1= H成橋成橋 -f +fi f 一次形成無重懸臂結(jié)構(gòu)累計位移一次形成無重懸臂結(jié)構(gòu)累計位移31 原則：原則： 掛籃受力：掛籃受力：

12、由空掛籃懸臂狀態(tài)控制由空掛籃懸臂狀態(tài)控制 主梁受力：主梁受力： 均勻，應(yīng)力不超限均勻，應(yīng)力不超限32中掛點(C形鉤)33 工程實例工程實例2020索號 11613813.221382.5+2.2+1.81.5+111.2262623.7151.4圖3 -5 主 梁成橋恒載彎矩圖-8000-6000-4000-2000020004000彎矩( k Nm)合理成橋狀態(tài)正裝迭代后得到的成橋狀態(tài)主塔處邊墩處主梁縱橋向圖 3-4橋型布置圖 (尺寸單位：m)34 表3-3 各狀態(tài)計算結(jié)果（合龍后僅15號索第二次張拉） 索 號 合理成橋 正裝迭代后成 張拉索力 立模標高 狀態(tài)索力(kN) 橋狀態(tài)索力(kN)

13、 第一次 第二次 (m) 1 2 3 4 1 5134.15 5135.17 5604.04 -0.005 2 3403.91 3405.69 3695.85 0.001 3 4249.20 4250.71 4121.96 0.006 4 4278.47 4279.40 3803.94 0.029 5 4588.27 4588.72 3934.74 0.044 6 4881.24 4881.66 4127.26 0.058 7 5121.86 5122.49 4238.51 0.070 8 5421.91 5422.61 4544.45 0.076 9 5727.36 5728.08 4840

14、.27 0.083 10 5996.65 5997.35 5053.06 0.091 11 6344.84 6345.40 5375.55 0.098 12 6647.75 6648.16 5635.60 0.109 13 7188.55 7188.84 5945.99 0.121 14 6102.43 6102.55 5229.85 0.138 15 5752.40 5754.52 2288.46 5752.88 0.095 16 7800.74 7800.74 8024.49 0.035 圖圖3-8 3-8 武漢江漢四橋結(jié)構(gòu)計算簡圖（單位武漢江漢四橋結(jié)構(gòu)計算簡圖（單位:m:m）36 020

15、00400060008000100001200013579111315171921232527293133353739414345474951索力（k N ）合理成橋狀態(tài)正裝迭代成橋狀態(tài)37圖圖3-10 主梁成橋彎矩圖 主梁成橋彎矩圖-25000-20000-15000-10000-500005000100001500020000-240-190-140-90-401060110160主梁軸向X 坐標（m）彎矩（k N . m)合理成橋狀態(tài)正裝迭代成橋狀態(tài) 38 1. 提出了正裝迭代法的算法提出了正裝迭代法的算法,特點：特點： a. 只需作正裝計算；只需作正裝計算； b.不閉合可控；不閉合可控

16、； c.可進一步調(diào)整成橋狀態(tài)（合二為一）可進一步調(diào)整成橋狀態(tài)（合二為一）2. 方法適用于懸臂現(xiàn)澆和懸臂拼裝施工情況方法適用于懸臂現(xiàn)澆和懸臂拼裝施工情況 提出了控制參數(shù)的確定方法提出了控制參數(shù)的確定方法懸澆懸澆: 控制張拉索力控制張拉索力 中間張拉索力中間張拉索力 立模標高立模標高懸拼懸拼: 主梁制作線形主梁制作線形 控制張拉索力控制張拉索力 拼裝標高拼裝標高39 初應(yīng)變法初應(yīng)變法基本參數(shù)輸入時間軸的確定時步循環(huán)計算外荷載計入上一時步的收縮徐變等效結(jié)點荷載結(jié)構(gòu)剛度矩陣計算求解總剛，獲得結(jié)點位移增量桿端內(nèi)力增量計算結(jié)點位移和桿端內(nèi)力累加計算下一時步的收縮徐變等效結(jié)點荷載結(jié) 束圖5 - 1 7 混凝土收縮徐變計算的程序框圖40 0123圖 5-19 成 橋 三 年 主 梁 彎 矩 圖-10000-8000-6000-4000-200002000400060008000100000614223038465464728088主 梁 X坐 標 （ m)彎矩（kN.m)不 計 徐 變計 徐 變0123