變高度頂推連續(xù)梁整體受力性能研究

變高度頂推連續(xù)梁整體受力性能研究變高度頂推連續(xù)梁整體受力性能研究摘要頂推施工已廣泛應用于連續(xù)梁，但大部分研究主要集中于等高度頂推施工工藝，而對變高度頂推施工整體受力情況分析很少。本文將以崇啟大橋為工程背景，研究變高度連續(xù)鋼箱梁頂推整體受力性能。首先，使用CAD畫出各梁段橫截面圖，求出各段梁的面積、慣性矩、密度等基本參數(shù)。然后，編寫頂推工況表；接著，使用ANSYS軟件，通過編寫命令流建立連續(xù)梁橋頂推施工全過程的整體模型，求出各工況下主梁應力、導梁應力和支座反力。進一步，根據(jù)計算結(jié)果，對內(nèi)力進行分析，得到主梁各節(jié)點的內(nèi)力變化規(guī)律。最后，再分別改變導梁的面積、密度和橫截面幾何形狀，研究改變后主梁應力的變化，得到相應的結(jié)論。通過本文研究有望推動頂推施工的發(fā)展，加快頂推施工在變高度梁的應用。關鍵詞：頂推施工；變高度；連續(xù)箱梁；內(nèi)力分析

TNTEGRALSTRESSOERFORMANCERESEARCHOFVARIABLEHEIGHTDURINGINCREMENTALLAUNCHINGABSTRACTJackingconstructionhasbeenwidelyusedcontinuousgirder,butmostoftheresearchfocusesonsuchhighlypusherconstructiontechnology,andthevariableheightrarelyjackingconstructionoverallstressdistributionanalysis.Willtakechungkaibridgeastheengineeringbackground,thispaperstudiesbecomehighlypushingoverallmechanicalperformanceofthecontinuoussteelboxgirder.First,useCADdrawapictureofeachcrosssectionbeams,andthearea,momentofinertiaoftheparagraphsbeam,thebasicparameterssuchasdensity.Then,writethepusherworkingtable;Then,usingANSYSsoftware,bywritingcommandflowtoestablishcontinuousgirderbridgejackingconstructionwholeprocessoftheoverallmodel,undervariousoperatingconditionsandthemaingirderstress,guideLiangYingliandcounteractingforce.Further,accordingtotheresultsofcalculationandanalysisofinternalforceandmaingirderinternalforcevariationlawofeachnode.Finally,tochangetheareaofthenose,densityandcrosssectiongeometry,thechangeafterthechangeofthemaingirderstress,thecorrespondingconclusion.Throughthisarticleresearchisexpectedtopromotethedevelopmentofthejackingconstruction,speedupthejackingconstructionintheapplicationofvariableheightbeam.Keywords:PushingConstruction;variableheight;continuousboxgirder;internalforceanalysis目錄TOC1緒論 頁1緒論1.1頂推施工1.1.1頂推施工發(fā)展歷史頂推法是指一種廣泛應用在等截面連續(xù)梁橋和斜拉梁橋的橋面施工方法。由倆位前聯(lián)邦德國的教授提出，并在1959年于奧地利的阿格爾大橋完美實現(xiàn)。1962年頂推施工方法取得了一次重大的突破，在委內(nèi)瑞拉卡羅尼河（RioCaroni）的卡羅尼河橋修建中，第一次使用了鋼性導梁與暫時的臨時橋墩的組合，改善了主梁在頂推施工中梁內(nèi)力變化。2004年，在法國鋼結(jié)構橋中，又第一次采用多點同時連續(xù)頂推施工。頂推施工在國內(nèi)在七十年代后期八十年代初期才開始運用,于八十年中期代逐漸發(fā)展至今。頂推施工法廣泛應用鋼箱形連續(xù)梁橋的施工，我國現(xiàn)如今有望城溈江橋、杭州江東大橋、山西平順橋、福元路湘江大橋、杭州九堡大橋等通過頂推施工建成。九堡大橋修建中首次引入計算機一體化控制施工過程完成了橋梁的同步整體頂推，再一次使頂推施工又向前邁進關鍵的一步。圖1.1望城溈江橋望城溈江橋（圖1.1）坐落于湖南省長沙市望城區(qū)，是國內(nèi)第一次使用柔性墩多點頂推的頂推施工的預應力連續(xù)梁橋。全長240m，橋?qū)?×1.5+7(m)。采用柔性墩多點頂推法架設，其優(yōu)點是可以多點、分級、同步、采用“分級調(diào)壓、集中控制”施工。圖1.2杭州江東大橋杭州江東大橋是（圖1.2）一座空間自鋪式懸索橋。全長4332m，其中主橋梁部分長3550m，跨江橋梁部分為2248m。橋?qū)?7m，單向四個車道。主通航孔橋為單獨一根柱子式的橋塔、纜索、主梁，此種懸索橋首次出現(xiàn)在世界舞臺。圖1.3福元路湘江大橋福元路湘江大橋坐落在湖南省長沙市長望路與銀杉路的交匯處，是當今跨湘江各大橋中橋面最寬的橋梁。大橋總工期為2年零2月，設計時速為60km/h，總投資為13.93億元。福元路湘江大橋是連接濱江新城和湘江東岸的開福新城重要工程。圖1.4杭州九堡大橋杭州九堡大橋是一種新組合式結(jié)構的橋梁，創(chuàng)新了頂推施工工法，是我國第一座組合式結(jié)構的越江橋梁，它推動國內(nèi)組合式結(jié)構橋梁的發(fā)展。1.1.2頂推施工特點頂推施工的特點主要有以下幾點。節(jié)省施工時工作用地，采用工廠化統(tǒng)一制作，能保證結(jié)構構件的質(zhì)量。橋梁節(jié)段在一個固定的場地預制，有利于施工的管理和改善施工條件，減少高空作業(yè)；節(jié)約勞力，施工安全。

結(jié)構整體性好；需求設備簡單，不需要太大型的起吊設備以及大量的施工支撐架，更不必中斷交通或著通航；(4）模板、設備可多次使用，節(jié)約資源，頂推法施工可以用一些簡單的設備建造出中跨橋梁，施工平穩(wěn)無噪聲；頂推施工方法在主梁支承上分為臨時或永久支承；在頂推的方向上有單向頂推和雙向頂推。1.2頂推施工全內(nèi)力分析1.2.1利用經(jīng)典解析方法對導主梁模型受力分析1).簡化建立主梁與導梁分析模型，建立主梁解析模型，為了建立的方便，做如下假設：a、導梁和主梁看成一個完整的整體；b、導梁和主梁在同高度具有均一的密度和慣性矩；c、在支承點支撐后，頂推梁的跨徑個數(shù)很多，可以認為它由無窮多個不同跨徑的連續(xù)梁組成；d、忽略由于支座沉陷和其它誤差引起的次內(nèi)力的對主梁應力變化的影響。2).頂推施工主-導梁內(nèi)力計算利用力學經(jīng)典解析的方法，對導梁、主梁解析模型進行分析，計算在施工過程中主梁的應力變化；支點反力；以及導梁的內(nèi)力變化。分析導梁的截面面積和慣性矩對支點反力的影響；同時施工過程中導梁設計對支點反力和主梁彎矩也有影響，導梁選取應較為合理、經(jīng)濟，同時將主梁應力和支點反力控制在合理的范圍內(nèi)；施工過程中對主梁最大負應力、最大正應力、支點最大反力變化的研究。1.2.2有限元計算內(nèi)力ANSYS軟件的應用可以反應出各種情況下的內(nèi)力，例如應力、位移、變形、溫度等，根據(jù)該反應可知道施工過程中各部件所受到外力負載后的狀態(tài)，進而判斷是否符合設計要求。一般施工過程中幾何結(jié)構比較復雜，受的負載和內(nèi)力也相當多，理論分析往往無法進行。因而必須先簡化結(jié)構，采用數(shù)值模擬方法進行分析。計算機行業(yè)的發(fā)展，相應的軟件也應運而生，能夠降低設計成本，縮短設計時間[15]。而在橋梁的發(fā)展趨勢中，隨著經(jīng)濟發(fā)展的要求應在加快交通的便利，因而要跨越一些大峽谷、江河和一些跨海工程不得不加大橋梁的跨徑，從而使得鋼箱梁橋在大跨徑橋梁中有了飛速的發(fā)展。加深了鋼箱梁在橋梁發(fā)展中的重視。因而加快了頂推法施工的研究。但是因為鋼箱梁頂推施工的過程中存有許多不可控制風險，同時施工過程中鋼主梁的受力體系隨著頂推進度的變化而發(fā)生變化，主梁的受力也比較錯綜復雜，因而弄清楚主梁在頂推過程中應力的變化規(guī)律；加強風險有效預防和控制有助于保證頂推施工橋梁的發(fā)展。因而今后的鋼箱梁橋推施工應該在施工前，確定結(jié)構分析方法，研究和總結(jié)合理的橋梁施工方案；提供可信可靠的監(jiān)測依據(jù)[8]。施工過程中利用Midas、CAD、ANSYS等工程軟件進行有限元方法對鋼箱梁橋整體結(jié)構的受力性能進行分析。針頂推施工過程中遇到的問題進行分析總結(jié)，尋找合理的解決方案；同時優(yōu)化頂推施工結(jié)構；分析鋼箱梁頂推施工過程潛在的風險，結(jié)合已有的施工經(jīng)驗案例，建立最合理的風險評估體系，在根據(jù)施工經(jīng)驗和風險評估的結(jié)果，對鋼箱梁頂推施工進行風險控制。在導梁與主梁的連接處，是受力最復雜也是最容易出事故的地方，加強對這種危險局部的受力分析，建立先進合理的具體部位和受力復雜部位的分析。1.3變高度連續(xù)箱梁1.3.1變高度所謂變高度連續(xù)梁是具有較大跨度的連續(xù)梁橋的截面高度沿橋的縱向線性變化。原因主要為：1.較大跨度連續(xù)梁恒載內(nèi)力占的比重較大，通過變截面變高度梁橋可以大大的減輕自重，可以大大減少跨中區(qū)段因恒載產(chǎn)生的內(nèi)力，增加橋梁的跨度；

2.變高度梁符合主梁的應力分布規(guī)律；

3.如果采用懸臂施工時，變高度梁又與施工的內(nèi)力狀態(tài)相吻合；

4.從美學觀點出發(fā)。變高度梁較有有韻律感。

變截面連續(xù)梁的梁高擬定。梁的頂面應符合車道路線形的設計，而梁底面采用曲線形式：拋物線、一定彎曲的折線或者介于兩者之間低次拋物線。但是具體的選用形式還應根據(jù)各截面上下緣的受力均勻情況、預應力筋的分布、邊跨與中跨結(jié)合處的比例、荷載等級等因素。

1.3.2連續(xù)箱梁變截面連續(xù)梁截面還要考慮其他因素。而大跨徑的變高度連續(xù)梁，一般采用箱形截面形式。在擬定梁高（梁底面線形）的前提下，還應擬定截面腹板厚度、箱形的頂板與底板厚度等，在腹板和頂板的厚度選擇上，還要考慮結(jié)構開裂的需求。其力學特點為，在受力方面，上部結(jié)構任然具有連續(xù)梁特點，但必須考慮橋墩部的受力和混凝土收縮、溫度、徐變等變化引起的局部變形對上部結(jié)構引發(fā)內(nèi)力的計算影響。因而橋墩因具有一定柔度，減少橋墩處所受彎矩，但在墩梁結(jié)合處仍有剛架受力的力學特點。1.3.3變高度連續(xù)箱梁頂推變高度連續(xù)箱梁頂推是頂推施工上的一個難點，主要因為主梁的橫截面高度在改變，頂推過程中支座和主梁在縱向的相對高度在不斷變化。施工過程中支座的高度要隨著頂推過程不斷變化。這樣就增加施工難度，支座處主梁的內(nèi)力變化復雜，對比等截面頂推變高度頂推危險系數(shù)叫高。1.4本文研究工程背景和內(nèi)容1.4.1工程背景本文研究的對象為崇啟大橋。大橋起自位于上海崇明島上的崇明縣，鏈接上海長江大橋，終于江蘇啟東市，跟已建成的寧啟高速公路相接。崇啟大橋全長52km，其中上海段接線道路長28.52千米，長江大橋長2480米，江蘇段長江大橋長4670米，接線道路長185200萬。全線設計雙向6車道。大橋于2008年12月26日上海段正式開工建設，2009年2月28日江蘇段開工建設，于2011年12月24日完成通車。1.4.2本文研究的主要內(nèi)容本文主要通過研究主梁和導梁在頂推施工下的受力情況，分析頂推各個工況下主梁的應力變化，支座反力的變化。從而在主梁受力合理的情況下，完善頂推施工過程，節(jié)約材料，加快施工速度，給出一些有意義的建議。本次研究主要做以下工作。(1)熟悉CAD軟件，畫出主梁和導梁的橫截面圖，求出各截面的慣性矩、面積、密度；(2)熟悉ANSYS軟件，用命令流建立整體模型，模擬頂推過程，對主梁受力進行分析；(3)根據(jù)ANSYS運算結(jié)果進行分析，給出一些有意義的建議。2崇啟大橋基本參數(shù)2.1數(shù)據(jù)簡化和處理崇啟大橋主橋為變高度連續(xù)鋼箱梁（102+185×4+102）m，橋梁總體結(jié)構如下圖2.1所示。圖2.1崇啟大橋總體結(jié)構“崇啟大橋采用雙向六車道高速公路為標準建設，大橋設計時速每小時100km?？缃髽蛑鳂虿捎茫?02+4×185+102）m=944m六跨鋼連續(xù)梁橋，邊中跨比大約為0．55，上下行分幅布置。其聯(lián)長和跨徑均在國內(nèi)同類型橋梁當為首位。橋面采用55（mm）厚的雙層環(huán)氧混凝土鋪裝。橋跨布置圖2.1所示。主梁為雙幅變截面直腹板鋼連續(xù)剛箱梁，頂板采用使用正交各向異性板結(jié)構。全橋梁寬33．2米，邊跨梁端部梁高為3．5m，中跨跨中梁高為4．8米，主墩根部梁高9．0m，鉛垂方向梁高度按拋物線線性變化，橋墩處部梁高與中跨跨徑比值是1/20．6。鋼箱梁單幅梁寬16．1米，剛箱體寬度7．5米。[16]”主梁橫截面截面圖見圖2所示。圖2.2崇啟大橋橫斷面為了整體模型建立和計算，對橋梁做出相應調(diào)整，降低建模難度，簡化相應的計算。查閱橋梁設計圖紙，主梁梁段從新劃分如圖2.3下：原圖中主梁從南側(cè)往北側(cè)依次劃分為102m+4x185m+102m，總長944m，如圖2.3圖2.3調(diào)整前支座位置圖為了簡便建模和計算，改為49m+50m+（60+65+60）x3m+50m+55m，總長944米。導梁長度45m。如圖2.4圖2.4調(diào)整后支座位置圖2.2簡化主梁原主梁邊跨和1/2次邊跨以及1/2中跨的梁高按2次拋物線變化，邊跨邊墩處梁高為3.4m，跨度為102m，邊跨曲線方程為Y=0.00056344X+3.5。1/2次邊跨以及1/2中跨曲線方程為Y=0.00050386X+4.8，跨度185m。如圖2.5所示2.5原梁高及線性變化為計算建模便利，簡化個梁段變化如下：邊跨為8段等高度拼裝而成為，SA7、SA6、SA5、SA4、SA3、SA2、SA1、SB段，中跨分為SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SBC、SCD梁段高度如下表：表2-1梁段梁高梁段編號SA7SA6SA5SA4SA3SA2梁高(m)3.5004.5085.2736.0746.8237.667梁段編號SA1SABSB1SB2SB3SB4梁高(m)8.4369.0008.3637.7497.0826.500梁段編號SB5SB6SB7SB8SBCSCD梁高(m)5.8945.3425.1004.9154.8009.000采用CAD畫出簡化后主梁簡圖，邊跨工劃分為7段，SAB為鏈接邊跨和中跨跨墩處，是（49+50）m和（50+55）m段如圖2.6所示：圖2.6邊跨梁高圖跨中簡化為9段，SBC為原圖跨中，簡化后為4*（60+65+60）m，如圖2.7所示：圖2.7跨中梁高圖2.3計算截面基本參數(shù)用CAD畫出各梁段的截面圖，在將截面圖進行處理，生成面域，求出面積A、密度、慣性矩I，截面參數(shù)如下：r,1,0.812763,3.65701359,3.5!SA7r,2,0.915315,3.69937489,4.508!SA6r,3,0.961258,6.13218847,5.273!SA6r,4,1.077383,8.97061721,6.O74r,5,1.197047,12.87606032,6.823r,6,1.297591,15.94995449,7.667r,7,1.376591,19.43790676,8.436r,8,1.412027,19.75036229,9r,9,1.485067,17.87836228,8.363r,10,1.345555,13.38614203,7.749r,11,1.265939,10.78827394,7.O82r,12,1.228691,8.96318227,6.5r,13,0.992979,5.40653863,5.894r,14,0.922817,4.87643838,5.342r,15,0.907789,4.05049512,5.1r,16,1.057219,5.04486802,4.915r,17,1.056709,5.01159798,4.8r,18,1.597571,22.77243851,9截面圖如下圖所示（由于截面過多，這里就不一一例出）：圖2.9SBC截面圖圖2.10SAB截面圖圖2.11SCD截面圖圖2.11SA4截面圖2.3.1面積的求解根據(jù)畫出的截面圖，輸入CAD軟件中，檢查截面圖去除畫始的一些重復多余的點和線段，進行面域處理生成面域，在借用CAD求出各梁段截面的面積，記錄下表：表2-2截面面積表梁段編號面積（m）梁段編號面積（m）梁段編號面積（m）SA11.376591SA70.812763SB50.992979SA21.297591SAB1.376591SB60.922817SA31.197047SB11.485067SB70.907789SA41.077383SB21.345555SB81.057219SA50.961258SB31.265939SBC1.056709SA60.915315SB41.228691SCD1.5975712.3.2密度的求解根據(jù)上表截面面積表，查閱相關資料所得各梁段的重量，根據(jù)密度公式（式中M表示質(zhì)量，V表示體積），和公式（m表示為面積，l表示梁段長度）算出密度如下表表2-3截面密度表梁段編號密度（kg/m）梁段編號密度（kg/m）梁段編號密度（kg/m）SA110288.96SA78736.26SB58291.08SA29832.39SAB10860.56SB68926.83SA39743.54SB19569.77SB79488.17SA48849.14SB29245.16SB88717.16SA59128.26SB38936.31SBC8759.78SA68000.49SB47388.65SCD155慣性矩I將截面圖輸入CAD中，形成面域后，通過CAD軟件得出截面的質(zhì)心坐標，在調(diào)整坐標原點，將質(zhì)心設置為坐標原點，求出慣性矩如下表：2-4截面慣性矩表梁段編號慣性矩I梁段編號慣性矩I梁段編號慣性矩ISA119.43790676SA73.65701359SB55.40653863SA215.94995449SAB19.75036229SB64.87643838SA312.87606032SB117.87836228SB74.05049512SA48.97061721SB213.38614203SB85.04486802SA56.13218847SB310.78827394SBC5.01159798SA63.69937489SB48.96318227SCD22.772438512.4頂推施工工況由上文簡化調(diào)整后的橋梁結(jié)構變化下，結(jié)合設計和臨時橋墩位置，可得鋼箱梁頂推的總長度為：49+50+（60+65+60）×4+50+55=944米，鋼箱梁分為47段，第一段為24米（最后拼裝），后46段為20米，導梁長度為45米，從拼裝最后一段梁段后開始拆除導梁，依次拆除15米，15米，15米共分三次。由于梁段長度大多數(shù)為20米導梁45米，都是5的整數(shù)倍，因此初步設定5米為正常平均頂推距離。取1號支座出為坐標原點，向右為坐標正方向。取函數(shù)xf（x）表示出各個頂推施工工況的坐標，第一個坐標取值xf(1)=-5，相隔5米取一施工工況，在添加主梁梁段，或者頂推到相應的支座處時相應的多加一個工況。最后工況取xf(242)=944,共242個工況。橋梁頂推表如下：表2-5頂推表序號工況主梁前端(m)序號工況主梁前端(m)1Xf(1)-5170Xf(170)6302Xf(2)0171Xf(171)6353Xf(3)5172Xf(172)6354Xf(4)5173Xf(173)640118Xf(118)435238Xf(238)885119Xf(119)435239Xf(239)890120Xf(120)440240Xf(240)892121Xf(121)445241Xf(241)892（由于頂推工況過多，此處只給出部分施工工況，完整的頂推施工工況表可在附錄中查看）2.4.1支點表和梁段表頂推施工過程中一共有17個支座，其中有7個永久支座,分別為1、3、6、9、12、15、17號支座，臨時支座10個，分別為2、4、5、7、8、10、11、13、14、16號支座。對每次頂推工況對應起支撐作用的支架分別分析，是編制整體命令流的必要工作，根據(jù)頂推工況表，頂推支點表如下：表2-6支點表工況支點數(shù)支點號工況支點數(shù)支點號121；2170131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13221；2171131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13321；2172131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13431；2；3173131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；1311891；2；3；4；5；6；7；8；9；238171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17119101；2；3；4；5；6；7；8；9；10239171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17120101；2；3；4；5；6；7；8；9；10240171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17121101；2；3；4；5；6；7；8；9；10241171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17支點定義命令流：*dim,zd,array,242!工況數(shù)*do,i,1,3zd(i)=2*enddo!2號支點對應工況*do,i,4,19zd(i)=3*enddo*do,i,20,36zd(i)=4*enddo*do,i,37,52zd(i)=5*enddo*do,i,53,68zd(i)=6*enddo!6號支點對應工況*do,i,69,86zd(i)=7*enddo!7號支點對應工況*do,i,87,102zd(i)=8*enddo!8號支點對應工況*do,i,103,118zd(i)=9*enddo*do,i,119,135zd(i)=10*enddo*do,i,136,151zd(i)=11*enddo!11號支點對應工況*do,i,152,167zd(i)=12*enddo*do,i,168,184zd(i)=13*enddo*do,i,185,200zd(i)=14*enddo!14號支點對應工況*do,i,201,214zd(i)=15*enddo*do,i,215,227zd(i)=16*enddo*do,i,228,242zd(i)=17!17號支點對應工況*enddo2.4.2頂推過程中各工況梁段數(shù)根據(jù)上文中所說鋼箱梁分為47段，第一段為24米，后46段為20米，導梁總長45米。結(jié)合前面已有的內(nèi)容編寫頂推施工過程每個工況下的梁段數(shù)，為編寫建模的命令流做鋪墊，同時也相應的給出每個工況的主梁長度、導梁長度；以及主梁梁段號數(shù)。由于施工工況過多，此處不一一舉例給出相應的數(shù)據(jù)，部分梁段表如下：表2.7梁段表工況梁段號梁段數(shù)導梁長度（m）主梁長度（m）工況梁段號梁段數(shù)導梁長度（m）主梁長度（m）11-3345602361-47473094421-3345602371-47473094431-3345602381-47471594441-3345602391-47471594451-3345602401-47471594461-3345602411-4747094471-4445802421-474709442.4.3劃分節(jié)點單元在前文頂推工況表的計算基礎上，對主梁和導梁進行節(jié)點的劃分和編制相應單元。導梁節(jié)點劃分時為每隔3米一個節(jié)點，主梁劃分是為2米一個節(jié)點，但是考慮到主梁這樣劃分是每個支點出都有節(jié)點，所以在在劃分主梁節(jié)點時在支座出沒有事采取多劃分一個節(jié)點，此節(jié)點和上一個節(jié)點的差距為1米，這樣劃分的目的為使得每一個支點出都相應對應一個節(jié)點，有利于輸出時可以準確的得到每個支座的反力情況。本文頂推使用的思路是固定支點不動，頂推主梁和導梁，逆推整個頂推過程，支點坐標固定不動，梁體坐標隨著頂推位置的變化而變化。根據(jù)上文得出計算列表：1號和2號支點對應的工況共241個；3號支座對應的工況是238個；4號支座對應的有效工況數(shù)目為221個；5號支座對應的有效工況數(shù)目為204個；6號支座對應的有效工況數(shù)目為188個；7號支座對應的有效工況數(shù)目為個172個；8號支座對應的有效工況數(shù)目為154個；9號支座對應的有效工況數(shù)目為138個；10號支座對應的有效工況數(shù)目為122個；11號支座對應的有效工況數(shù)目為105個；12號支座對應的有效工況數(shù)目為89個；13號支座對應的有效工況數(shù)目為73個；14號支座對應的有效工況數(shù)目為56個；15號支座對應的有效工況數(shù)目為40個；16號支座對應的有效工況數(shù)目為26個；17號支座對應的有效工況數(shù)目為15個。本文研究的橋梁頂推總長度為944米，即主梁為944米，導梁長為45米，起始頂推位置從-5米開始頂推，因此實際上頂推梁體長度為989米。整合這十七個支座以及對應的工況坐標以及上文所編制的頂推施工工況表，去掉重復部分，從小到大排列，共有491個坐標，生成490個單元。2.4.3建立整體模型通過編寫整體命令流，輸入ANSYS軟件，建立整體結(jié)構模型。得到相應結(jié)果如下：圖2.12節(jié)點圖圖2.13單元圖圖2.14230工況約束圖

3頂推模型計算的結(jié)果3.1應力的統(tǒng)計施工過程橋梁的應力統(tǒng)計十分重要，關乎橋梁的安全性與穩(wěn)定性。應力太大會使橋梁發(fā)生不必要危險，因此此次研究主要對各單元頂推過程的應最大應力與最小應力值進行探究。其中橋梁整體最大應力值為64.22kN/m2，最小應力值為-64.22kn/m2，在131頂推工況時發(fā)生在265節(jié)點。其個單元最大與最小應力值如圖3.1所示。圖3.1各節(jié)點頂推過程最大和最小應力統(tǒng)計各支點最大與最小應力的命令流為：n_n_zhzl=491*dim,max_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1!主縱梁最大應力*dim,min_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1!主縱梁最小應力*dim,max_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1!主縱梁最大應力*dim,min_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1!主縱梁最小應力*do,i,1,n_n_zhzl-1max_s_zhzl(i)=0min_s_zhzl(i)=0max_s_zhzl_gk(i)=0min_s_zhzl_gk(i)=0*enddo3.2支座反力的統(tǒng)計對242個頂推施工工況下各個支座反力進行統(tǒng)計分析，并分別給出每個支座的最大支座反力。其中工況1至3號只受到2個支座的支撐，分別為一個永久支做和一個臨時支座的支座反力。4至19號工況受到三個支座反力，共有兩永久支做和一個臨時支座的支座反力。20至36號工況受到四個支座反力，共有兩永久支座和兩個臨時支座的支座反力。37至52號到工況受到五個支座反力，兩個永久支座和三個臨時支座的支座反力。53至68號工況受六個支座反力，三個永久支座和三個臨時支座的支座反力。69號至86號工況收到七個支座反力，三個永久支座和四個臨時支座的支座反力。228-241到工況受到十七個支座反力，七個永久支座和十個臨時支座的支座反力。1-2號支座共支撐40個單元，1-3共支撐65個單元，1-4共支撐95個單元，1-5共支撐128個單元，1-6共支撐158個單元，1-7共支撐188個單元，1-8共支撐221個單元，1-9共支撐251個單元，1-10共支撐281個單元，1-11共支撐314個單元，1-12共支撐344單元，1-13共支撐374號單元，1-14支撐407個單元，1-15支撐437個單元，1-16共支撐462單元，1-17共支撐490個單元。各個支座反力最大值和相對應的工況如下表所示：表3-1支座最大反力表支座號最大反力(KN)對應工況支座號最大反力(KN)對應工況支座號最大反力(KN)對應工況11450.13717823.9412113823.5021921450.13718817.8613814828.8523831022.58549776.4815315508.072424904.137110823.4617016387.412385837.638911818.4318717127.442426776.0110412776.40202統(tǒng)計支座反力的命令流：nzc=17*dim,max_fl,array,nzc*dim,max_fl_gk,array,nzc*do,i,1,nzcmax_fl(i)=0max_fl_gk(i)=1*enddo*dim,fl1,array,242!反力值1*dim,fl2,array,242!反力值2*dim,fl3,array,242!反力值3*dim,fl4,array,242!反力值4*dim,fl5,array,242!反力值5*dim,fl6,array,242!反力值6*dim,fl7,array,242!反力值7*dim,fl8,array,242!反力值8*dim,fl9,array,242*dim,f20,array,242*dim,f21,array,242*dim,f22,array,242*dim,f23,array,242*dim,f24,array,242*dim,f25,array,242!反力值15*dim,f26,array,242!反力值16*dim,f27,array,242!反力值17*do,i,1,242fl1(i)=0fl2(i)=0fl3(i)=0fl4(i)=0fl5(i)=0Fl6(i)=0Fl7(i)=0Fl8(i)=0Fl9(i)=0F20(i)=0F21(i)=0F22(i)=0F23(i)=0F24(i)=0F25(i)=0F26(i)=0F27(i)=0*enddo支座在頂推過程中各個工況下的支座反力圖（由于支座過多，沒有一一列舉）。圖3.51號支座頂推支座反力圖圖3.54號支座頂推支座反力圖圖3.510號支座頂推支座反力圖圖3.515號支座頂推支座反力圖3.3小結(jié)本節(jié)通過運行ANSYS軟件，編寫命令流，建立鋼箱梁頂推施工全過程的整體模型，得到主梁應力、導梁應力和支座反力。在得到主梁在頂推施工中的最不利工況，以及最不利對應下的最不利截面，并得到相應的應力數(shù)值。從結(jié)果中我們可以看到1號支座的支座反力一直保持一個較大的數(shù)值，受到的反力也是最大的。而其他的支座在剛開始時出現(xiàn)負值，這和實際存在一定的誤差，之后呈上升趨勢，在穩(wěn)定在一個數(shù)值上下波動。15之后的支座則一直上升直至頂推完成。

4崇啟大橋?qū)Я簠?shù)優(yōu)化4.1改變導梁參數(shù)內(nèi)容本研究課題改變導梁參數(shù)為下面三個方面：（1）通過改變導梁慣性矩。（2）通過改變導梁面積。（3）通過同時改變導梁的慣性矩和面積。通過改變導梁參數(shù)后，將改變后的導梁面積和慣性矩（在此處都是在導梁可以改變的范圍內(nèi)進行調(diào)整）。帶入整體命令流，從新進行運算。得到相應的整體受力情況，在通過分析結(jié)果和上文做對比，給施工提供相應有效的建議，從而達到研究的目的。4.2改變導梁慣性矩導梁的內(nèi)部結(jié)構保持不變，只改變導梁的慣性矩，在整體受力在安全范圍內(nèi)的情況下，探究慣性矩對整體受力的影響。4.2.1簡介導梁內(nèi)部結(jié)構保持不變，只改變導梁的慣性矩，得到的導梁的截面面積，慣性矩，高度是：r,1,0.227285,2.373974,3.5改變前為（之后的研究都以此為依據(jù)進行改變）：r,1,0.126285,2.373974,結(jié)果處理導梁整體應力的最大值為69.44kN/m2,最小應力值為-69.44kN/m2，各單元對應的最大與最小應力值如圖4.1所示：圖4.1單元對應的最大與最小應力值4.2.3小結(jié)整體最大與最小應力由原先的64.22kN/m2變化為69.44kN/m2變化，-64.22kN/m2變化為-69.44kN/m2，最大應力節(jié)點和相應工況也有改變。從結(jié)果中可以看出導梁的慣性矩增大梁體的最大應力相應也增大。有的支座反力值也相應的略有增大，有的支座反力幾乎沒有變化。4.3改變導梁面積根據(jù)上面的結(jié)果為基礎，即改變導梁橫截面面積，導梁內(nèi)部其他的結(jié)構保持不變，但是慣性矩也會相應的有一點的改變，從而研究改變導梁面積對主梁最不利截面和工況影響。4.3.1簡介改變導梁截面的高度，相應的截面面積也發(fā)生變化，在此我們保持慣性矩不發(fā)生改變，帶入到整體命名流得到新的命令流。導梁截面的截面基本參數(shù)為：r,1,0.126285,2.823954,結(jié)果處理通過ANSYS運行新的整體命令流得到改變后的結(jié)果。橋面整體最大與最小應力值分別為63.28kN/m2和-63.28kN/m2，各單元對應的最大與最小應力值如圖4.3所示圖4.2單元對應最大與最小應力值4.3.3小結(jié)整體最大與最小應力由原先的64.22kN/m2和-64.22kN/m2變化為63.28kN/m2和-63.28kN/m2，整體最大與最小應力值都相應有所減小。各支座對應的最大支座反力值也發(fā)生微小的變化，總體對橋梁的安全產(chǎn)生一定的影響。所以增加截面的面積，會使梁的應力減小，所以實際工程中理應增大截面面積，使得應力減小，從而增加橋梁的安全。4.4改變導梁面積和慣性矩4.4.1簡介改變導梁面積和慣性矩，探究同時改變兩者時，主梁的應力會發(fā)什么什么變化。求出相應的慣性矩、面積，帶入新的整體命名流得到結(jié)果。導梁截面的截面參數(shù)為：r,1,0.375239,2.931072,結(jié)果處理通過ANSYS軟件將新的整體命令流帶入進行計算，得到對應的結(jié)果。從結(jié)果中可以知道橋梁整體最大與最小應力值分別為58.52kN/m2和-58.52kN/m2，各單元對應的最大與最小應力值如圖4.4所示:圖4.5單元對應最大與最小應力值4.4.3小結(jié)整體最大與最小應力由原先的64.22kN/m2與-64.22kN/m2變化為58.52kN/m2和-58.52kN/m2，整體最大與最小應力值都相應有所減小。各支座對應的最大支座反力值也發(fā)生微小的變化。從結(jié)果中可以看出面積的改變對應力的影響比慣性矩改變的影響系數(shù)大，所以采用不同的導梁橫截面面積和慣性矩，會使梁的應力相應減小，所以實際工程中理采用合理的截面，使得應力減小，從而增加橋梁的安全。4.5總結(jié)根據(jù)以上的導梁參數(shù)優(yōu)化，在節(jié)省了材料的同時，也在橋梁整體安全范圍內(nèi)，得到以下結(jié)論。(1)崇啟大橋的導梁的慣性矩在一定范圍內(nèi)減小其值可以使得主梁在頂推過程中的內(nèi)力減小；(2)崇啟大橋在導梁應該合理選擇導梁橫截面面積，在允許的情況下我可以選擇大一點的截面，達到減小主梁內(nèi)力；（3）面積的改變對應力的影響比慣性矩改變的影響系數(shù)大。5結(jié)論本文根據(jù)最大應力的數(shù)值，對施工進行安全進行評估。并以崇啟大橋數(shù)據(jù)位依據(jù)，通過改變導梁基本參數(shù)，分析其結(jié)果，在橋梁整體受力安全的前提下，研究各參數(shù)的改變對頂推施工的影響，提出優(yōu)化方案，給出了相應的建議：(1)導梁的慣性矩在一定范圍內(nèi)減小其值可以使得主梁在頂推過程中的內(nèi)力減??；(2)導梁應該合理選擇導梁橫截面面積，在允許的情況下我可以選擇大一點的截面，達到減小主梁內(nèi)力；（3）面積的改變對應力的影響比慣性矩改變的影響系數(shù)大。但是本次研究對模型進行一定的簡化，和實際存在一點的誤差，并且研究過程比較粗略，只對支座反力與應力的分析，對于橋梁的彎矩、變形以及支座的移動沒有進行進一步的探究，所以得到的結(jié)果比較粗略，只能相應作為參考。本次研究所得出的結(jié)論存在一定的不準確性，若要得到準確的結(jié)論需在此本次研究成果的基礎上，進行更加細化的研究。通過大量參數(shù)改變，分析結(jié)果，得導一個比較通用的導梁參數(shù)表對應應力的變化，并且對于頂推施工技術來說也是非常重要的。

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致謝本文是在董創(chuàng)文和柯紅軍老師的耐心指導下完成的。在此感謝老師為我做出的奉獻，畢業(yè)期間，老師不只是在學習上給予了我精心的教導，在生活上也給予了深切的關心和無私的幫助，更在人生道路上給我指引方向。老師博學、高尚的人格魅力、嚴謹?shù)淖鍪聭B(tài)度和勇于創(chuàng)新求真的精神是我永遠學習的好榜樣。在此我又一次衷心感謝老師長達四個月的時間里不求回報的教導我，老師您們辛苦了！另外，在本次畢業(yè)論文期間，我還要感謝給予我大力幫助的同學們，感謝金小波、唐薇同學，尤其是唐薇同學，在ANSYS軟件方面給予了極大的幫助，因為有你們的幫助，讓我順利的完成這次畢業(yè)論文。在這里在一次表示衷心的感謝！謝謝你們幫助！最后在這里我要感謝我的爸媽和姐姐，是他們撫養(yǎng)我一路走來，在我身后給我精神和物質(zhì)雙重支撐，才有今天的我，謝謝您們。在此我還要感謝我女朋友，在我設計期間一直給我默默地支持，還有我的朋友們，感謝有你們。作者：洪發(fā)浦二O一六年六月附錄附錄A崇啟大橋工況總命令流fini/clea/prep7et,1,beam3r,1,0.126285,2.373974,3.5r,2,0.812763,3.65701359,3.5!SA7r,3,0.915315,3.69937489,4.508!SA6r,4,0.961258,6.13218847,5.273!SA6r,5,1.077383,8.97061721,6.074r,6,1.197047,12.87606032,6.823r,7,1.297591,15.94995449,7.667r,8,1.376591,19.43790676,8.436r,9,1.412027,19.75036229,9r,10,1.485067,17.87836228,8.363r,11,1.345555,13.38614203,7.749r,12,1.265939,10.78827394,7.082r,13,1.228691,8.96318227,6.5r,14,0.992979,5.40653863,5.894r,15,0.922817,4.87643838,5.342r,16,0.907789,4.05049512,5.1r,17,1.057219,5.04486802,4.915r,18,1.056709,5.01159798,4.8r,19,1.597571,22.77243851,9mp,prxy,1,0.3mp,ex,1,2.1e11mp,dens,1,7850mp,prxy,2,0.3mp,ex,2,2.1e11mp,dens,2,8736.26mp,prxy,3,0.3mp,ex,3,2.1e11mp,dens,3,8000.49mp,prxy,4,0.3mp,ex,4,2.1e11mp,dens,4,9128.26mp,prxy,5,0.3mp,ex,5,2.1e11mp,dens,5,8849.14mp,prxy,6,0.3mp,ex,6,2.1e11mp,dens,6,9743.54mp,prxy,7,0.3mp,ex,7,2.1e11mp,dens,7,9832.39mp,prxy,8,0.3mp,ex,8,2.1e11mp,dens,8,10288.96mp,prxy,9,0.3mp,ex,9,2.1e11mp,dens,9,10860.56mp,prxy,10,0.3mp,ex,10,2.1e11mp,dens,10,9569.77mp,prxy,11,0.3mp,ex,11,2.1e11mp,dens,11,9245.16mp,prxy,12,0.3mp,ex,12,2.1e11mp,dens,12,8936.31mp,prxy,13,0.3mp,ex,13,2.1e11mp,dens,13,7388.65mp,prxy,14,0.3mp,ex,14,2.1e11mp,dens,14,8291.08mp,prxy,15,0.3mp,ex,15,2.1e11mp,dens,15,8926.83mp,prxy,16,0.3mp,ex,16,2.1e11mp,dens,16,9488.17mp,prxy,17,0.3mp,ex,17,2.1e11mp,dens,17,8717.16mp,prxy,18,0.3mp,ex,18,2.1e11mp,dens,18,8759.78mp,prxy,19,0.3mp,ex,19,2.1e11mp,dens,19,15596.25*dim,jd,array,491jd(1)=989jd(2)=986jd(3)=983jd(489)=3jd(490)=1jd(491)=-1*do,i,1,491n,,jd(i)*enddo*dim,xf,array,242xf(1)=-5xf(2)=0xf(3)=5xf(240)=890xf(241)=892xf(242)=892*dim,gxljds,array,242gxljds(1)=3gxljds(2)=3gxljds(3)=3gxljds(240)=47gxljds(241)=47gxljds(242)=47*dim,zd,array,242*do,i,1,3zd(i)=2*enddo*do,i,4,19zd(i)=3*enddo*do,i,20,36zd(i)=4*enddo*do,i,37,52zd(i)=5*enddo*do,i,53,68zd(i)=6*enddo*do,i,69,86zd(i)=7*enddo*do,i,87,102zd(i)=8*enddo*do,i,103,118zd(i)=9*enddo*do,i,119,135zd(i)=10*enddo*do,i,136,151zd(i)=11*enddo*do,i,152,167zd(i)=12*enddo*do,i,168,184zd(i)=13*enddo*do,i,185,200zd(i)=14*enddo*do,i,201,214zd(i)=15*enddo*do,i,215,227zd(i)=16*enddo*do,i,228,242zd(i)=17*enddo*dim,lsd,array,17lsd(1)=0lsd(2)=49lsd(3)=99lsd(4)=165lsd(5)=230lsd(6)=290lsd(7)=350lsd(8)=415lsd(9)=475lsd(10)=535lsd(11)=600lsd(12)=660lsd(13)=720lsd(14)=785lsd(15)=845lsd(16)=899lsd(17)=944*dim,dl,array,242*do,i,1,232dl(i)=45*enddodl(233)=30dl(234)=30dl(235)=30dl(236)=30dl(237)=30dl(238)=15dl(239)=15dl(240)=15dl(241)=15dl(242)=0*dim,ml,array,242ml(1)=60ml(2)=60ml(3)=60ml(240)=944ml(241)=944ml(242)=944*do,i,1,490e,i,i+1*enddoesel,s,,,1,15,1!導梁emodif,all,mat,1emodif,all,real,1esel,s,,,16,26,1emodif,all,mat,2emodif,all,real,2esel,s,,,27,36,1emodif,all,mat,3emodif,all,real,3esel,s,,,464,471,1emodif,all,mat,4emodif,all,real,4esel,s,,,472,480,1emodif,all,mat,3emodif,all,real,3esel,s,,,481,490,1emodif,all,mat,2emodif,all,real,2acel,,9.8*dim,nfd,array,17*dim,fanli,array,17smax=0gksmax=1lmax=0gksmax=1lmin=0gklmin=1nzc=17*dim,max_fl,array,nzc*dim,max_fl_gk,array,nzc*do,i,1,nzcmax_fl(i)=0max_fl_gk(i)=1*enddon_n_zhzl=491*dim,max_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1*dim,min_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1*dim,max_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1*dim,min_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1*do,i,1,n_n_zhzl-1max_s_zhzl(i)=0min_s_zhzl(i)=0max_s_zhzl_gk(i)=0min_s_zhzl_gk(i)=0*enddo*do,gk,1,242/prep7n_front=dl(gk)+944n_end=944-ml(gk)nsel,s,loc,x,n_end,n_frontesln,s,1nfd(1)=node(944-xf(gk),0,0)nfd(2)=node(944-xf(gk)+52,0,0)d,node(944-xf(gk),0,0),uyd,node(944-xf(gk),0,0),uxd,node(944-xf(gk),0,0),uy*if,zd(gk),ge,3,thennfd(3)=node(944-xf(gk)+102,0,0)d,node(944-xf(gk)+102,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,4,thennfd(4)=node(944-xf(gk)+162,0,0)d,node(944-xf(gk)+162,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,5,thennfd(5)=node(944-xf(gk)+227,0,0)d,node(944-xf(gk)+227,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,6,thennfd(6)=node(944-xf(gk)+287,0,0)d,node(944-xf(gk)+287,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,7,thennfd(7)=node(944-xf(gk)+347,0,0)d,node(944-xf(gk)+347,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,8,thennfd(8)=node(944-xf(gk)+412,0,0)d,node(944-xf(gk)+412,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,9,thennfd(9)=node(944-xf(gk)+472,0,0)d,node(944-xf(gk)+472,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,10,thennfd(10)=node(944-xf(gk)+532,0,0)d,node(944-xf(gk)+532,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,11,thennfd(11)=node(944-xf(gk)+597,0,0)d,node(944-xf(gk)+597,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,12,thennfd(12)=node(944-xf(gk)+657,0,0)d,node(944-xf(gk)+657,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,13,thennfd(13)=node(944-xf(gk)+717,0,0)d,node(944-xf(gk)+717,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,14,thennfd(14)=node(944-xf(gk)+782,0,0)d,node(944-xf(gk)+782,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,15,thennfd(15)=node(944-xf(gk)+842,0,0)d,node(944-xf(gk)+842,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,16,thennfd(16)=node(944-xf(gk)+892,0,0)d,node(944-xf(gk)+892,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,17,thennfd(17)=node(944-xf(gk)+944,0,0)d,node(944-xf(gk)+944,0,0),uy*endif/solusolve*cfopen,'E:\result_fanli','txt',,append!*cfopen,'E:\dd*VWRITE,'gk',gk(1x,a3,f6.0)*do,i,1,zd(gk)*get,ftemp,node,nfd(i),rf,fyntemp=nfd(i)*VWRITE,ntemp,ftemp/1e4(1x,f8.0,f12.2)*if,ftemp/1e4,gt,max_fl(i),thenmax_fl(i)=ftemp/1e4max_fl_gk(i)=gk*endif*enddo*cfcloseddel,all,all/post1ETABLE,,NMISC,1ETABLE,,NMISC,2ETABLE,REFL*get,emin,elem,0,num,min*get,emax,elem,0,num,max*do,i,emin,emax*get,temp1,etab,1,elem,i*get,temp2,etab,2,elem,i*if,temp1,gt,max_s_zhzl(i),thenmax_s_zhzl(i)=temp1max_s_zhzl_gk(i)=gk*endif*if,temp2,lt,min_s_zhzl(i),thenmin_s_zhzl(i)=temp2min_s_zhzl_gk(i)=gk*endif*enddo*enddo*cfopen,'E:\result_fanli','txt',,append*VWRITE,'gk'(1x,a3)*do,i,1,nzcgktemp=max_fl_gk(i)fltemp=max_fl(i)*VWRITE,gktemp,fltemp(1x,f8.0,f12.2)*enddo*cfclose*cfopen,'E:\stress-mlb','txt',,*VWRITE,'梁應力'(a39)*VWRITE,'單元','最大','工況','最小','工況'(1x,5a10)*do,i,1,n_n_zhzl-1temp1=max_s_zhzl(i)/1e6temp2=max_s_zhzl_gk(i)temp3=min_s_zhzl(i)/1e6temp4=min_s_zhzl_gk(i)*VWRITE,i,temp1,temp2,temp3,temp4(1x,2x,f6.0,2x,f8.2,4x,f6.0,2x,f8.2,4x,f6.0)*enddo*cfclose附錄B崇啟大橋整體模型各工況最大與最小應力值梁應力單元最大工況最小工況1.0.0019.0.0034.-.404.-6.4004.-9.5044.-12.524.-15.534.-18.474.-21.254.-24.074.-26.724.-29.414.-32.034.-34.594.-36.987.-39.507.-27.8027.-0.317.-30.367.-31.388.-32.499.-33.839.-6.449.-36.419.-37.569.-38.469.-39.259.-50.849.-51.5012.-52.50114.-54.2614.-56.16314.-57.93314.-59.53514.-60.95014.-62.20814.-63.28914.-45.29814.-45.78414.-46.14414.-46.34914.-46.39617.-46.86717.-47.37717.-47.57519.-48.85919.-39.39019.-40.20719.-40.87319.-41.43519.-41.85519.-42.15219.-42.3619.-33.16819.-33.08919.-32.89719.-32.57319.-32.13625.-32.86025.-30.40925.-30.8925.61.