无应力状态加速迭代法在PC斜拉桥施工控制中的应用研究

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进入二十一世纪以来,我国的交通事业取得了长足的发展,桥梁作为交通基础设施互联互通的关键节点和枢纽工程得到了越来越多的重视。斜拉桥作为大跨度桥梁常用典型桥型,正逐步被广泛采用。斜拉桥施工方法形式多样,目前,最常用平衡悬臂分阶段施工,为获得合理的成桥状态受力,需进行施工阶段内力分析。与基于分阶段增量累加的传统增量分析方法相比,无应力状态法在确定桥梁分阶段施工状态时不受工序调整及其他外部众多因素的影响而备受青睐。本文总结阐述了已有研究成果中考虑混凝土收缩徐变效应对结构无应力状态量影响规律的无应力状态法加速迭代公式,指出其适用范围和使用建议。最后,以某独塔双索面斜拉桥为工程实例,利用普通无应力状态法和无应力状态加速迭代法分别进行了对比验证。本文具体研究内容如下:(1)本文首先介绍了目前主流的斜拉桥合理成桥状态和合理施工状态的计算方法,并对各种计算方法的优缺点和用途进行阐述;详细论述了无应力长度和无应力曲率,并结合无应力状态法的特点说明无应力状态法的计算步骤和过程。在此基础上,阐述了混凝土收缩徐变效应的作用规律,得出了收缩徐变效应在混凝土斜拉桥分阶段施工过程中的作用机理,改变了结构无应力状态量,进而导致分阶段施工过程中结构内力及变形的变化,最终导致成桥状态塔梁内力、位移以及斜拉索索力与合理成桥目标状态的不一致。(2)参阅相关文献,进一步分析总结收缩徐变效应对结构无应力状态量的作用机理和影响规律,归纳总结了无应力状态加速迭代法的基本原理和公式推导过程。并以某简化双塔斜拉桥作为工程实例,对考虑混凝土收缩徐变效应的无应力状态加速迭代法进行了初步验算,验证了该方法的可靠性和实用性。(3)以一座跨度较大、拉索数量较多的独塔单索面斜拉桥作为工程实例,再次严谨准确的对传统无应力状态法和无应力状态加速迭代法进行对比验证分析。先用传统无应力状态法对斜拉桥进行了正装分析,再用无应力状态加速迭代法进行了分析,将两者结果进行对比,对比施工各阶段的索力及无应力索长差值。计算结果对比表明:在考虑混凝土收缩徐变效应的前提下利用无应力状态加速迭代公式可以高效确定斜拉桥合理的成桥状态,相比于传统无应力状态法的计算方法,提高了计算效率及计算精度。
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