论文题目：超大跨斜拉桥横桥向恒载不对称力学行为及施工控制研究
摘要：为集约过江通道资源、提升桥梁使用功能,大跨度桥梁集成轨道交通、高速公路、普通公路三种交通运输方式成为大势所趋。甚至有时受到两岸接线场地的限制,采用轨道交通和车行道横桥向不对称的桥面布置形式。这种不对称的桥面布置形式会引起桥梁结构横桥向恒载的不对称,从而使得桥梁受力更加复杂。本文以常泰长江大桥主航道桥为工程背景,围绕横桥向恒载不对称结构力学行为及施工控制措施,开展了如下研究:（1）采用ANSYS软件探索板-桁-箱结构合理的有限元简化模式,并采用MIDAS软件建立空间杆系全桥有限元模型。针对大跨度斜拉桥横桥向恒载不对称结构,采用施加不对称索力的方法来控制主梁扭转变形,并考察横桥向不对称横向分力、不对称纵向分力及不对称竖向分力对主梁横向偏位的影响规律。（2）采用设置横桥向不对称索力的方案,并通过影响矩阵法优化成桥索力,使得横桥向恒载不对称作用下主梁和桥塔具有较优成桥线形和成桥应力,实现“塔直梁平”的理想成桥目标状态,同时分析了横桥向活载偏载作用下大桥的变形情况。（3）运用无应力状态法,详细模拟桥梁悬臂施工过程,对斜拉桥结构的分阶段形成作正装非线性计算,确定斜拉桥合理施工状态。并分析下层桥面系横桥向局部不对称布置对主梁偏位的影响,讨论采取合理的施工控制措施来减小桥面系局部不对称引起的横向变形和空间扭转变形,从而实现施工过程中结构线形的控制,确保后续的合龙和主梁的成桥形态。（4）为确定施工过程中对桥梁结构力学行为影响显著的关键结构参数,分析了主梁自重、主梁刚度、斜拉索刚度、斜拉索制造长度等结构参数变化时对主梁线形、主塔偏位、斜拉索索力的影响。结果表明:通过设置不对称索力可以实现大桥的理想成桥线形,不对称索力会产生不平衡的纵向分力和横向分力,不平衡纵向分力、横向分力分别使主梁发生往铁路侧的横向偏位和公路侧的横向偏位,二者在数值上基本相等,但方向相反,这大大减小了主梁的横向偏位效应。通过无应力正装计算,实现理想成桥状态和合理施工状态。施工控制中,应考虑下层桥面系公路侧与铁路侧的不对称效应,包括不对称的一期恒载和不对称刚度两个方面。总而言之,由桥面布置不对称引起的大跨度斜拉桥横桥向恒载不对称结构是可以实现的。
关键词：大跨度斜拉桥;横桥向恒载不对称;无应力状态法;横向偏位;理想成桥状态;施工控制
学科专业：建筑与土木工程（专业学位）
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 大跨度斜拉桥的发展及其桥面布置形式
1.1.1 国内外大跨度斜拉桥的发展
1.1.2 大跨度斜拉桥桥面布置形式
1.2 大跨度斜拉桥的研究现状
1.2.1 大跨度斜拉桥的力学行为及其研究现状
1.2.2 斜拉桥理想成桥状态及其研究现状
1.2.3 斜拉桥合理施工状态及其研究现状
1.2.4 斜拉桥施工控制及其研究现状
1.3 横桥向恒载不对称桥梁结构的研究现状
1.3.1 主梁截面自身的不对称性
1.3.2 桥面二期恒载的不对称性
1.4 存在的问题
1.5 本文主要研究内容
第2章 大跨度斜拉桥板-桁-箱结构合理有限元简化模型
2.1 工程背景
2.2 斜拉索的模拟
2.3 主桁的模拟
2.4 板-桁-箱结构的模拟
2.5 全桥有限元模型
2.6 本章小结
第3章 横桥向恒载不对称结构主梁横向偏位分析
3.1 主梁受力模式分析
3.1.1 主梁竖向成桥理想线形的实现
3.1.2 非对称索力对主梁的作用模式
3.2 主梁横向偏位成因分析
3.2.1 主梁横向偏位理论推导
3.2.2 主梁横向偏位有限元分析
3.2.3 主梁横向偏位理论分析与有限元分析结果对比
3.3 横桥向刚度不对称对主梁横向偏位的影响
3.4 本章小结
第4章 横桥向恒载不对称斜拉桥理想成桥状态的确定
4.1 基于影响矩阵法的斜拉桥理想成桥索力的确定
4.1.1 非对称索力的理论推导
4.1.2 合理成桥索力的确定
4.2 结构理想成桥状态分析
4.2.1 结构理想成桥线形分析
4.2.2 结构理想成桥应力分析
4.3 桥面系横桥向局部不对称对成桥阶段线形的影响
4.4 横桥向活载偏载受力分析
4.5 本章小结
第5章 横桥向恒载不对称斜拉桥合理施工状态的确定
5.1 无应力状态法理论
5.2 横桥向恒载不对称结构正装计算
5.2.1 施工阶段的划分
5.2.2 无应力索长正装计算
5.2.3 施工阶段变形计算分析
5.2.4 施工阶段应力计算分析
5.3 桥面系横桥向局部不对称对施工阶段线形的影响
5.3.1 对主梁线形的影响
5.3.2 施工控制措施
5.4 本章小结
第6章 横桥向恒载不对称斜拉桥施工中参数敏感性分析
6.1 结构主要参数敏感性分析研究内容
6.2 结构主要参数敏感性分析结果
6.2.1 主梁自重的影响
6.2.2 主梁刚度的影响
6.2.3 斜拉索刚度的影响
6.2.4 斜拉索制造长度的影响
6.3 结构主要参数敏感性规律分析
6.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献