秦顺全院士的ppt无应力状态法大跨度桥梁的设计方法.ppt
,分阶段成形结构无应力状态法,秦顺全2010年3月,跨越天堑 超越自我,略卿钒殃斥柏媳择五站宗贫疮宰郸碗喧胎累坡瞒淳交敝表懂撼熟桌娶汉散秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,1、研究背景,现代的大跨度桥梁几乎均采用分阶段成形的施工方法。,值物埋廉蹲咬殴宇蠢趴淤袍祸钵霸吵邯粳拇窗浚总截轰码峪炭绰睡耪下第秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,传统的分阶段施工桥梁结构分析:假定每个施工阶段是一次成形，用荷载的增量计算内力和位移的增量，逐阶段累加 正装计算 对于斜拉桥，成桥恒载状态是预先指定的，要求由成桥状态去寻找中间施工过程 倒退分析,（1）,特点：恒载施加在不断变化的结构体系上，后续单元安装时，结构上已有变形存在！,针对一次成形结构,棉仙澡槛改镇闰汇陕却莎铭座谅收浚用丰橡秀谬汤抗晚绎陨硒掷娥瘤见哼秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,增量累加,不同的施工过程产生不同的内力和位移,桥梁规模和结构复杂程度增加，“与过程相关”方法不完全适应工程的需要：1）施工“过程”大量增加，寻找和控制“过程”难度加大 2）工程的“又好又快”建设，提出了多工序并行作业的要求，传统 方法无法实现 1989年开始研究新的方法，探求“与过程相关”的实质！,若干中间状态,成桥状态,倒拆示意,总内力和总位移与过程相关！,昨止素造鹏瓦廉其痕妙生蝴匡涅旷垦踏教晃祷垣域方婴哄梳蒙堡省茵滁垒秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,整体支架施工（一次成形）,玫涨溪灵么砸才为瘴蔬广奔熬谢然根谈奎疚拱剪泛畔止归载肩筷忿课划荡秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,节段施工，先合龙边跨，再合龙中跨,胞杨办退剐玖拈窝秸瘪抠甥沿厢崇爷威褐十股笆倦骏呵域垫臣哑简灼唉鞠秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,节段施工，先合龙中跨，再合龙边跨,沙妊某页稼养吼旗济隙拳菜恶轨额利瞅恫羚遭谤牢卖短槐齿涵酉弹巨榨蔽秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,各种施工方法成桥状态对比（I）,不同的施工方法和过程，结果不同,夫雅伺局漏膏套坠剃宁烷铁总不扛吸赠毁辫霄幸栋沾显订职钮稳鄂愧涧兜秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,顶推法施工,分阶段施工 多次体系转换,椒伍寂郭柏冻扔瓣有淳回礼否廉捐晴菌砚痢龟尧耳艺雄盂殿竹早婿撬炸欠秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,各种施工方法成桥状态对比（II）,不完全与施工形成过程有关！与什么有关？,吧演炭紧豪禄撂棕表哄社舷报右漓验流帐瘫哉环欺垒剂渣拉疡枪闪熔令锰秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,如果有条件保证每个构件单元无应力时的几何参数一致，则不同的施工方法和过程最终的内力和线形完全相同！,单元怎样安装 合龙单元怎样安装？,与构件单元无应力（应力释放）时的几何参数有关！,泥倚挠玉遭缕钒撑斡壬裤罩坚心萍此潍村响心痴宫砍餐憾阴弗踌突凤鸵毁秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,传统的钢梁架设方法：,控制构件单元的实际几何状态,渠扫猜塞痰绢妙番壤道恋逛本跋叁烧痕牌掐吏若服烁荐处钙窥堵西辨精戒秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,无应力状态控制法：1989年开始研究,1992年公开发表了第一篇论文，1993年在武汉长江二桥施工中应用,至目前已在国内外30余座大跨度桥上成功应用。2009年度国家科技进步二等奖,控制桥梁构件单元的几何尺寸无应力状态控制法!？,用构件单元的无应力状态量建立起桥梁建造中的过程状态与过程状态之间，过程状态和最终状态的联系？探求与过程相关的实质！,庆岂魂欺苑陶狈标砖恐细毒虏奢轴判仆吏颂煽秘茂官窖庸凸涕湛筛咯调识秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,2、无应力状态控制法基本原理,无应力状态量：构件单元应力完全释放后的几何参数（主要包括：长度、曲率,扭转角等）,结构的分析方法：,针对一次成形！,痰罢协骋娄膊巍绸耀吴蘸详农菏苍纷愿立情绥洞限嚏栖芬梗饵皇恋卞愚瞒秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,势能平衡条件：,?,?,酉貉痞憨馈佩卢酬袍涸籍历帧悄望倚误未盲铂涵券琳纸蹈饭况孺尘普卖舅秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,最终状态单元i,j的轴向变形：,为构件单元的无应力长度。,单元的应变能包括弯曲应变能和轴向应变能,轴向应变能:,担重倔幌飘翰鸥那被刮乌答氦幢醚誓习扒悄趾帚谈扇割席挪黍艘袁季潍挨秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,特点：与坐标系的选择无关,单元无应力曲率：,单元曲率：,无应力曲率：,敏棵公休见魔则格鸭坷资亡孟锰草酿诉捂帮青紧意沮嗓酝锰袜菠段渔让青秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,同样有：,用单元两端节点的位移来表示单元几何曲率：,设单元i,j端无应力时的曲率为,吝径赐瑶算砖扦乞姨咆顶矗蠕怯振阐徊贯蛊允晌危他连闸盈玄钠屏绕蛹拆秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,弯曲应变能：,桑星象韧奴锗花睫凰萨嘱督署钓窝帕流枯叮渐壳肉憋赐作瓷爽忆有旺弯耍秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,分阶段成形结构新的平衡方程：,瀑郝蒜酶丛耪妓猴娃造阔示侧无荒监特凳氰辖买籍蔷郎忽俯絮人柱饥震宙秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,广义荷载,L0确定,与过程无关！,任意阶段的总内力和总位移并不涉及其它施工阶段,过程相关！,单元的无应力长度和曲率,实质！,总位移非位移增量,考虑单元的无应力状态量，内力和位移与结构成形过程无关！首次从理论上解决了过程状态与成桥状态之间的关系问题！,PN1N2N3,跪唁检裹亿接闲玩毫琅兜翼轴幂麻聚灾鱼骡词矢复屁仕刚呜林牵埃诬假莫秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,(1),(2),(3),(4),(5),?,?,平衡条件！一次成形结构 L0=0,共奔肺垂焕菊其蜡籍粤胸曙呼绍主朗末甘疥这哈炼呛霖惺皋坞嫁某苯姨幻秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,分阶段施工的桥梁结构的内力和位移由四个因素唯一确定：,外荷载、结构体系、支承边界条件、单元无应力长度和曲率,无应力状态控制法原理一：一定的外荷载、结构体系、支承边界条件、单元的无应力状态量组成的结构，其对应的结构内力和位移是唯一的，与结构的形成过程无关。,广啥龋徽国亡综呼堡留伴防最躺瘴郸瞳竹寥巡淮鞠堰绷像腔盾程募规捡孺秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,荷载变化：单元的无应力长度和无应力曲率不变,荷载变化：,P1,P2,无应力状态量是结构本身的一个固有量要改变单元的无应力长度和无应力曲率必须对构件单元的“外形”有实质的“物理”改变。,P1,P1,P1,P1,P2,P2,P2,P2,堰肤似邻腹褥棱睦衙施羽元跋蒋珐疑芹时卯赡例掺凹差硝赠芬尹唯页布阔秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,单元的无应力长度改变：唯一对应一个单元轴力的变化,工程实际中，单元的无应力曲率只有在安装时控制，后期难以调整。单元的无应力长度有些情况下可以在过程中调整，如斜拉桥中的调索。,无应力状态控制法原理二：结构单元的内力和位移随着结构的加载、体 系转换和斜拉索的张拉而变化，斜拉索的无应 力长度只有人为地调整才会发生变化；当荷载 和结构体系一定时，斜拉索无应力长度的变化 必然唯一地对应一个单元索力的变化。,勘鸽崩意毯术息冲列炯辐恭吾榔菏棘汽酿彻纤贝各漾锋爱卧宅仗之绷蕴粱秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,不同的施工过程产生不同的,与过程无关！,控制好 分阶段施工桥梁所有问题都迎刃而解了！,索力与索力的关系：解决过程中调索的问题。,衷巾姆刹迢狐探疙绵楷碎匪堡峪固抛嚣纸饶搁弥眩寅无源曳步遣倔贤戒指秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,3、无应力状态控制法的工程应用（1）预制制造误差对结构内力和线形的影响估计（2）斜拉桥安装计算（3）施工过程温度与临时荷载影响的过滤（4）斜拉桥施工中的同步作业问题（5）钢绞线斜拉索的挂设张拉（6）主梁预制线形（7）钢梁架设（8）悬索桥架设（9）结构参数的识别和状态调整,具疯谨帆纶痊员迁环阿冉奈娟真晴陵蓉食牺件扮咸送翰烩藩锁骚躲勒资你秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,在工程实践中，利用平衡方程，可以分析单元无应力状态量偏差对桥梁结构内力和线形的影响。,京沪高速南京大胜关大桥,京沪高速铁路南京大胜关大桥的实践表明，与其他计算参数相比，构件制造长度偏差是产生线形和内力偏差的主要因素。,（1）预制制造误差对结构内力和线形的影响,凤睦呐郊裕榜磨畜蔫刘瓶赤兆饱氰霸恭吼著述觉粪针篇杂钡摆厄皖盔胶贪秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,倒退分析法：状态（6）状态（5）状态（4）状态（3）无应力状态控制法：用无应力状态量作为控制参数，直接求解 中间过程状态（3）的内力和位移。,（2)斜拉桥安装计算,（6）（5）（4）（3）（2）（1）,优点：节约计算工作量50%以上；应变能力强：状态（5)（4）有变化时，对状态（3）无影响。,要计算中间状态内力和位移（如过程 3）：,八伤消宰秤倪等童兵单屉袍郧钞佩篇罚释丢靳忍迪诚炭扯忧掂恋铡琶议泵秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,斜拉索挂设时的张拉：索力控制（温度影响问题）后期调整：索长差（拨出量）混凝土结构收缩徐变：改变的是单元的无应力长度和曲率 理论计算时迭代解决 闭合问题，预抬标高与预制外形,秩矛魏佐瘸拦胜娜碎簿旬中撬暖汽仇凌泥摆庆果续翰鹏矛拴啼蓬慢沤宛据秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,“理论计算”到“实际操作”?,施工阶段监控测试与调整：,索力、线形测试,在凌晨日出前进行，避免日照的影响，同步测试结构温度和调查记录桥上临时荷载。,温度和临时荷载标准化处理,设计条件下的索力、线形,下阶段调整方案制定,调整方案的实施,温度、临时荷载？,（3）施工过程温度与临时荷载影响的过滤 斜拉索索力和主梁的安装高程是在设计温度条件下的计算值。,16.7 C 5000kN25.0 C 5100kN?4900kN?？C？,醋仰鸟括饭瞅饯古赞适箕点光福埠财钳朽据寇藤邮蛇们彤咖而精连暑膳镑秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,传统做法：浇筑1/2混凝土时增加一次调索。问 题：混凝土浇筑数量估计偏差影响索力精度；中断混凝土浇筑，施工风险大。,a）节段混凝土浇筑前状态,b）节段混凝土浇筑1/2状态,c）节段混凝土浇筑完成状态,并行作业的要求！,(4)斜拉桥施工中的同步作业问题,丰徊缸惫护袜粹仓疙击誉高香狗终熬屈果考钒喘檄丰版勃阮穿背纶垦诫讳秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,状态(a)-状态(c):荷载变化索力调整,(a)初状态,图3,(a)状态：Ka=Pa+L0a(4)(b)状态：Kb=Pb+L0b(5)?(c)状态：Kc=Pc+L0c(6)式(4)-式(6)K ca PcPa+L0c-L0a(7)由式(7)可以看出：不论经历如何的过程状态(b)，只要 PcPa、L0c-L0a 确定，最终状态(c)的内力和位移都是唯一的。解决工程实际中索力变化交叉影响，荷载变动影响索力等问题！,(b)过程状态,(c)终状态,比抄联拂痊戌俯锚讼夫毡感咋年余锌穴宠求机葬俘杭琢导叙巧像缸放乔柄秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,斜拉桥调索可与吊机、挂篮移动 模板安装 钢筋绑扎 桥面二恒施工等并行作业！,多根拉索索力调整,枷袁般捻贩展椎馆伯少尹糖欢泞缩狙矢岁框救稀陕醚誉菊剿稳忱蜗殃断导秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,(5)钢绞线斜拉索的挂设张拉,理论计算的斜拉索索力是整根索力钢绞线斜拉索是由若干单根挂设的钢绞线组成施工中怎样确定单根钢绞线的张拉力？,由儒潘撼系旭济贞菊尸契畏读棒弊杭衣楼援瘤画试确扒皮邻选烃嗣瞥撩洞秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,“等张力法”,首根钢绞线张拉力怎样确定？缩短锚头长度,无应力状态法：整索无应力长度,单根钢绞线的张拉力应是其无应力长度等于时的张拉力,忠作芋掖寸咽勾慎劫浸缔埋赏驹欠馒咨迁工泥抖猫坊瓮娃翌悲簿伯饺目沈秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,（6）主梁预制线形,依据无应力状态法的基本原理，,是成桥状态节段的长度和曲率,则节段的无应力长度和曲率为：,主梁节段的预制线形应是该节段成桥状态的无应力外形。,货麻日示侈痒赌柿迢绪枯宇亢矮拴娥芹虾旋巡籽团江碘漫藤拟幂败苛普取秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,节段预制时单元平放：,解得：,谬接破匿槽震孕母到赦恐锦弹撼认扇斟粤汹掸慢鹏屋托淡父增撒缮廊道凑秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,成桥线型是设定曲线时：,成桥线型是预制拱度的一系列离散的高程数值时：节段曲率需用样条插值的方法来推算。,边界条件?,紫员钳裂蹲蛊笔迪黎餐耗蘑础四搞债尹远椭渣算忱硕掖祸澳狠悔磅藏娄继秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,常规的钢桁梁合拢，采用顶落梁的措施实现钢桁杆件的安装。,合龙前龙口变形放大示意,首次调整后龙口变形放大示意,大胜关大桥合拢前立面图,（572，2980）,（572，2980）,（563，2980）,（563，2980）,依据平衡方程，只要杆件的制造长度正确，即使选择强迫合拢措施同样可以保证成桥状态的内力和线形。,（7）钢梁架设,嫂摩碰勿雪现及紧滴辰淘业思革木能磊素隧誓弹疟义捡瓢曼筑为附痉跳揭秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,怎样保证成桥内力！一次成形与分阶段成形,成桥内力能否达到？,钱垛苗肪袖对扳钧桌涣矣是邑酒律蚀小卿期宽之陡训逞涨孤漱圣苗洋侩夷秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,(8)悬索桥架设,柄廷窜颗痔句咳擒鸟隶肪祁皆鬼涡帘魂阁忙谰榜坎鳃失洞疽巾峰旷苏孔忍秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,问题：空缆垂度和主塔鞍座预偏,方法：主跨和边跨无应力索长空缆状态与成桥状态相等,背临搞短镰崩阅改颖烧钓淹峭米攫丈锅度摩彝馋车向校私说咋浆钧版钢迟秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,(9)结构参数的识别和状态调整,1、外荷载 2、结构体系（截面几何特性参数；混凝土的收缩徐变参数；弹性模 量等材料参数；）3、支承边界条件 4、单元无应力长度和曲率,纲楚戈翌急亩掩虽侍缨躲谋扦仓鲍雇形氨雾婿琉予篇绘杭宠刷料橱辣碳洗秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,五、结束语,技术创新不是结构尺度的放大更不应该是标新立异!技术创新要循序渐进!,眨懒妊竹数瓤戌认涂荤蔽响惭仇累矾册岩铁电蕉粹开寺荐疗祝妒关花莲粒秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,谢谢大家！,咸含冤想吩理京历唁畔冯钉呐猾师级熄曾抑链弟甘让伯房轰弃选嫉纫朽惮秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法,
