预应力混凝土连续梁桥施工过程力学呢分析硕论.doc
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1、目录摘要5Abstract6第1章 绪论81.1预应力混凝土连续梁桥的发展现状91.2悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的特点131.3 我国悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥建造现状141.4本论文的主要研究内容和研究方法14第2章 预应力混凝土连续箱型梁桥的空间分析152.1 箱型梁的截面特点与结构152.2 箱型梁截面的受力特点162.3梁畸变效应研究的意义、目的及在该领域目前存在的问题182.4 箱梁空间分析方法192.5梁格法与平板单元法的比较21第3章 预应力混凝土连续箱梁桥内力分析与施工仿真223.1 预应力混凝土连续梁桥施工过程结构分析方法223.2 预应力混凝土连续箱梁桥预应力体系243
2、.3 连续梁桥悬臂施工中体系模拟假定253.4仿真253.5 在通用的有限元软件ANSYS中对预应力混凝土连续梁桥施工阶段的内力分析26第4章 ANSYS有限元分析284.1?钢筋混凝土模型建立294.2?预应力钢筋建模294.3?关于程序收敛的问题305预应力混凝土连续梁桥ANSYS建模305.1工程背景305.2单元的选择305.3定义截面参数数组315.4板面的生成315.5钢筋单元的生成325.6钢筋与混凝土的耦合32第6章 运用ANSYS对预应力连续梁桥进行施工阶段的模拟336.1材料及参数336.2建模技巧与方法336.4模拟预应力效应376.5计算方法简述38第7章 运用MIDA
3、S对预应力混凝土连续梁桥的施工模拟397.1MIDAS软件简介397.2 运用MIDAS/Civil对预应力混凝土连续梁桥施工阶段进行内力分析407.3 MIDAS/Civil桥梁施工模拟计算40第8章 合拢阶段钢筋张拉应力试验428.1试验方法与测点布置428.1.1试验方法428.2试验结果43第9章 ANSYS与MIDA的两者之间的分析44结论与展望44参考文献45致谢48摘要时代的发展,现代化步伐的加快,我国的交通事业也日新月异的发展着,随之需要修建跨越江河海峡的大跨度桥梁也越来越多。桥梁跨越度越大,其施工难度也越大。所以预应力混凝土连续梁桥因其优越的结构体系成为当今一种广泛采用的桥梁
4、形式。它结构刚度强、整体性能较好、不易变形、抗震性能好,特别是桥面伸缩缝少,主梁变形挠曲线平缓,行车舒适等。在大跨度预应力混凝土连续梁桥过程中,一般广泛采用悬臂浇筑法进行施工,桥梁结构在施工期内会产生复杂的位移与内力变化,为确保施工的质量与安全,必须对桥梁进行内力分析,由于各种施工条件的制约,对桥梁施工阶段进行实时监控有一定的困难,因此,桥梁施工阶段的数值模拟就具有重要意义,正确的模拟既能在理论上分析桥梁施工阶段的内力状况,又能给工程设计与施工提供有效的参考。本文讲述了桥梁的受力特点与构造以及空间受力分析的一般方法,详细介绍了桥梁施工过程的结构分析方法、运用数值方法分析桥梁施工工况的一些模拟假
5、定。并且介绍了运用通用有限元程序ANSYS对桥梁施工阶段数值模拟的具体步骤与方法,总结了具有复杂钢筋分布的箱梁桥在ANSYS中的单元类型的选取、网格划分的技巧、建模方法、预应力钢筋的模拟方法以及预应力效应的模拟,比较了各种方法在分析该桥型上的优缺,并以某铁路预应力混凝土连续梁桥为例,采用实体的单元, 混凝土节点与耦合钢筋,采用初应变法施加预应力、模拟预应力效应,实现在ANSYS中该桥梁合拢阶段和悬臂施工期的三维有限元仿真分析,然后将计算结果分别与桥梁专用有限元软件MIDASCivil计算结果、现场钢筋张拉试验数据进行了对比与分析,其结果表明,运用ANSYS对预应力混凝土连续梁桥施工阶段的三维数
6、值模拟是可以施行的。关键词: 力学分析 连续箱梁 施工控制 预应力混凝土 ANSYS MIDASSummary The pace of development of the times, accelerate modernization, Chinas rapid transport is also developing, with the attendant need to be built across a river Strait long-span bridges is also increasing. Bridges across the greater, the greater t
7、he difficulty of its construction. So prestressed concrete continuous beam bridge because of its superior architecture has become a widely used form of bridge today. It structural rigidity is strong, good overall performance, easily deformed, good seismic performance, especially small bridge expansi
8、on joints, the main beam deflection curve deformation gentle, comfortable traveling. In the large-span prestressed concrete continuous beam bridge process, generally cantilever casting method is widely used for construction, the bridge structure during the construction period will generate complex d
9、isplacements and internal forces of change, to ensure the quality and safety of construction, the bridge must be internal force analysis , due to various construction conditions, for real-time monitoring of bridge construction phase there are certain difficulties, therefore, numerical simulation on
10、the bridge construction phase is important, not only theoretically correct simulation analysis of internal force status bridge construction stage but also to the engineering design and construction provide a valid reference. This article describes the mechanical characteristics of the structure and
11、general approach bridges Spatial Analysis, detailing the structural analysis of bridge construction process, the use of numerical methods analyze some simulation assumes that the bridge construction working conditions. And introduces the use of general-purpose finite element program ANSYS concrete s
12、teps and methods for the numerical simulation of the construction phase of the bridge, summed up the steel box girder bridge with a complex distribution of cell types in ANSYS selection, meshing techniques, modeling methods, methods and simulation prestressing steel prestressing effects simulation,
13、compare the advantages and disadvantages of various methods in the analysis based on the bridge, and a railway prestressed concrete continuous beam bridge, for example, the use of cell entities, concrete node coupled reinforced, prestressed using initial strain method, simulation prestressing effect
14、, to achieve a three-dimensional finite element analysis in ANSYS simulation of the bridge closure phase and construction boom, and then the results are dedicated and bridge finite element software MIDAS / Civil calculation results site tensioning experimental data were compared with analysis of the
15、 results showed that the use of ANSYS to prestressed concrete continuous beam bridge three-dimensional numerical simulation of the construction phase can be imposed. Keywords: mechanical analysis of prestressed concrete continuous box girder control ANSYS MIDAS第1章 绪论 近几十年来,连续梁结构体系成为40 200米预应力混凝土桥梁结构
16、的比较,与其他系统被认为是最好的桥梁方案。预应力混凝土桥梁在过去的几十年,具有较强竞争力的主要因素:(1)预应力混凝土桥梁的最大特征可塑性建筑与周围环境的颜色性能更好的潜力和显示的形状和外观简洁美观经济实现统一。MIDAS / Civil主要线性分析,也可以只拉单元,只是压缩大变形的几何非线性分析计算。结构分析软件MIDAS / Civil分析线性分析的基本功能和非功能构成,包括对实际的许多功能。可以实现特定的功能包括:静态分析、动态分析,屈曲分析,非线性分析,边界非线性动力分析,移动荷载分析、传热、水化热分析施工阶段等。MIDAS软件完全在中国文化中,嵌入式最新的设计规范,主要特点是功能强大
17、、应用范围广、界面友好、直接、快速建模。问题不仅对桥梁空间静力分析和验证组合设计规格,可以进行稳定分析,动态分析的细节。这个程序通过ISO9001,韩国,中国电视结构学习建设部、台湾等民间机构人员协会证明的准确性。(2)预应力混凝土桥梁结构适用于所有类型的系统,而且创造了预应力技术特点,反映出新结构,适用范围大,竞争力强。(3)预应力混凝土桥梁的施工方法已达到先进水平的现代技术的应用,使工期缩短,表现出巨大的经济效益。(4)预应力高强混凝土的特点,充分利用材料的高硬度和电阻。在车辆运行噪声低,维修量小。 随着公路交通运输的发展,取得了长足的进步,特别是在桥梁建设中的大桥连续梁、连续梁的刚性大跨
18、度预应力混凝土在我国广泛。上部结构的强度和刚性,连续梁的大部分特性制成的超静定结构形式,因此预应力损失、混凝土的收缩和温度变化,不解决许多路面等因素会产生更多的压力,在结构施工过程中结构体系转换时蠕变时也引起附加应力。刚性路面结构不断巩固连续梁,采用高弹性适应路面结构应力,收缩,徐变和温度变化引起的位移。要计算收缩引起的混凝土路面应力及温度变化引起的结构强度,蠕变变形。由于收缩徐变次内力和变形产生的结构变化等原因造成的结构内力和变形的混凝土桥梁设计中不可忽视的,特别是随着技术的进步,要求今天的时间,多阶段施工过程中混凝土的年龄往往很低,收缩徐变次应力变形越来越重要。和其他因素引起的内力的变化不
19、可忽略。因此,研究大跨径桥梁施工阶段力学行为不断引起工程界的广泛关注。1.1预应力混凝土连续梁桥的发展现状 1.1.1预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续桥梁结构的受力性能好、伸缩缝少,不变形,驾驶舒适方便,维护量小,造型简洁美观,如强烈地震成为最有竞争力的桥型。由于普通混凝土结构有一些缺点,如过早开裂变形严重,不能使用高强度材料,因此过去的能力差,使材料利用率低。为了解决这个问题,出现了所谓的混凝土结构,预应力混凝土结构在加载预压混凝土。你可以卸载作用下混凝土应力输出。由于预应力结构有很多生产普通混凝土预应力结构代替。第二次世界大战爆发,预应力混凝土桥梁也开发了许多西欧国家战后,不足时,
20、节约钢材,钢结构的应力状态,竞争开始代替部分钢结构修复创面的战争。在20世纪50年代,预应力混凝土桥梁跨度开始突破100米至80年代达到440米。虽然非常大跨度预应力结构并不总是好的,但实际上,跨度小于400米,预应力混凝土桥梁的永远是最好的解决方案。尽管中国的预应力混凝土结构,但是最近得到了快速的发展。现在,我们已经与铰或挂梁,T梁连续结构,桁架,桁架梁斜拉桥预应力混凝土结构。?预应力混凝土桥梁的发展虽然低于80岁。然而,在桥梁结构的应力,随着实践的发展和成熟理论的应用必将越来越广泛。比较:悬臂梁活载作用下梁的支点,由于不断产生负弯矩跨中正力矩仍有放电效应,弯矩分布较好,但在恒载作用下悬臂梁
21、,连续梁支点负弯矩的地方,因为负弯矩和跨瞬间放电效应,悬臂梁的正弯矩差小的收缩很大。虽然连续梁具有很多优点,但刚开始没有赢家,因为预应力结构系统主要采用连续梁施工时间,全力支持法律。后来,由于暂停施工方法的应用,在预应力混凝土连续梁具有震撼世界的发展。在20世纪60年代初,东跨预应力混凝土连续梁的应用框架,试图通过支付,在最大悬臂梁,连续应用最佳施工方法,使得连续梁方案,逐步恢复竞争力40边200米占主要地位。城市桥梁和高架桥上,或山谷或跨河大桥栈桥预应力混凝土发挥自身优势,成为优胜方案。目前,连续梁结构体系成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。在预应力混凝土梁中,跨径越大,恒载占总荷载比例就越
22、大。一般地,由于恒载产生的对称弯曲应力是主要的,而由于活载偏心所产生的扭转应力是次要的。如果箱壁较厚,或沿梁的纵向布置一定数量的横隔板,然后向前移动挂篮,下一段施工。待混凝土达到一定强度,应力,机械,模具移动继续施工。预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工法所需的转换,即悬臂结构,刚性的张力,悬臂梁,连续梁施工结束后将形成。限制箱形梁的畸变,则畸变应力也是不大的。但对于少设或不设横隔板的宽箱薄壁梁,然而,当大跨度连续梁和支持,需要巨大的设计、制造以及维护问题,T型刚性支持在这方面没有优势。因此将两种结构在一起,形成连续系统的刚性。结合上述优点这两种系统连续梁的重要发展,连续梁在未来发展的主要方向。总之
23、,桥梁设计包含很多因素,在具体设计要求设计师在不同的因素分析判断。?1.1.2 我国预应力混凝土连续梁桥的发展,国内外动态及前景1桥梁设计技术。(1)的主要设计规范a.1978年交通部发布了中国第一个“预应力混凝土桥梁设计规范,这些规范的一个系数极限状态设计理论都未能制阶段理论规范向前迈出的一步。交通运输部发布b.1985年公路桥梁设计规范”,其中“公路预应力混凝土设计规范设计的多通道系数变化系数塑性极限强度理论计算的基础上,基于弹塑性或弹性极限定理计算正常使用。根据规范性原则是85 ceb-fip 1978年“国际标准”,即“Medelcodeforcon . creteStrUctures
24、准备。”c.JTK02385规范允许按部分预应力混凝土桥梁构件(PPC)的设计。?PPC构件节约钢材,降低成本,减少应激诱导的抗弯性能,提高结构强度,等,在公路和城市桥梁工程中逐渐流行。?组件短期负荷允许部分边缘张力,但应力不超过规定,如箱梁顶板横向预应力的一些组件设计。?成员B在短期荷载作用下,横向裂纹边缘应力值超过规范允许张力限制长期预应力箱梁设计中没有使用。?(2)桥梁结构分析软件和CAD一.计算机技术已广泛应用于预应力混凝土桥梁的控制。直到完成后,垂直高度非线性骑设计桥梁结构设计计算一致的张力。B,自70年代末以来,我国桥梁结构分析专用软件强烈和CAD技术的应用与发展。包括用有限元法编
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