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1、分类号UDC学号湖南大学-T3JI t学位论文大跨预应力混凝土连续刚构桥施工控 制研究及温度效应分析究生姓名119光芥养单位湖南大学土木工程学院研培指导老师姓名、职称方，志教授业桥梁与隧道工程大跨桥梁施工控制专方科究学研论文提交日期20037月25日摘要 施工控制是施工技术的重要组成部分，在大跨径桥梁的施工中已成为不可缺少的关键环节。由于大跨径连续刚构桥采用悬臂施工，且跨径大、连续孔数多，有效地实施施工控制对桥梁施工过程中的结构安全、确保最终大桥的顺利合拢以及成桥状态的线形和受力情况符合设计要求是必不可少的。灰色预测控制系统理论是结合连续刚构桥的施工特点，根据灰色系统理论和现代预测控制理论而提
2、出的一个施工控制系统，它是灰色系统理论和现代预测控制理论的有机结合。本文结合白水湘江大桥工程实例，运用灰色预测控制系统，对该桥在施工过程中各施工状态进行预测控制。施工控制结果表明，将灰色预测控制系统运用于大跨径连续刚构桥的施工控制，能够确保施工过程中的结构安全、成桥状态的线形以及受力情况符合设计要求。 在箱梁应力中，日照温差引起的温度应力占了较为重要的一部分，而研究混凝土桥梁温度效应的关键在于确定结构的温度场。本文通过白水湘江大桥主桥施工阶段和合拢后成桥阶段箱梁温度场及其温度效应的24小时连续观测，对连续刚构桥温度效i应进行了详细的分析，采用新西兰规范和我国铁路规范相结合的简化温度梯度模式，计
3、算结果与实测值较为接近。 本文最后结合白水湘江大桥高温合拢的实际情况，通过对不同合拢温度的选取，对由此年温差产生的结构内力进行了比较分析，对连续刚构桥合拢温度的合理选取进行了初步的探讨，并提出了一项有效的施工措施以保证在高温条件下合拢结构安全。关键词:预应力混凝土连续刚构桥;施工控制;灰色预测控制系统;温度效应Construction Long一spanControl and TemperaturePC Continuous Rigid FrameEffect of BridgeABSTRACT丫户/ As the important part of modern construction t
4、echnology, constructioncontrol is playing a more and more important role in the successful erectionof long一span bridges. Because the balancing cantilever segmentalconstruction method has been widely applied in the building of long一spancontinuous rigid frame bridge, it is necessary to execute a const
5、ructioncontrol effectively to ensure the structural safety, successful closure of aspan and the ideal alignment of superstructure during and after erection ofthe bridge. In this thesis, a grey predictive control system for oneconstruction control of long span pc continuous rigid frame bridge has bee
6、ndeveloped from the grey system theory and the modern predickive controltheory, and the system has been applied on the constructioncontrol ofBaishui Bridge across Xiangjiang River in Qiyang that is a PC continuousrigid frame bridge with two main spans of 120 meters to predict and controlall construc
7、tion states. It has been proved that the application of Greypredictive control system can ensure construction safety, make idealalignment of superstructure and the internal force of Baishui Bridge afterclosing-join to meet the design requirement successfully. The stress caused by sunshine is an impo
8、rtant part of reaction of PC boxgirder and it is crucial to have a certain temperature field to determine thetemperature effect of the PC box girder bridge. Based on the 24 hourscontinuous observation on the temperature filed and the correspondingeffects of the Baishui Bridge during and after its co
9、nstruction, a simplifiedtemperature gradients pattern is put forward, the effect of temperaturedifference on the PC continuous rigid frame bridge is thoroughly analyzedon the base of the temperature gradient, and the calculating results agreewell with measured ones, which demonstrate the temperature
10、 gradient0model presented here is feasible. When Baishui Bridge is closed join at high air temperature, the internalforces in the structure caused by the higher temperature difference areanalyzed, and a reasonable measurement has been put forward to ensure thebridge closed successfully in the higher
11、 air temperature.Keywords:PC continuous rigid frame bridge; Construction control;Greypredictive control system; Temperature effect土箱梁桥的温度应力进行了深入的研究，取得了一系列重要成果。刘兴法在文献29中，系统论述了预应力混凝土箱梁桥的温度分布与温度应力问题，建立了预应力混凝土箱梁桥的控制温度荷载及相应的温度应力计算方法。他将箱梁桥温度场简化为二维温度场，按竖向和横向的一维温度场计算再进行简单的叠加来计算温度应力，同时考虑了横向温度荷载。该成果已被纳入铁路桥涵设计
12、规范中12。刘兴法在文献30中系统论述了混凝土工程结构在自然环境中温度变化作用下的计算理论与方法，对混凝土结构日照温度荷载、骤然降温荷载及相应的温度应力均进行了分析。近年来，国内的学者在箱形梁的温度效应问题做了一系列的工作31(3233343536371，并取得了相当的成果，也积累了许多宝贵的经验。但是，温度场的合理确定是温度应力计算的关键，而按不同的温度梯度模式对同一结构计算，温度应力相差很大，有时甚至出现反号的情况401。并且在我国公路桥梁设计规范中只给出了T形截面梁的日照温差分布图式，而对于不同的桥型，温度效应分析也应有所区别。因此不能笼统套用同一温度梯度模式，并且，实验和理论分析已证明
13、:按公路桥梁设计规范进行温度应力计算是偏于不安全的。因此，对于箱形桥梁的温度场和温度效应问题还有必要作进一步的深入研究。.3本文研究的主要内容 本文以湖南白水湘江大桥为背景，针对目前大跨径连续刚构桥悬壁施工的实际情况，以确保施工中及成桥后结构线形与理想施工状态线形尽可能一致，结构挠度、内力均在容许范围之内为目的，运用灰色系统理论和现代预测控制理论，对连续刚构桥的施工控制系统进行了较为系统的研究。并对连续刚构桥的日照温差效应、合拢温度进行了一些有益的探讨。 本文研究工作主要包括: (1)基于灰色系统理论和现代预测控制理论，结合大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工特点，提出了预应力混凝土连续刚构桥施
14、工的灰色预测控制系统，并在白水湘江大桥施工控制过程中验证了其有效性与实用性，保证了白水湘江大桥施工控制的顺利进行。 (2)结合施工进程，对在不同施工阶段箱梁的温度场进行了实测，根据温度场实测结果，对连续刚构桥的温度效应进行了详细的分析，并对采用不同的温度梯度模式的温度应力进行了比较。 (3)对连续刚构桥的合拢温度进行了分析，对如何合理确定合拢温度以及高温条件下合拢应采取的措施进行了探讨。第二章连续刚构桥施工的灰色预测控制系统2.1概述2.1.1预应力混凝土连续刚构桥的施工特点 大跨径预应力混凝土连续刚构桥一般均采用悬臂施工法施工。;悬臂施工法是利用己建成的桥墩沿桥跨方向对称施工，其施工的必要条
15、件是:施工中墩与梁固结，施工过程中桥墩需承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增长，梁内出现的负弯矩不断增大，对梁上缘需逐段施加预应力，使其与完成的梁段形成整体。它一般是由两个以上相邻的桥墩同时向两侧分段进行，水平推进，直到跨中合拢。其总体施工特点为:桥下无需搭设支架，对深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下是最优的方案;工艺简单，施工设备少;能节省施工费用，降低工程造价等。 悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。由于悬臂浇筑法实用性强，对运输、起吊设备要求低，接缝全部为湿接头因而结构的整体性更好，因而在,a内一般采用悬臂浇筑法施工。当采用悬臂浇筑法施工时，挂篮是主要的施工设备。其施工程序大致可分为以下几个步骤: (1)在桥墩处搭设临时支架，在支架上现浇少数梁段做为拼装挂篮的场所。 (2)拼装挂篮 (3)立模、安装模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、养护、张拉预应力钢筋。 (4)移动挂篮。 (5)每一节段重复第(3)、(4)步直至合拢。 (6)张拉后期预应
