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1、重庆交通学院硕士学位论文大跨径预应力混凝土悬索桥施工控制的研究姓名：黄刚申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：徐君兰2003.3.26摘要现代结构理论、材料强度、计算机技术及施工方法的进步，使大跨径悬索桥在二十世纪迅速发展，最大跨径已经达到1 9 9 1 m 。随着悬索桥跨度的增大，计算理论也从早期的弹性理论发展到现在的有限位移理论，计算结果更加精确。在实旌悬索桥施工控制中，空缆线形的监控为其核心内容，也是施工控制计算的主要内容。对于小跨径悬索桥，可以将计算简便的解析法用于悬索桥施工控制计算，而计算结果精度与有限位移法求出的结果相当，满足施工控制要求。墨塞堑施工控制在国内已有十余年的
2、历史，仍存在各种不足。本文通过阿志河大桥施工控制的实旋及分析施工控制中出现的难题，根据现在已有的技术力量，提出悬索桥施工控制的具体改进意见，以供今后的悬索桥施工控制人员参考。、一。、一 关键宇：悬索桥施工搓制，空缆线形，解析法，改进A b s t r a c tM o d e ms t r u c t u r ea n a l y s i st h e o r y 、m a t e r i a li m e n s i t y 、c o m p u t e rt e c h n i q u ea n dc o n s t r u c t i o nm e a r l sp r o g r e
3、s sc a u s et od e v e l o p m e n tg r e a t l yo ft h eb i gs u s p e n s i o nb r i d g ei n2 0 t bc e n t u r y T h es p a no ft h el o n g e s ts u s p e n s i o nb r i d g ei s1 9 9 1 m 。I nt h ew a k eo fs u s p e n s i o nb r i d g eb r o a d e n i n go fs t r e t c h ，t h ec a l c u l a t i
4、 o nt h e o r ya l s ot h r o u g he a r l yp h a s et h ee l a s t i c i t yt h e o r yd e v e l o p s 叩t h ef i n i t ed e m e n tt h e o r yn o w ，a n dt h ec o m p u t a t i o n a lm s M ti sm o r ee x a c t I np r a c t i c eo ft h es u s p e n s i o nb r i d g ec o n s t r u c t i o nc o n t r
5、 o l ，t h eg e o m e t r i cc o n t r o lo fm a i nc a b l ei ss u c hc o r es u b s t a n c e ，a n di ta l s oi st h em a i ns u b s t a n c eo fc o n s t r u c t i o nc o n t r o lc a l c d a t i o n A st ot h es h o r t - s p a ns u s p e n s i o nb r i d g ei nl i t t l eS p a l l ，t h en u m e
6、r i c a la n a l y s i sm e t h o dm a yb eu s e df o rc o n s t r u c t i o nc o n t r o lc a l c u l a t i o ns i m p l y ，a n dp r e c i s i o no fc a l c u l a t i o nb yn u m e r i c a la n a l y s i sm e t h o dc o r r e s p o n dt oi tb yt h ef i n i t ee l e m e n tt h e o r y ，m e e t i n g
7、t h ed e m a n do ft h ec o n s t r u c t i o nc o n t r 0 1 H i s t o r yo ft h es u s p e n s i o nb r i d g ec o n s t r u c t i o nc o n t r o lh a v et e ny e a r s ，y e tb et h ed i f f e r e n td e f e c t s T h r o u g hi m p l e m e n to ft h ea z h i h eb r i d g ec o n s t r u c t i o nc
8、o n t r o la n da n a l y s i st h ep u z z l eo f t h es u s p e n s i o nb r i d g ec o n s t r u c t i o nc o n t r 0 1 m et h e s i sp r o p o s et h em a t e r i a lm o d i f i c a t i o ni d e ao fs u s p e n s i o nb r i d g ec o n s t r u c t i o nc o n t r o lw h i c hb a s eo nt h ee x i s
9、 t i n gm c h n i c a l ，a n do f f e rr e f e r e n c et os t a f fo ft h es u s p e n s i o nb r i d g ec o n s m w t i o nc o n t r o li nt h ed a y st oc o m e K e y w o r d ：t h es u s p e n s i o nb r i d g ec o n s t r u c t i o nc o n t r o l ，t h eg e o m e t r i co f t h es u s p e n d e r
10、 ,t h en u m e r i c a la n a l y s i sm e t h o d ，m o d i f i c a t i o n第一章绪论第一章绪论悬索桥是以主缆为主要承重结构的桥梁。主要结构是：主缆、塔、锚碇、吊索、加劲梁及桥面。受力特点是荷载通过吊索传递到主缆，再由主缆将力传递至桥塔和锚碇，受力明确。悬索桥是现今桥梁中跨越能力最大的一种桥型，被广泛运用在跨越大江、大河和海峡的交通建设上。这是因为现代材料的不断发展和悬索桥很好的利用了材料的特性。悬索桥并不是一种新结构，早在中国已有了悬索桥。1 8 世纪中叶。铁的悬索桥在英国修建。2 0 世纪初，钢缆悬索桥逐步兴起，悬索
11、桥跨径突破1 0 0 0 m 。目前最大的悬索桥是日本建造的明石海峡大桥，跨径为1 9 9 1 m ，在施工阶段经受了神户大地震的考验。更大的悬索桥正在规划中。1 1 悬索桥的发展控悬索桥有着古老的历史，中国在很早时就采用竹、藤等材料架设拉索支撑的竹桥，可以算作最早的悬索桥。在中国革命史上有名的飞夺泸定桥中的泸定桥为著名的铁链桥，在1 7 0 6 年架设这样铁链桥的技术令人惊叹。据记载铁链悬索桥于1 7 4 1 年在英国始建的，跨度2 1 3 4 m 。现代悬索桥的发展分为前期和后期。前期大致可归结为从1 8 0 1 年现代悬索桥大师詹姆斯芬莱( J a m e sF i n l e y )
12、建雅各布( J a c o b ) 大桥开始至罗勃林( J A R o e b l i n g ) 的逝世、布鲁克林( B r o o k l y n )大桥建成。期间建成的滕普莱曼( J T e m p l e m a n ) 大桥、威尔士一梅来峡大桥、弗赖堡( F r e i b o u r g ) 和布鲁克林( B r o o k l y n ) 大桥成为这一时期的代表作。罗勃林父子献身布鲁克林( B r o o k l y n ) 大桥的精神为后来发展悬索桥的工程师树立了榜样。后期悬索桥发展为1 8 7 1 年至今。后期悬索桥的跨度、规模、材料和技术都有了飞速的发展。悬索桥在2 0 世
13、纪3 0 年代突破了1 0 0 0 m 的跨径；计算采用了更加精确的挠度理论为指导，到了2 0 世纪6 0 年代，有限位移法随着计算机技术的发展而被广泛采用，悬索桥的计算更为精确：随着冶炼技术的发展，悬索桥主缆所用钢材承载能力更大。新材料和新技术又对悬索桥跨径的增大起了决定性的帮助作用。2 0 世纪6 0 年代以前，美国对悬索桥的发展做出了重大的贡献。1 9 0 3 年建成的威廉斯堡( W il l i a m s b u r g ) 大桥( 2 8 4 m + 4 8 8 m + 2 8 4 m ) 成为美国历史上真正意义上的大跨悬索桥，在其后设计的曼哈顿( M a n h a t t a
14、n ) 大桥设计中采用了挠度理论，这对于悬索桥非常有利。2 0 世纪2 0 年代美国建设了不少的城市悬索桥，两座主跨超过第一章绪论5 0 0 历的悬索桥在美国建成，分别是1 9 2 6 年建成的本杰明一富兰克林大桥( 2 1 8 m + 5 3 3 m + 2 1 8 m ) 和1 9 2 9 年建成的大使国际桥( 2 9 7 m + 5 6 4 m + 2 9 7 m ) 。美国还为其它美洲国家建成几座中小跨悬索桥。3 0 年代美国进入了悬索桥建设高峰期。1 9 3 1 年建成的乔治华盛顿大桥在纽约跨越赫德森河，主跨达到了1 0 6 7 m ，成为首个突破1 0 0 0 m 的大桥。1 9
15、3 6 年建成的旧金山金门大桥主跨达到了1 2 8 0 m ，曾保持世界最大桥跨记录达2 7 年之久，成为太平洋进入美国的一道标志。4 0 年代，由于塔科马大桥的倒塌使一度升温的悬索桥建设冷却下来，塔科马大桥事故增强了悬索桥工程师对长大悬索桥抗风重要性的认识，推动了工程师在这方面的研究。5 0 年代美国克服了悬索桥的抗风问题后，悬索桥建设在美国再次升温。5 0 年代到6 0 年代，美国又修建了九座大跨径悬索桥，其中在1 9 6 4 年建成的维拉扎诺大桥超过金门大桥主跨1 8 m ，并且保持世界记录1 7 年之久。此后，美国修建的悬索桥数量减少。在这期间，美国修建的悬索桥具有明显的特征：( 1
16、) 采用地锚式；( 2 ) 加劲梁多采用绗架桥：( 3 ) 主缆采用空中编缆法进行制造架设进入6 0 年代以后，欧洲的悬索桥发展掀起一股新的高潮。英国先后在1 9 6 4年和1 9 6 6 年建成福斯公路桥和塞文桥，两座大桥主跨都是千米级的。特别是塞文桥，它是悬索桥发展中的一个突破，也是英式悬索桥的开始。首先，此桥采用扁平、抗风钢箱梁，并且是少数几个采用斜吊杆的悬索桥之一。扁平箱梁现今已被广泛采用，但斜吊杆在塞文桥上的疲劳破坏使人们对斜吊杆有所争议。1 9 6 6 年在葡萄牙首都里斯本建成的萨拉扎桥主跨1 0 1 3 m ，原本设计公铁两用悬索桥，但由于铁路桥的可行性受到置疑而未能实施。1 9 7 0 年丹麦建成小贝尔桥，成为第二个采用扁平钢箱梁的悬索桥。土尔其于1 9 7 3 年建成的博斯普鲁斯大桥与塞文桥如同出一则，扁平钢箱梁与斜吊杆，只是在边跨上有所变化。1 9 8 1 年，英国建成当时世界第一跨的恒比尔桥，桥塔是采用的混凝土。此后，博斯普鲁斯二桥建成，与博斯普鲁斯一桥不同的是采用了竖直吊杆。欧洲悬索桥与美国的悬索桥特点有所区别，主要为
