变高度顶推连续梁整体受力性能研究

变高度顶推连续梁整体受力性能研究变高度顶推连续梁整体受力性能研究摘要顶推施工已广泛应用于连续梁，但大部分研究主要集中于等高度顶推施工工艺，而对变高度顶推施工整体受力情况分析很少。本文将以崇启大桥为工程背景，研究变高度连续钢箱梁顶推整体受力性能。首先，使用CAD画出各梁段横截面图，求出各段梁的面积、惯性矩、密度等基本参数。然后，编写顶推工况表；接着，使用ANSYS软件，通过编写命令流建立连续梁桥顶推施工全过程的整体模型，求出各工况下主梁应力、导梁应力和支座反力。进一步，根据计算结果，对内力进行分析，得到主梁各节点的内力变化规律。最后，再分别改变导梁的面积、密度和横截面几何形状，研究改变后主梁应力的变化，得到相应的结论。通过本文研究有望推动顶推施工的发展，加快顶推施工在变高度梁的应用。关键词：顶推施工；变高度；连续箱梁；内力分析

TNTEGRALSTRESSOERFORMANCERESEARCHOFVARIABLEHEIGHTDURINGINCREMENTALLAUNCHINGABSTRACTJackingconstructionhasbeenwidelyusedcontinuousgirder,butmostoftheresearchfocusesonsuchhighlypusherconstructiontechnology,andthevariableheightrarelyjackingconstructionoverallstressdistributionanalysis.Willtakechungkaibridgeastheengineeringbackground,thispaperstudiesbecomehighlypushingoverallmechanicalperformanceofthecontinuoussteelboxgirder.First,useCADdrawapictureofeachcrosssectionbeams,andthearea,momentofinertiaoftheparagraphsbeam,thebasicparameterssuchasdensity.Then,writethepusherworkingtable;Then,usingANSYSsoftware,bywritingcommandflowtoestablishcontinuousgirderbridgejackingconstructionwholeprocessoftheoverallmodel,undervariousoperatingconditionsandthemaingirderstress,guideLiangYingliandcounteractingforce.Further,accordingtotheresultsofcalculationandanalysisofinternalforceandmaingirderinternalforcevariationlawofeachnode.Finally,tochangetheareaofthenose,densityandcrosssectiongeometry,thechangeafterthechangeofthemaingirderstress,thecorrespondingconclusion.Throughthisarticleresearchisexpectedtopromotethedevelopmentofthejackingconstruction,speedupthejackingconstructionintheapplicationofvariableheightbeam.Keywords:PushingConstruction;variableheight;continuousboxgirder;internalforceanalysis目录TOC1绪论 页1绪论1.1顶推施工1.1.1顶推施工发展历史顶推法是指一种广泛应用在等截面连续梁桥和斜拉梁桥的桥面施工方法。由俩位前联邦德国的教授提出，并在1959年于奥地利的阿格尔大桥完美实现。1962年顶推施工方法取得了一次重大的突破，在委内瑞拉卡罗尼河（RioCaroni）的卡罗尼河桥修建中，第一次使用了钢性导梁与暂时的临时桥墩的组合，改善了主梁在顶推施工中梁内力变化。2004年，在法国钢结构桥中，又第一次采用多点同时连续顶推施工。顶推施工在国内在七十年代后期八十年代初期才开始运用,于八十年中期代逐渐发展至今。顶推施工法广泛应用钢箱形连续梁桥的施工，我国现如今有望城沩江桥、杭州江东大桥、山西平顺桥、福元路湘江大桥、杭州九堡大桥等通过顶推施工建成。九堡大桥修建中首次引入计算机一体化控制施工过程完成了桥梁的同步整体顶推，再一次使顶推施工又向前迈进关键的一步。图1.1望城沩江桥望城沩江桥（图1.1）坐落于湖南省长沙市望城区，是国内第一次使用柔性墩多点顶推的顶推施工的预应力连续梁桥。全长240m，桥宽2×1.5+7(m)。采用柔性墩多点顶推法架设，其优点是可以多点、分级、同步、采用“分级调压、集中控制”施工。图1.2杭州江东大桥杭州江东大桥是（图1.2）一座空间自铺式悬索桥。全长4332m，其中主桥梁部分长3550m，跨江桥梁部分为2248m。桥宽47m，单向四个车道。主通航孔桥为单独一根柱子式的桥塔、缆索、主梁，此种悬索桥首次出现在世界舞台。图1.3福元路湘江大桥福元路湘江大桥坐落在湖南省长沙市长望路与银杉路的交汇处，是当今跨湘江各大桥中桥面最宽的桥梁。大桥总工期为2年零2月，设计时速为60km/h，总投资为13.93亿元。福元路湘江大桥是连接滨江新城和湘江东岸的开福新城重要工程。图1.4杭州九堡大桥杭州九堡大桥是一种新组合式结构的桥梁，创新了顶推施工工法，是我国第一座组合式结构的越江桥梁，它推动国内组合式结构桥梁的发展。1.1.2顶推施工特点顶推施工的特点主要有以下几点。节省施工时工作用地，采用工厂化统一制作，能保证结构构件的质量。桥梁节段在一个固定的场地预制，有利于施工的管理和改善施工条件，减少高空作业；节约劳力，施工安全。

结构整体性好；需求设备简单，不需要太大型的起吊设备以及大量的施工支撑架，更不必中断交通或着通航；(4）模板、设备可多次使用，节约资源，顶推法施工可以用一些简单的设备建造出中跨桥梁，施工平稳无噪声；顶推施工方法在主梁支承上分为临时或永久支承；在顶推的方向上有单向顶推和双向顶推。1.2顶推施工全内力分析1.2.1利用经典解析方法对导主梁模型受力分析1).简化建立主梁与导梁分析模型，建立主梁解析模型，为了建立的方便，做如下假设：a、导梁和主梁看成一个完整的整体；b、导梁和主梁在同高度具有均一的密度和惯性矩；c、在支承点支撑后，顶推梁的跨径个数很多，可以认为它由无穷多个不同跨径的连续梁组成；d、忽略由于支座沉陷和其它误差引起的次内力的对主梁应力变化的影响。2).顶推施工主-导梁内力计算利用力学经典解析的方法，对导梁、主梁解析模型进行分析，计算在施工过程中主梁的应力变化；支点反力；以及导梁的内力变化。分析导梁的截面面积和惯性矩对支点反力的影响；同时施工过程中导梁设计对支点反力和主梁弯矩也有影响，导梁选取应较为合理、经济，同时将主梁应力和支点反力控制在合理的范围内；施工过程中对主梁最大负应力、最大正应力、支点最大反力变化的研究。1.2.2有限元计算内力ANSYS软件的应用可以反应出各种情况下的内力，例如应力、位移、变形、温度等，根据该反应可知道施工过程中各部件所受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。一般施工过程中几何结构比较复杂，受的负载和内力也相当多，理论分析往往无法进行。因而必须先简化结构，采用数值模拟方法进行分析。计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，能够降低设计成本，缩短设计时间[15]。而在桥梁的发展趋势中，随着经济发展的要求应在加快交通的便利，因而要跨越一些大峡谷、江河和一些跨海工程不得不加大桥梁的跨径，从而使得钢箱梁桥在大跨径桥梁中有了飞速的发展。加深了钢箱梁在桥梁发展中的重视。因而加快了顶推法施工的研究。但是因为钢箱梁顶推施工的过程中存有许多不可控制风险，同时施工过程中钢主梁的受力体系随着顶推进度的变化而发生变化，主梁的受力也比较错综复杂，因而弄清楚主梁在顶推过程中应力的变化规律；加强风险有效预防和控制有助于保证顶推施工桥梁的发展。因而今后的钢箱梁桥推施工应该在施工前，确定结构分析方法，研究和总结合理的桥梁施工方案；提供可信可靠的监测依据[8]。施工过程中利用Midas、CAD、ANSYS等工程软件进行有限元方法对钢箱梁桥整体结构的受力性能进行分析。针顶推施工过程中遇到的问题进行分析总结，寻找合理的解决方案；同时优化顶推施工结构；分析钢箱梁顶推施工过程潜在的风险，结合已有的施工经验案例，建立最合理的风险评估体系，在根据施工经验和风险评估的结果，对钢箱梁顶推施工进行风险控制。在导梁与主梁的连接处，是受力最复杂也是最容易出事故的地方，加强对这种危险局部的受力分析，建立先进合理的具体部位和受力复杂部位的分析。1.3变高度连续箱梁1.3.1变高度所谓变高度连续梁是具有较大跨度的连续梁桥的截面高度沿桥的纵向线性变化。原因主要为：1.较大跨度连续梁恒载内力占的比重较大，通过变截面变高度梁桥可以大大的减轻自重，可以大大减少跨中区段因恒载产生的内力，增加桥梁的跨度；

2.变高度梁符合主梁的应力分布规律；

3.如果采用悬臂施工时，变高度梁又与施工的内力状态相吻合；

4.从美学观点出发。变高度梁较有有韵律感。

变截面连续梁的梁高拟定。梁的顶面应符合车道路线形的设计，而梁底面采用曲线形式：抛物线、一定弯曲的折线或者介于两者之间低次抛物线。但是具体的选用形式还应根据各截面上下缘的受力均匀情况、预应力筋的分布、边跨与中跨结合处的比例、荷载等级等因素。

1.3.2连续箱梁变截面连续梁截面还要考虑其他因素。而大跨径的变高度连续梁，一般采用箱形截面形式。在拟定梁高（梁底面线形）的前提下，还应拟定截面腹板厚度、箱形的顶板与底板厚度等，在腹板和顶板的厚度选择上，还要考虑结构开裂的需求。其力学特点为，在受力方面，上部结构任然具有连续梁特点，但必须考虑桥墩部的受力和混凝土收缩、温度、徐变等变化引起的局部变形对上部结构引发内力的计算影响。因而桥墩因具有一定柔度，减少桥墩处所受弯矩，但在墩梁结合处仍有刚架受力的力学特点。1.3.3变高度连续箱梁顶推变高度连续箱梁顶推是顶推施工上的一个难点，主要因为主梁的横截面高度在改变，顶推过程中支座和主梁在纵向的相对高度在不断变化。施工过程中支座的高度要随着顶推过程不断变化。这样就增加施工难度，支座处主梁的内力变化复杂，对比等截面顶推变高度顶推危险系数叫高。1.4本文研究工程背景和内容1.4.1工程背景本文研究的对象为崇启大桥。大桥起自位于上海崇明岛上的崇明县，链接上海长江大桥，终于江苏启东市，跟已建成的宁启高速公路相接。崇启大桥全长52km，其中上海段接线道路长28.52千米，长江大桥长2480米，江苏段长江大桥长4670米，接线道路长185200万。全线设计双向6车道。大桥于2008年12月26日上海段正式开工建设，2009年2月28日江苏段开工建设，于2011年12月24日完成通车。1.4.2本文研究的主要内容本文主要通过研究主梁和导梁在顶推施工下的受力情况，分析顶推各个工况下主梁的应力变化，支座反力的变化。从而在主梁受力合理的情况下，完善顶推施工过程，节约材料，加快施工速度，给出一些有意义的建议。本次研究主要做以下工作。(1)熟悉CAD软件，画出主梁和导梁的横截面图，求出各截面的惯性矩、面积、密度；(2)熟悉ANSYS软件，用命令流建立整体模型，模拟顶推过程，对主梁受力进行分析；(3)根据ANSYS运算结果进行分析，给出一些有意义的建议。2崇启大桥基本参数2.1数据简化和处理崇启大桥主桥为变高度连续钢箱梁（102+185×4+102）m，桥梁总体结构如下图2.1所示。图2.1崇启大桥总体结构“崇启大桥采用双向六车道高速公路为标准建设，大桥设计时速每小时100km。跨江大桥主桥采用（102+4×185+102）m=944m六跨钢连续梁桥，边中跨比大约为0．55，上下行分幅布置。其联长和跨径均在国内同类型桥梁当为首位。桥面采用55（mm）厚的双层环氧混凝土铺装。桥跨布置图2.1所示。主梁为双幅变截面直腹板钢连续刚箱梁，顶板采用使用正交各向异性板结构。全桥梁宽33．2米，边跨梁端部梁高为3．5m，中跨跨中梁高为4．8米，主墩根部梁高9．0m，铅垂方向梁高度按抛物线线性变化，桥墩处部梁高与中跨跨径比值是1/20．6。钢箱梁单幅梁宽16．1米，刚箱体宽度7．5米。[16]”主梁横截面截面图见图2所示。图2.2崇启大桥横断面为了整体模型建立和计算，对桥梁做出相应调整，降低建模难度，简化相应的计算。查阅桥梁设计图纸，主梁梁段从新划分如图2.3下：原图中主梁从南侧往北侧依次划分为102m+4x185m+102m，总长944m，如图2.3图2.3调整前支座位置图为了简便建模和计算，改为49m+50m+（60+65+60）x3m+50m+55m，总长944米。导梁长度45m。如图2.4图2.4调整后支座位置图2.2简化主梁原主梁边跨和1/2次边跨以及1/2中跨的梁高按2次抛物线变化，边跨边墩处梁高为3.4m，跨度为102m，边跨曲线方程为Y=0.00056344X+3.5。1/2次边跨以及1/2中跨曲线方程为Y=0.00050386X+4.8，跨度185m。如图2.5所示2.5原梁高及线性变化为计算建模便利，简化个梁段变化如下：边跨为8段等高度拼装而成为，SA7、SA6、SA5、SA4、SA3、SA2、SA1、SB段，中跨分为SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SBC、SCD梁段高度如下表：表2-1梁段梁高梁段编号SA7SA6SA5SA4SA3SA2梁高(m)3.5004.5085.2736.0746.8237.667梁段编号SA1SABSB1SB2SB3SB4梁高(m)8.4369.0008.3637.7497.0826.500梁段编号SB5SB6SB7SB8SBCSCD梁高(m)5.8945.3425.1004.9154.8009.000采用CAD画出简化后主梁简图，边跨工划分为7段，SAB为链接边跨和中跨跨墩处，是（49+50）m和（50+55）m段如图2.6所示：图2.6边跨梁高图跨中简化为9段，SBC为原图跨中，简化后为4*（60+65+60）m，如图2.7所示：图2.7跨中梁高图2.3计算截面基本参数用CAD画出各梁段的截面图，在将截面图进行处理，生成面域，求出面积A、密度、惯性矩I，截面参数如下：r,1,0.812763,3.65701359,3.5!SA7r,2,0.915315,3.69937489,4.508!SA6r,3,0.961258,6.13218847,5.273!SA6r,4,1.077383,8.97061721,6.O74r,5,1.197047,12.87606032,6.823r,6,1.297591,15.94995449,7.667r,7,1.376591,19.43790676,8.436r,8,1.412027,19.75036229,9r,9,1.485067,17.87836228,8.363r,10,1.345555,13.38614203,7.749r,11,1.265939,10.78827394,7.O82r,12,1.228691,8.96318227,6.5r,13,0.992979,5.40653863,5.894r,14,0.922817,4.87643838,5.342r,15,0.907789,4.05049512,5.1r,16,1.057219,5.04486802,4.915r,17,1.056709,5.01159798,4.8r,18,1.597571,22.77243851,9截面图如下图所示（由于截面过多，这里就不一一例出）：图2.9SBC截面图图2.10SAB截面图图2.11SCD截面图图2.11SA4截面图2.3.1面积的求解根据画出的截面图，输入CAD软件中，检查截面图去除画始的一些重复多余的点和线段，进行面域处理生成面域，在借用CAD求出各梁段截面的面积，记录下表：表2-2截面面积表梁段编号面积（m）梁段编号面积（m）梁段编号面积（m）SA11.376591SA70.812763SB50.992979SA21.297591SAB1.376591SB60.922817SA31.197047SB11.485067SB70.907789SA41.077383SB21.345555SB81.057219SA50.961258SB31.265939SBC1.056709SA60.915315SB41.228691SCD1.5975712.3.2密度的求解根据上表截面面积表，查阅相关资料所得各梁段的重量，根据密度公式（式中M表示质量，V表示体积），和公式（m表示为面积，l表示梁段长度）算出密度如下表表2-3截面密度表梁段编号密度（kg/m）梁段编号密度（kg/m）梁段编号密度（kg/m）SA110288.96SA78736.26SB58291.08SA29832.39SAB10860.56SB68926.83SA39743.54SB19569.77SB79488.17SA48849.14SB29245.16SB88717.16SA59128.26SB38936.31SBC8759.78SA68000.49SB47388.65SCD155惯性矩I将截面图输入CAD中，形成面域后，通过CAD软件得出截面的质心坐标，在调整坐标原点，将质心设置为坐标原点，求出惯性矩如下表：2-4截面惯性矩表梁段编号惯性矩I梁段编号惯性矩I梁段编号惯性矩ISA119.43790676SA73.65701359SB55.40653863SA215.94995449SAB19.75036229SB64.87643838SA312.87606032SB117.87836228SB74.05049512SA48.97061721SB213.38614203SB85.04486802SA56.13218847SB310.78827394SBC5.01159798SA63.69937489SB48.96318227SCD22.772438512.4顶推施工工况由上文简化调整后的桥梁结构变化下，结合设计和临时桥墩位置，可得钢箱梁顶推的总长度为：49+50+（60+65+60）×4+50+55=944米，钢箱梁分为47段，第一段为24米（最后拼装），后46段为20米，导梁长度为45米，从拼装最后一段梁段后开始拆除导梁，依次拆除15米，15米，15米共分三次。由于梁段长度大多数为20米导梁45米，都是5的整数倍，因此初步设定5米为正常平均顶推距离。取1号支座出为坐标原点，向右为坐标正方向。取函数xf（x）表示出各个顶推施工工况的坐标，第一个坐标取值xf(1)=-5，相隔5米取一施工工况，在添加主梁梁段，或者顶推到相应的支座处时相应的多加一个工况。最后工况取xf(242)=944,共242个工况。桥梁顶推表如下：表2-5顶推表序号工况主梁前端(m)序号工况主梁前端(m)1Xf(1)-5170Xf(170)6302Xf(2)0171Xf(171)6353Xf(3)5172Xf(172)6354Xf(4)5173Xf(173)640118Xf(118)435238Xf(238)885119Xf(119)435239Xf(239)890120Xf(120)440240Xf(240)892121Xf(121)445241Xf(241)892（由于顶推工况过多，此处只给出部分施工工况，完整的顶推施工工况表可在附录中查看）2.4.1支点表和梁段表顶推施工过程中一共有17个支座，其中有7个永久支座,分别为1、3、6、9、12、15、17号支座，临时支座10个，分别为2、4、5、7、8、10、11、13、14、16号支座。对每次顶推工况对应起支撑作用的支架分别分析，是编制整体命令流的必要工作，根据顶推工况表，顶推支点表如下：表2-6支点表工况支点数支点号工况支点数支点号121；2170131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13221；2171131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13321；2172131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13431；2；3173131；2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；1311891；2；3；4；5；6；7；8；9；238171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17119101；2；3；4；5；6；7；8；9；10239171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17120101；2；3；4；5；6；7；8；9；10240171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17121101；2；3；4；5；6；7；8；9；10241171；2；3；4；……8；9；10；11；……16；17支点定义命令流：*dim,zd,array,242!工况数*do,i,1,3zd(i)=2*enddo!2号支点对应工况*do,i,4,19zd(i)=3*enddo*do,i,20,36zd(i)=4*enddo*do,i,37,52zd(i)=5*enddo*do,i,53,68zd(i)=6*enddo!6号支点对应工况*do,i,69,86zd(i)=7*enddo!7号支点对应工况*do,i,87,102zd(i)=8*enddo!8号支点对应工况*do,i,103,118zd(i)=9*enddo*do,i,119,135zd(i)=10*enddo*do,i,136,151zd(i)=11*enddo!11号支点对应工况*do,i,152,167zd(i)=12*enddo*do,i,168,184zd(i)=13*enddo*do,i,185,200zd(i)=14*enddo!14号支点对应工况*do,i,201,214zd(i)=15*enddo*do,i,215,227zd(i)=16*enddo*do,i,228,242zd(i)=17!17号支点对应工况*enddo2.4.2顶推过程中各工况梁段数根据上文中所说钢箱梁分为47段，第一段为24米，后46段为20米，导梁总长45米。结合前面已有的内容编写顶推施工过程每个工况下的梁段数，为编写建模的命令流做铺垫，同时也相应的给出每个工况的主梁长度、导梁长度；以及主梁梁段号数。由于施工工况过多，此处不一一举例给出相应的数据，部分梁段表如下：表2.7梁段表工况梁段号梁段数导梁长度（m）主梁长度（m）工况梁段号梁段数导梁长度（m）主梁长度（m）11-3345602361-47473094421-3345602371-47473094431-3345602381-47471594441-3345602391-47471594451-3345602401-47471594461-3345602411-4747094471-4445802421-474709442.4.3划分节点单元在前文顶推工况表的计算基础上，对主梁和导梁进行节点的划分和编制相应单元。导梁节点划分时为每隔3米一个节点，主梁划分是为2米一个节点，但是考虑到主梁这样划分是每个支点出都有节点，所以在在划分主梁节点时在支座出没有事采取多划分一个节点，此节点和上一个节点的差距为1米，这样划分的目的为使得每一个支点出都相应对应一个节点，有利于输出时可以准确的得到每个支座的反力情况。本文顶推使用的思路是固定支点不动，顶推主梁和导梁，逆推整个顶推过程，支点坐标固定不动，梁体坐标随着顶推位置的变化而变化。根据上文得出计算列表：1号和2号支点对应的工况共241个；3号支座对应的工况是238个；4号支座对应的有效工况数目为221个；5号支座对应的有效工况数目为204个；6号支座对应的有效工况数目为188个；7号支座对应的有效工况数目为个172个；8号支座对应的有效工况数目为154个；9号支座对应的有效工况数目为138个；10号支座对应的有效工况数目为122个；11号支座对应的有效工况数目为105个；12号支座对应的有效工况数目为89个；13号支座对应的有效工况数目为73个；14号支座对应的有效工况数目为56个；15号支座对应的有效工况数目为40个；16号支座对应的有效工况数目为26个；17号支座对应的有效工况数目为15个。本文研究的桥梁顶推总长度为944米，即主梁为944米，导梁长为45米，起始顶推位置从-5米开始顶推，因此实际上顶推梁体长度为989米。整合这十七个支座以及对应的工况坐标以及上文所编制的顶推施工工况表，去掉重复部分，从小到大排列，共有491个坐标，生成490个单元。2.4.3建立整体模型通过编写整体命令流，输入ANSYS软件，建立整体结构模型。得到相应结果如下：图2.12节点图图2.13单元图图2.14230工况约束图

3顶推模型计算的结果3.1应力的统计施工过程桥梁的应力统计十分重要，关乎桥梁的安全性与稳定性。应力太大会使桥梁发生不必要危险，因此此次研究主要对各单元顶推过程的应最大应力与最小应力值进行探究。其中桥梁整体最大应力值为64.22kN/m2，最小应力值为-64.22kn/m2，在131顶推工况时发生在265节点。其个单元最大与最小应力值如图3.1所示。图3.1各节点顶推过程最大和最小应力统计各支点最大与最小应力的命令流为：n_n_zhzl=491*dim,max_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1!主纵梁最大应力*dim,min_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1!主纵梁最小应力*dim,max_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1!主纵梁最大应力*dim,min_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1!主纵梁最小应力*do,i,1,n_n_zhzl-1max_s_zhzl(i)=0min_s_zhzl(i)=0max_s_zhzl_gk(i)=0min_s_zhzl_gk(i)=0*enddo3.2支座反力的统计对242个顶推施工工况下各个支座反力进行统计分析，并分别给出每个支座的最大支座反力。其中工况1至3号只受到2个支座的支撑，分别为一个永久支做和一个临时支座的支座反力。4至19号工况受到三个支座反力，共有两永久支做和一个临时支座的支座反力。20至36号工况受到四个支座反力，共有两永久支座和两个临时支座的支座反力。37至52号到工况受到五个支座反力，两个永久支座和三个临时支座的支座反力。53至68号工况受六个支座反力，三个永久支座和三个临时支座的支座反力。69号至86号工况收到七个支座反力，三个永久支座和四个临时支座的支座反力。228-241到工况受到十七个支座反力，七个永久支座和十个临时支座的支座反力。1-2号支座共支撑40个单元，1-3共支撑65个单元，1-4共支撑95个单元，1-5共支撑128个单元，1-6共支撑158个单元，1-7共支撑188个单元，1-8共支撑221个单元，1-9共支撑251个单元，1-10共支撑281个单元，1-11共支撑314个单元，1-12共支撑344单元，1-13共支撑374号单元，1-14支撑407个单元，1-15支撑437个单元，1-16共支撑462单元，1-17共支撑490个单元。各个支座反力最大值和相对应的工况如下表所示：表3-1支座最大反力表支座号最大反力(KN)对应工况支座号最大反力(KN)对应工况支座号最大反力(KN)对应工况11450.13717823.9412113823.5021921450.13718817.8613814828.8523831022.58549776.4815315508.072424904.137110823.4617016387.412385837.638911818.4318717127.442426776.0110412776.40202统计支座反力的命令流：nzc=17*dim,max_fl,array,nzc*dim,max_fl_gk,array,nzc*do,i,1,nzcmax_fl(i)=0max_fl_gk(i)=1*enddo*dim,fl1,array,242!反力值1*dim,fl2,array,242!反力值2*dim,fl3,array,242!反力值3*dim,fl4,array,242!反力值4*dim,fl5,array,242!反力值5*dim,fl6,array,242!反力值6*dim,fl7,array,242!反力值7*dim,fl8,array,242!反力值8*dim,fl9,array,242*dim,f20,array,242*dim,f21,array,242*dim,f22,array,242*dim,f23,array,242*dim,f24,array,242*dim,f25,array,242!反力值15*dim,f26,array,242!反力值16*dim,f27,array,242!反力值17*do,i,1,242fl1(i)=0fl2(i)=0fl3(i)=0fl4(i)=0fl5(i)=0Fl6(i)=0Fl7(i)=0Fl8(i)=0Fl9(i)=0F20(i)=0F21(i)=0F22(i)=0F23(i)=0F24(i)=0F25(i)=0F26(i)=0F27(i)=0*enddo支座在顶推过程中各个工况下的支座反力图（由于支座过多，没有一一列举）。图3.51号支座顶推支座反力图图3.54号支座顶推支座反力图图3.510号支座顶推支座反力图图3.515号支座顶推支座反力图3.3小结本节通过运行ANSYS软件，编写命令流，建立钢箱梁顶推施工全过程的整体模型，得到主梁应力、导梁应力和支座反力。在得到主梁在顶推施工中的最不利工况，以及最不利对应下的最不利截面，并得到相应的应力数值。从结果中我们可以看到1号支座的支座反力一直保持一个较大的数值，受到的反力也是最大的。而其他的支座在刚开始时出现负值，这和实际存在一定的误差，之后呈上升趋势，在稳定在一个数值上下波动。15之后的支座则一直上升直至顶推完成。

4崇启大桥导梁参数优化4.1改变导梁参数内容本研究课题改变导梁参数为下面三个方面：（1）通过改变导梁惯性矩。（2）通过改变导梁面积。（3）通过同时改变导梁的惯性矩和面积。通过改变导梁参数后，将改变后的导梁面积和惯性矩（在此处都是在导梁可以改变的范围内进行调整）。带入整体命令流，从新进行运算。得到相应的整体受力情况，在通过分析结果和上文做对比，给施工提供相应有效的建议，从而达到研究的目的。4.2改变导梁惯性矩导梁的内部结构保持不变，只改变导梁的惯性矩，在整体受力在安全范围内的情况下，探究惯性矩对整体受力的影响。4.2.1简介导梁内部结构保持不变，只改变导梁的惯性矩，得到的导梁的截面面积，惯性矩，高度是：r,1,0.227285,2.373974,3.5改变前为（之后的研究都以此为依据进行改变）：r,1,0.126285,2.373974,结果处理导梁整体应力的最大值为69.44kN/m2,最小应力值为-69.44kN/m2，各单元对应的最大与最小应力值如图4.1所示：图4.1单元对应的最大与最小应力值4.2.3小结整体最大与最小应力由原先的64.22kN/m2变化为69.44kN/m2变化，-64.22kN/m2变化为-69.44kN/m2，最大应力节点和相应工况也有改变。从结果中可以看出导梁的惯性矩增大梁体的最大应力相应也增大。有的支座反力值也相应的略有增大，有的支座反力几乎没有变化。4.3改变导梁面积根据上面的结果为基础，即改变导梁横截面面积，导梁内部其他的结构保持不变，但是惯性矩也会相应的有一点的改变，从而研究改变导梁面积对主梁最不利截面和工况影响。4.3.1简介改变导梁截面的高度，相应的截面面积也发生变化，在此我们保持惯性矩不发生改变，带入到整体命名流得到新的命令流。导梁截面的截面基本参数为：r,1,0.126285,2.823954,结果处理通过ANSYS运行新的整体命令流得到改变后的结果。桥面整体最大与最小应力值分别为63.28kN/m2和-63.28kN/m2，各单元对应的最大与最小应力值如图4.3所示图4.2单元对应最大与最小应力值4.3.3小结整体最大与最小应力由原先的64.22kN/m2和-64.22kN/m2变化为63.28kN/m2和-63.28kN/m2，整体最大与最小应力值都相应有所减小。各支座对应的最大支座反力值也发生微小的变化，总体对桥梁的安全产生一定的影响。所以增加截面的面积，会使梁的应力减小，所以实际工程中理应增大截面面积，使得应力减小，从而增加桥梁的安全。4.4改变导梁面积和惯性矩4.4.1简介改变导梁面积和惯性矩，探究同时改变两者时，主梁的应力会发什么什么变化。求出相应的惯性矩、面积，带入新的整体命名流得到结果。导梁截面的截面参数为：r,1,0.375239,2.931072,结果处理通过ANSYS软件将新的整体命令流带入进行计算，得到对应的结果。从结果中可以知道桥梁整体最大与最小应力值分别为58.52kN/m2和-58.52kN/m2，各单元对应的最大与最小应力值如图4.4所示:图4.5单元对应最大与最小应力值4.4.3小结整体最大与最小应力由原先的64.22kN/m2与-64.22kN/m2变化为58.52kN/m2和-58.52kN/m2，整体最大与最小应力值都相应有所减小。各支座对应的最大支座反力值也发生微小的变化。从结果中可以看出面积的改变对应力的影响比惯性矩改变的影响系数大，所以采用不同的导梁横截面面积和惯性矩，会使梁的应力相应减小，所以实际工程中理采用合理的截面，使得应力减小，从而增加桥梁的安全。4.5总结根据以上的导梁参数优化，在节省了材料的同时，也在桥梁整体安全范围内，得到以下结论。(1)崇启大桥的导梁的惯性矩在一定范围内减小其值可以使得主梁在顶推过程中的内力减小；(2)崇启大桥在导梁应该合理选择导梁横截面面积，在允许的情况下我可以选择大一点的截面，达到减小主梁内力；（3）面积的改变对应力的影响比惯性矩改变的影响系数大。5结论本文根据最大应力的数值，对施工进行安全进行评估。并以崇启大桥数据位依据，通过改变导梁基本参数，分析其结果，在桥梁整体受力安全的前提下，研究各参数的改变对顶推施工的影响，提出优化方案，给出了相应的建议：(1)导梁的惯性矩在一定范围内减小其值可以使得主梁在顶推过程中的内力减小；(2)导梁应该合理选择导梁横截面面积，在允许的情况下我可以选择大一点的截面，达到减小主梁内力；（3）面积的改变对应力的影响比惯性矩改变的影响系数大。但是本次研究对模型进行一定的简化，和实际存在一点的误差，并且研究过程比较粗略，只对支座反力与应力的分析，对于桥梁的弯矩、变形以及支座的移动没有进行进一步的探究，所以得到的结果比较粗略，只能相应作为参考。本次研究所得出的结论存在一定的不准确性，若要得到准确的结论需在此本次研究成果的基础上，进行更加细化的研究。通过大量参数改变，分析结果，得导一个比较通用的导梁参数表对应应力的变化，并且对于顶推施工技术来说也是非常重要的。

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致谢本文是在董创文和柯红军老师的耐心指导下完成的。在此感谢老师为我做出的奉献，毕业期间，老师不只是在学习上给予了我精心的教导，在生活上也给予了深切的关心和无私的帮助，更在人生道路上给我指引方向。老师博学、高尚的人格魅力、严谨的做事态度和勇于创新求真的精神是我永远学习的好榜样。在此我又一次衷心感谢老师长达四个月的时间里不求回报的教导我，老师您们辛苦了！另外，在本次毕业论文期间，我还要感谢给予我大力帮助的同学们，感谢金小波、唐薇同学，尤其是唐薇同学，在ANSYS软件方面给予了极大的帮助，因为有你们的帮助，让我顺利的完成这次毕业论文。在这里在一次表示衷心的感谢！谢谢你们帮助！最后在这里我要感谢我的爸妈和姐姐，是他们抚养我一路走来，在我身后给我精神和物质双重支撑，才有今天的我，谢谢您们。在此我还要感谢我女朋友，在我设计期间一直给我默默地支持，还有我的朋友们，感谢有你们。作者：洪发浦二O一六年六月附录附录A崇启大桥工况总命令流fini/clea/prep7et,1,beam3r,1,0.126285,2.373974,3.5r,2,0.812763,3.65701359,3.5!SA7r,3,0.915315,3.69937489,4.508!SA6r,4,0.961258,6.13218847,5.273!SA6r,5,1.077383,8.97061721,6.074r,6,1.197047,12.87606032,6.823r,7,1.297591,15.94995449,7.667r,8,1.376591,19.43790676,8.436r,9,1.412027,19.75036229,9r,10,1.485067,17.87836228,8.363r,11,1.345555,13.38614203,7.749r,12,1.265939,10.78827394,7.082r,13,1.228691,8.96318227,6.5r,14,0.992979,5.40653863,5.894r,15,0.922817,4.87643838,5.342r,16,0.907789,4.05049512,5.1r,17,1.057219,5.04486802,4.915r,18,1.056709,5.01159798,4.8r,19,1.597571,22.77243851,9mp,prxy,1,0.3mp,ex,1,2.1e11mp,dens,1,7850mp,prxy,2,0.3mp,ex,2,2.1e11mp,dens,2,8736.26mp,prxy,3,0.3mp,ex,3,2.1e11mp,dens,3,8000.49mp,prxy,4,0.3mp,ex,4,2.1e11mp,dens,4,9128.26mp,prxy,5,0.3mp,ex,5,2.1e11mp,dens,5,8849.14mp,prxy,6,0.3mp,ex,6,2.1e11mp,dens,6,9743.54mp,prxy,7,0.3mp,ex,7,2.1e11mp,dens,7,9832.39mp,prxy,8,0.3mp,ex,8,2.1e11mp,dens,8,10288.96mp,prxy,9,0.3mp,ex,9,2.1e11mp,dens,9,10860.56mp,prxy,10,0.3mp,ex,10,2.1e11mp,dens,10,9569.77mp,prxy,11,0.3mp,ex,11,2.1e11mp,dens,11,9245.16mp,prxy,12,0.3mp,ex,12,2.1e11mp,dens,12,8936.31mp,prxy,13,0.3mp,ex,13,2.1e11mp,dens,13,7388.65mp,prxy,14,0.3mp,ex,14,2.1e11mp,dens,14,8291.08mp,prxy,15,0.3mp,ex,15,2.1e11mp,dens,15,8926.83mp,prxy,16,0.3mp,ex,16,2.1e11mp,dens,16,9488.17mp,prxy,17,0.3mp,ex,17,2.1e11mp,dens,17,8717.16mp,prxy,18,0.3mp,ex,18,2.1e11mp,dens,18,8759.78mp,prxy,19,0.3mp,ex,19,2.1e11mp,dens,19,15596.25*dim,jd,array,491jd(1)=989jd(2)=986jd(3)=983jd(489)=3jd(490)=1jd(491)=-1*do,i,1,491n,,jd(i)*enddo*dim,xf,array,242xf(1)=-5xf(2)=0xf(3)=5xf(240)=890xf(241)=892xf(242)=892*dim,gxljds,array,242gxljds(1)=3gxljds(2)=3gxljds(3)=3gxljds(240)=47gxljds(241)=47gxljds(242)=47*dim,zd,array,242*do,i,1,3zd(i)=2*enddo*do,i,4,19zd(i)=3*enddo*do,i,20,36zd(i)=4*enddo*do,i,37,52zd(i)=5*enddo*do,i,53,68zd(i)=6*enddo*do,i,69,86zd(i)=7*enddo*do,i,87,102zd(i)=8*enddo*do,i,103,118zd(i)=9*enddo*do,i,119,135zd(i)=10*enddo*do,i,136,151zd(i)=11*enddo*do,i,152,167zd(i)=12*enddo*do,i,168,184zd(i)=13*enddo*do,i,185,200zd(i)=14*enddo*do,i,201,214zd(i)=15*enddo*do,i,215,227zd(i)=16*enddo*do,i,228,242zd(i)=17*enddo*dim,lsd,array,17lsd(1)=0lsd(2)=49lsd(3)=99lsd(4)=165lsd(5)=230lsd(6)=290lsd(7)=350lsd(8)=415lsd(9)=475lsd(10)=535lsd(11)=600lsd(12)=660lsd(13)=720lsd(14)=785lsd(15)=845lsd(16)=899lsd(17)=944*dim,dl,array,242*do,i,1,232dl(i)=45*enddodl(233)=30dl(234)=30dl(235)=30dl(236)=30dl(237)=30dl(238)=15dl(239)=15dl(240)=15dl(241)=15dl(242)=0*dim,ml,array,242ml(1)=60ml(2)=60ml(3)=60ml(240)=944ml(241)=944ml(242)=944*do,i,1,490e,i,i+1*enddoesel,s,,,1,15,1!导梁emodif,all,mat,1emodif,all,real,1esel,s,,,16,26,1emodif,all,mat,2emodif,all,real,2esel,s,,,27,36,1emodif,all,mat,3emodif,all,real,3esel,s,,,464,471,1emodif,all,mat,4emodif,all,real,4esel,s,,,472,480,1emodif,all,mat,3emodif,all,real,3esel,s,,,481,490,1emodif,all,mat,2emodif,all,real,2acel,,9.8*dim,nfd,array,17*dim,fanli,array,17smax=0gksmax=1lmax=0gksmax=1lmin=0gklmin=1nzc=17*dim,max_fl,array,nzc*dim,max_fl_gk,array,nzc*do,i,1,nzcmax_fl(i)=0max_fl_gk(i)=1*enddon_n_zhzl=491*dim,max_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1*dim,min_s_zhzl,array,n_n_zhzl-1*dim,max_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1*dim,min_s_zhzl_gk,array,n_n_zhzl-1*do,i,1,n_n_zhzl-1max_s_zhzl(i)=0min_s_zhzl(i)=0max_s_zhzl_gk(i)=0min_s_zhzl_gk(i)=0*enddo*do,gk,1,242/prep7n_front=dl(gk)+944n_end=944-ml(gk)nsel,s,loc,x,n_end,n_frontesln,s,1nfd(1)=node(944-xf(gk),0,0)nfd(2)=node(944-xf(gk)+52,0,0)d,node(944-xf(gk),0,0),uyd,node(944-xf(gk),0,0),uxd,node(944-xf(gk),0,0),uy*if,zd(gk),ge,3,thennfd(3)=node(944-xf(gk)+102,0,0)d,node(944-xf(gk)+102,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,4,thennfd(4)=node(944-xf(gk)+162,0,0)d,node(944-xf(gk)+162,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,5,thennfd(5)=node(944-xf(gk)+227,0,0)d,node(944-xf(gk)+227,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,6,thennfd(6)=node(944-xf(gk)+287,0,0)d,node(944-xf(gk)+287,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,7,thennfd(7)=node(944-xf(gk)+347,0,0)d,node(944-xf(gk)+347,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,8,thennfd(8)=node(944-xf(gk)+412,0,0)d,node(944-xf(gk)+412,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,9,thennfd(9)=node(944-xf(gk)+472,0,0)d,node(944-xf(gk)+472,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,10,thennfd(10)=node(944-xf(gk)+532,0,0)d,node(944-xf(gk)+532,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,11,thennfd(11)=node(944-xf(gk)+597,0,0)d,node(944-xf(gk)+597,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,12,thennfd(12)=node(944-xf(gk)+657,0,0)d,node(944-xf(gk)+657,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,13,thennfd(13)=node(944-xf(gk)+717,0,0)d,node(944-xf(gk)+717,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,14,thennfd(14)=node(944-xf(gk)+782,0,0)d,node(944-xf(gk)+782,0,0),uy*endif*if,zd(gk),ge,15,thennfd(15)=node(94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