分阶段成形结构无应力状态法课件

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。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！整体支架施工（一次成形）节段施工，先合龙边跨，再合龙中跨节段施工，先合龙中跨，再合龙边跨各种施工方法成桥状态对比（I）施工方法边跨中弯矩中支点弯矩中跨中弯矩中跨中挠度整体支架施工795.65－1933.061186.94－18.2节段施工，边跨先合龙446.34－3074.6445.36－35.2节段施工，中跨先合龙335.36－3518.58－398.5812.8不同的施工方法和过程，结果不同顶推法施工分阶段施工多次体系转换各种施工方法成桥状态对比（II）施工方法边跨中弯矩中支点弯矩中跨中弯矩中跨中挠度整体支架施工795.65－1933.061186.94－18.2节段施工，边跨先合龙446.34－3074.6445.36－35.2节段施工，中跨先合龙335.36－3518.58－398.5812.8顶推施工795.65－1933.061186.94－18.2不完全与施工形成过程有关！与什么有关？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！传统的钢梁架设方法：控制构件单元的实际几何状态无应力状态控制法：

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！

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！123567N3N2N1N1N2N3123567N3N2N1N1N2N3123567N2N1N1N22356N2N1N1N235N1N1势能平衡条件：√??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: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：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

弯曲应变能：分阶苦段成租形结横构新阶的平谁衡方散程：D＝

广义京荷载L0确定与过旅程无艳关！任意阁阶段秆的总绝内力未和总尸位移并不份涉及弄其它罪施工载阶段过程应相关赛！单元园的无霉应力测长度缝和曲重率实质求！总位嗽移非位挡移增宾量考虑凯单元论的无劲应力残状态吼量，敞内力命和位敌移与结汉构成资形过荷程无优关！首次溉从理后论上包解决担了过勿程状哭态与恩成桥桨状态威之间缎的关即系问扣题！P＝N1＋N2＋N3123567N3N2N1N1N2N3123567N3N2N1N1N2N3123567N2N1N1N22356N2N1N1N235N1N1(1纪)(2笋)(3禾)(4层)(5鸦)??√√平衡馅条件旬！回一次巧成形伶结构L0=0分阶垒段施丈工的砖桥梁搂结构常的内蛋力和她位移刺由四最个因厨素唯屿一确丙定：外荷少载近、色结构慰体系争、支承察边界乞条件栋、单酬元无佩应力慢长度裳和曲坏率无应盟力状仆态控蛇制法房诚原理栽一：一定错的外衬荷载榆、结蹲构体竟系、求支承险边界柜条件块、单蓝元的视无应俘力状源态量扯组成赏的结业构，孙其对黑应的扁结构铜内力碌和位树移是田唯一间的，赠与结僻构的值形成辞过程现无关似。荷载掌变化版：单元忌的无娱应力渴长度挨和无呢应力包曲率粘不变荷载坡变化浴：P1P2无应债力状慕态量锡是结脉构本嗽身的胶一个私固有鱼量要改娘变单鸭元的殊无应命力长义度和痰无应满力曲拔率必决须对味构件败单元厚的“外形”有实品质的“物理”改变职。P1P1P1P1P2P2P2P2单元叙的无票应力穷长度送改变据：唯一趟对应丽一个卖单元烂轴力尸的变铁化工程色实际私中，皇单元放的无瘦应力滨曲率守只有鞭在安径装时准控制锄，后伪期难爷以调床整。榜单元腐的无香应力简长度臭有些狗情况险下可锯以在欺过程锡中调佛整，请如斜叛拉桥共中的励调索岗。无应素力状掩态控浑制法奸原理非二：结构惩单元衬的内新力和的位移求随着锈结构版的加坟载、唐体系转吼换和嘱斜拉孕索的惕张拉躲而变营化，月斜拉移索的葵无应力长黄度只虽有人半为地后调整矛才会甲发生窗变化执；当佣荷载和结畅构体领系一侨定时击，斜渔拉索掀无应肿力长昂度的医变化必然没唯一纤地对完应一泊个单阅元索滔力的捏变化钞。不同蓬的施杏工过提程产桥生不匠同的与过向程无导关！控制脚好淡分阶椒段施冤工桥喂梁所溜有问低题都写迎刃典而解答了！索力搂与索柜力的索关系沸：解决何过程板中调霸索的台问题魄。3、无销应力董状态套控制四法的胡工程她应用（1）预刚制制庸造误异差对役结构穿内力持和线辱形的水影响创估计（2）斜歇拉桥啊安装折计算（3）施狮工过蛋程温颂度与码临时杏荷载傻影响难的过鱼滤（4）斜计拉桥类施工龙中的斯同步最作业耳问题（5）钢授绞线跪斜拉复索的锻挂设勒张拉（6）主私梁预袄制线泪形（7）钢懂梁架笼设（8）悬苏索桥梅架设（9）结英构参哀数的羞识别骂和状侵态调荐整在工裹程实杰践中圣，利晓用平恰衡方谷程，枯可以哗分析扯单元即无应肯力状倚态量酿偏差亭对桥例梁结剩构内仁力和她线形榴的影祝响。京沪笑高速习南京塘大胜埋关大活桥京沪氧高速刮铁路甲南京苗大胜扬关大雹桥的宫实践缝表明婶，与衬其他炊计算剂参数陡相比我，构仗件制慕造长腰度偏台差是坏产生骗线形赠和内迹力偏茄差的扛主要岂因素逗。（1）预右制制逢造误皂差对浙结构轮内力蜘和线障形的浴影响倒退削分析砖法：状态且（6）→用状态添（5）→猎状态泉（4）→偷状态阳（3）无应誉力状胶态控蓄制法继：用无辈应力么状态虎量作齿为控公制参景数，直接够求解中间茂过程翁状态恶（3）的们内力晕和位帐移。（2)斜拉登桥安企装计蛮算（6）顺（5）货（4）扎（3）痛（2）观（1）优点药：节约攀计算女工作阶量50筑%以上扒；应驱变能柿力强里：状态述（5)（4）有辨变化锅时，对对状品态（3）无恐影响避。要计裹算中诸间状碌态内该力和部位移盾（如旱过程3）：123567N3N2N1N1N2N3123567N3N2N1N1N2N3123567N2N1N1N22356N2N1N1N235N1N1斜拉幅索挂甚设时扎的张墓拉：看索力败控制老（温观度影单响问膝题）后期扣调整健：索访长差冈（拨赏出量道）混凝延土结躺构收尝缩徐挨变：托改变素的是轿单元溪的无咬应力健长度率和曲涂率理论评计算稿时迭悟代解偏决闭合步问题您，预突抬标搂高与慎预制妇外形“理论赔计算杯”到薯“枝实际怀操作沿”?施工货阶段骨监控退测试极与调诵整：索力讽、线怠形测附试在凌抄晨日丽出前需进行冬，避抄免日蛋照的冤影响竹，同据步测党试结浑构温栋度和铅调查织记录拖桥上毅临时剃荷载。温度盏和临进时荷展载标稼准化踢处理设计嗽条件生下的暂索力桶、线丙形下阶布段调戚整方炒案制金定调整期方案狮的实晃施温度组、临枯时荷贯载？（3）施逼工过心程温吨度与辜临时逼荷载枣影响呜的过叹滤斜拉磨索索饥力和堆主梁套的安朴装高歼程是垄在设贷计温钥度条毫件下烟的计遮算值窄。16呈.7蚕°秋C急50敏00居kN25牲.0尾°浑C箩51蛮00校kN纲?49京00量kN害?？°C？传统商做法：浇筑1/柱2混凝飞土时狗增加垃一次神调索际。问互题：混凝址土浇密筑数惑量估贯计偏贼差影编响索孟力精瓣度；中断昆混凝腾土浇轰筑，每施工啊风险臣大。a）节行段混逗凝土砖浇筑杆前状绍态b）节岗段混查凝土斩浇筑1/硬2状态c）节筋段混开凝土膨浇筑赞完成孝状态并行愤作业穴的要弓求！(4融)斜拉待桥施矛工中役的同坦步作喜业问推题状态(a)-状态(c):荷载迹变化奇索力垫调整(a径)初状沉态图3(a摧)状态芹：[K眨]{外δa}=包{Pa}+驾{L0a}挽(4愿)(b吴)状态高：[K饼]{千δb}=阴{Pb}+束{L0b}纽奉(5盒)?(c际)状态像：[K产]{糖δc}=止{Pc}+傅{L0c}剧(6厉)式(4话)-式(6饥)凝[K些]{铺δc－δa}＝{逢Pc－Pa}+裤{赠L0c-L0a}狼(7纽奉)由式(7鄙)可以毫看出睛：不论忘经历溉如何郑的过脸程状桌态(b油)，只迷要{药Pc－Pa}、{L0c-L0a}确定切，最箭终状偏态(c让)的内裳力和食位移栗都是素唯一谨的。解决套工程耳实际伴中索证力变倚化交影叉影午响，为荷载猫变动滩影响按索力过等问油题！(b)过程状态(c赴)终状拆态斜拉职桥调饶索可卡与吊机乐、挂五篮移学动模板坏安装钢筋汉绑扎桥面孩二恒坊施工尼等并行贺作业糠！多根跨拉索厌索力血调整(5德)钢绞歉线斜练拉索轮的挂吓设张读拉理论那计算腹的斜镇拉索际索力存是整敞根索江力钢绞商线斜编拉索抚是由废若干克单根歌挂设估的钢坏绞线鼠组成施工醒中怎沙样确定嗽单根底钢绞影线的织张拉丈力？“等张题力法炭”首根拘钢绞需线张糟拉力翻怎样牧确定勉？缩短膊锚头长度无应圈力状液态法芬：整索木无应蔬力长度单根皇钢绞街线的军张拉早力应叠是其芒无应分力长楼度等五于冷时的颈张拉沃力（6）主格梁预屡制线之形依据悔无应距力状黑态法的基军本原沃理，是成袖桥状守态节葬段的值长度裁和曲刊率则节塌段的揪无应业力长趟度和掉曲率死为：主梁沸节段恼的预吸制线良形应企是该许节段暑成桥绍状态密的无名应力幕外形懂。节段还预制挑时单极元平鼻放：解得拾：成桥戒线型浪是设陪定曲手线时承：成桥兵线型瓜是预练制拱男度的迎一系盯列离近散的您高程里数值镇时：节段蒸曲率日需用疑样条算插值遵的方兆法来域推算惹。边界叼条件?常规器的钢墙桁梁寒合拢稳，采椅用顶兵落梁危的措姻施实稠现钢临桁杆蹦件的