大跨度预应力混凝土连续刚构桥设计、施工新技术及施工控制研究
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摘要
随着科学技术和交通事业的发展，预应力混凝土连续刚构桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特优势在近年来得到了迅速崛起，主跨在200m～300m(甚至300m以上)的跨度时具有极强的竞争力。但由于它出现较晚，理论和经验还不十分完善，在修建过程中也存在一些技术上的问题。
本文以大保线金厂岭澜沧江大桥为依托，从施工、设计及施工监控几个方面对连续刚构桥进行了研究。
1．对大跨度桥梁悬臂浇筑施工的各种形式挂篮施工工艺进行了比较和总结，对连续刚构桥悬臂浇筑挂篮施工中重载轻型的发展趋势进行了展望，提出了一种用于解决重载轻型悬臂浇筑施工的新型桁架斜拉式组合挂篮，并进行了可行性分析计算和设计。
2．编制了BSCAS大跨度桥梁结构施工分析软件，从力学和有限单元法原理对桥梁结构计算图式的建立和结构离散化原理做了较为详尽的剖析，对程序的编制原理、功能以及适用范围做了详细的说明和讨论，提出了一些自己的认识和观点。并用实例对程序的可靠性进行了验证。
3．对大跨径连续刚构桥中多采用的群桩基础的简化模拟做了介绍。并对连续刚构桥上部结构设计中取消腹板弯起索、下弯索和连续束问题进行了探讨，从力学角度进行了分析研究。
4．对连续刚构桥上部构造的轻型化问题进行讨论和展望，并结合云南省大保线金厂岭澜沧江大桥，对连续刚构桥上部结构构思设计中整桥和分离式独立桥方案比选的重要性做了分析。
5．讨论了连续刚构桥施工监控的方法，对标高控制原理和参数修正作了分析，对连续刚构桥合拢的重要性、施工工序及配重问题进行了详尽的阐述。
本文所编制的BSCAS系统能较好地对桥梁施工各阶段模拟分析。同时，提出并设计的新型斜拉式组合挂篮是一种较为理想的重载轻型挂篮形式，在块件重量重的大跨度桥梁的施工中有较大的优越性。特别地，对保障山区大跨度桥梁混凝土浇筑质量有着极其重要的意义。
With the development of science technology and traffic enterprise, the continuous rigid frame bridge has been growing up rapidly in the recent years with it's unique predominance of handy construction, economical cost, reasonable internal force and comfortable travelling. It has strong competitive ability when the main span is in the range from 200m to 300m(even over 300m). But the theories and experience of it are not very perfect because of its relatively late appearance. There are still several questions in the construction.
Relying on the Jinchangling Lancangjiang Bridge of Dabao Line in Yunnan province, three points include construction, design and constructional supervisory control have been engaged in research. ;
1. The trend of the development of burden and light hanging basket in the cantalever construction of continuous rigid frame bridge has been prospected, the roof truss and cable-state composite hanging basket also has been designed by analyzing and comparing with other ones.
2. Visual programming of the BSCAS(Bridge Structure Constructional Analysis System) is realized, the mechanism of establishment and discretization of diagrammatic drawing of bridge structure has been analyzed in details with the theory of mechanics and finite element method. At the same time, theory, function and applicability of the program have also been discussed in the paper.
3. The simplification and simulation of group piles of foundation of continuous rigid frame bridge has been introduced. The cancellation of web bending reinforcement and continuous bar in upper structure of continuous rigid frame bridge is discussed with mechanics method.
4. The light of Upper structure of continuous rigid frame bridge has been discussed in the paper.
5. The method of closure of beam and control of elevation has also been analyzed in details.
The BSCAS program can successfully simulate and analyze the behave of bridge structure in construction. At the same time, the roof truss and cable-state composite hanging basket in the paper is also an idea structure in bridge construction. Especially, the significance is obvious in mountain area.
本文以大保线金厂岭澜沧江大桥为依托，从施工、设计及施工监控几个方面对连续刚构桥进行了研究。
1．对大跨度桥梁悬臂浇筑施工的各种形式挂篮施工工艺进行了比较和总结，对连续刚构桥悬臂浇筑挂篮施工中重载轻型的发展趋势进行了展望，提出了一种用于解决重载轻型悬臂浇筑施工的新型桁架斜拉式组合挂篮，并进行了可行性分析计算和设计。
2．编制了BSCAS大跨度桥梁结构施工分析软件，从力学和有限单元法原理对桥梁结构计算图式的建立和结构离散化原理做了较为详尽的剖析，对程序的编制原理、功能以及适用范围做了详细的说明和讨论，提出了一些自己的认识和观点。并用实例对程序的可靠性进行了验证。
3．对大跨径连续刚构桥中多采用的群桩基础的简化模拟做了介绍。并对连续刚构桥上部结构设计中取消腹板弯起索、下弯索和连续束问题进行了探讨，从力学角度进行了分析研究。
4．对连续刚构桥上部构造的轻型化问题进行讨论和展望，并结合云南省大保线金厂岭澜沧江大桥，对连续刚构桥上部结构构思设计中整桥和分离式独立桥方案比选的重要性做了分析。
5．讨论了连续刚构桥施工监控的方法，对标高控制原理和参数修正作了分析，对连续刚构桥合拢的重要性、施工工序及配重问题进行了详尽的阐述。
本文所编制的BSCAS系统能较好地对桥梁施工各阶段模拟分析。同时，提出并设计的新型斜拉式组合挂篮是一种较为理想的重载轻型挂篮形式，在块件重量重的大跨度桥梁的施工中有较大的优越性。特别地，对保障山区大跨度桥梁混凝土浇筑质量有着极其重要的意义。
With the development of science technology and traffic enterprise, the continuous rigid frame bridge has been growing up rapidly in the recent years with it's unique predominance of handy construction, economical cost, reasonable internal force and comfortable travelling. It has strong competitive ability when the main span is in the range from 200m to 300m(even over 300m). But the theories and experience of it are not very perfect because of its relatively late appearance. There are still several questions in the construction.
Relying on the Jinchangling Lancangjiang Bridge of Dabao Line in Yunnan province, three points include construction, design and constructional supervisory control have been engaged in research. ;
1. The trend of the development of burden and light hanging basket in the cantalever construction of continuous rigid frame bridge has been prospected, the roof truss and cable-state composite hanging basket also has been designed by analyzing and comparing with other ones.
2. Visual programming of the BSCAS(Bridge Structure Constructional Analysis System) is realized, the mechanism of establishment and discretization of diagrammatic drawing of bridge structure has been analyzed in details with the theory of mechanics and finite element method. At the same time, theory, function and applicability of the program have also been discussed in the paper.
3. The simplification and simulation of group piles of foundation of continuous rigid frame bridge has been introduced. The cancellation of web bending reinforcement and continuous bar in upper structure of continuous rigid frame bridge is discussed with mechanics method.
4. The light of Upper structure of continuous rigid frame bridge has been discussed in the paper.
5. The method of closure of beam and control of elevation has also been analyzed in details.
The BSCAS program can successfully simulate and analyze the behave of bridge structure in construction. At the same time, the roof truss and cable-state composite hanging basket in the paper is also an idea structure in bridge construction. Especially, the significance is obvious in mountain area.
引文
[1] 范立础，桥梁工程(上、下)，人民交通出版社，1996．
[2] 范立础，预应力混凝土连续梁桥，人民交通出版社，1985．
[3] 姚玲森，桥梁工程，人民交通出版社，1990．
[4] 李国豪，桥梁结构理论研究，上海科学技术出版社，1983．
[5] 王文涛，刚构—连续组合梁桥，人民交通出版社，1995．
[6] 牛和恩，虎门大桥工程第三册(主跨270m连续刚构桥)，人民交通出版社，1999．
[7] 邬晓光、邵新鹏、万振江，刚架桥，人民交通出版社，2001
[8] 刘作霖、徐兴玉等，预应力T型刚构式桥，人民交通出版社，1982．
[9] 徐君兰、项海帆，大跨度桥梁施工控制，人民交通出版社，2000．
[10] 向中富，桥梁施工控制技术，人民交通出版社，2001．5
[11] 雷俊卿，桥梁悬臂施工与设计，人民交通出版社，2000．
[12] 项海帆、姚玲森，高等桥梁结构理论，人民交通出版社，2000．7．
[13] 张师定，桥梁建筑的结构构思与设计技巧，人民交通出版社，2002．
[14] 周廷藩、杨国贤，杆系结构程序设计，人民交通出版社，1990．
[15] 颜东煌、田仲初、李学文，桥梁结构电算程序设计，湖南大学出版社，1999．
[16] 石洞、石志源、黄东洲，桥梁结构电算，同济大学出版社，1985．
[17] 冯紫良、戴仁杰，杆系结构的计算机分析，同济大学出版社，1991．
[18] 王勖成、邵敏，有限单元法基本原理和数值方法，清华大学出版社，2001．1．
[19] Kuo Mo Hsiao and Fang Yu Hou, Nonlinear Finite Element Analysis of Elastic Frames, Computer & Structures,Vol.26,No.4.
[20] Peter Matt. Status of Segmental Bridge Construction in Europe. PCI Journal/May-June,1983.
[21] Donald J. Ward. An Overview of Prestressed Segmental Concrete Bridges.PCI Journal/March-April,1983.
[22] Walter podolny, Jr..Construction and Design of Prestressed Concrete Segmental Bridge. John Wiley & Sone 1982.
[23] 项贻强、余建华，桥梁结构分析的数值方法及程序，人民交通出版社，1993．
[24] 王国周、瞿履谦，钢结构原理与设计，清华大学出版社，1998．11．
[25] 大保线金厂岭澜沧江大桥设计图，中交公路规划设计院珠海分院，1999．10．
[26] 顾安邦，大跨径预应力砼连续刚构桥施工控制理论与方法，1999桥梁学术讨论会论文集
[27] 宁晓骏、唐亮、林海雄、郭树彬，一种新型挂篮的构思和研究，公路学会’2000
学术交流论文集
[28] 云南省大保线澜沧江大桥挂篮施工图设计，昆明理工大学建筑工程学院、西南交通大学桥梁及结构工程系，2000．6．
[29] 吕西林、金国芳、吴晓涵，钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用，同济大学出版社，1996．12．
[30] 刘尔烈、崔恩第、徐振铎，有限单元法及程序设计，天津大学出版社，1999．6．
[31] 江见鲸、傅德炫、王立翔，建筑结构计算机分析及程序，清华大学出版社，1998．7
[32] 江见鲸、贺小岗，工程结构计算机仿真分析，清华大学出版社，1996．7
[33] Visual Basic6.0中文版实用编程技巧，人民邮电出版社，1998．12．
[34] 梁恩主，Visual Basic6.0编程与实例解析，科学出版社，2000
[35] 何光渝，VB常用算法大全，西安电子科技大学出版社，2001
[36] 吴晓涵，面向对象的结构分析程序设计，科学出版社，2002．4
[37] 龚景海、邱国志，空间结构计算机辅助设计，中国建筑工业出版社，2002．2
[38] 张晋西，Visual Basic与AutoCAD二次开发，清华大学出版社，2002．2
[39] 下白石大桥施工图设计复核，北京建达道桥咨询公司，2000．10．
[40] 李国平，最优成桥状态的施工优化分析，第十三届全国桥梁学术会议论文集，1998．
[41] 杜国华，桥梁结构分析，同济大学出版社，1994
[42] 顾安邦，重庆黄花园嘉陵江大桥施工控制，1999桥梁学术讨论会论文集
[43] 季国富，大跨度预应力混凝土连续刚构桥若干问题的研究，重庆交通学院论，
[44] 周军生、楼庄鸿，大跨径预应力砼连续刚构桥的现状和发展趋势，中国公路学报2000 Vol．13
[45] 王福敏，采用悬臂挂篮现浇施工大跨径拱桥应注意的几个问题，公路学会桥梁学说讨论会论文集，人民交通出版社，1996．
[46] 宁晓骏、李睿、叶燎原、周亦唐，桥梁自震特性的计算及研究，云南交通科技，2002．2．
[47] 杨高中，连续刚构桥在我国的应用和发展，中国公路学报1998，(6)—(7)
[48] 王武勤，PC桥梁悬臂灌筑施工挂篮的发展，桥梁建设，1997(4)
[49] 王慧东、邵丕锋，挂篮施工技术综述，铁道标准设计，2001(4)
[50] Z.P. Bazant, Prediction of concrete creep effects using ageadjusted effective modulus method, ACI Journal, 69, 4,(April 1972), 212-217.
[51] 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000
[52] 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范JTJ023-85
[53] 凌治平、易经武、洪毓康，基础工程，人民交通出版社，1996．
[54] 周罡、李三珍、蒲怀仁、宁晓骏，桩土共同工作的桩基内力分析有限—边界元法，昆明理工大学学报(已录用，待发表)
[55] Donald J. ward. An Overview of Prestressed Segmental Concrete Bridges. PCI Journal/March-April,1983.
[56] Wuby C B. post-tensioned prestressed concrete. Charpter 16, Applled Science Publication, London, 1981
[57] A.M.Neville, Properties of Concrete, Fourth Edition, 1995.
[58] 程翔云，悬臂施工中的预拱度设置，公路，1995(7)．
[59] 李三珍、蒲怀仁、宁晓骏，桁架三角型组合挂篮的可行性研究和设计，昆明理工大学学报，2002．10．
[60] 李三珍、蒲怀仁、宁晓骏，基于VB的连续梁结构分析可视化编程，工程力学增刊 2002．
[2] 范立础，预应力混凝土连续梁桥，人民交通出版社，1985．
[3] 姚玲森，桥梁工程，人民交通出版社，1990．
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[43] 季国富，大跨度预应力混凝土连续刚构桥若干问题的研究，重庆交通学院论，
[44] 周军生、楼庄鸿，大跨径预应力砼连续刚构桥的现状和发展趋势，中国公路学报2000 Vol．13
[45] 王福敏，采用悬臂挂篮现浇施工大跨径拱桥应注意的几个问题，公路学会桥梁学说讨论会论文集，人民交通出版社，1996．
[46] 宁晓骏、李睿、叶燎原、周亦唐，桥梁自震特性的计算及研究，云南交通科技，2002．2．
[47] 杨高中，连续刚构桥在我国的应用和发展，中国公路学报1998，(6)—(7)
[48] 王武勤，PC桥梁悬臂灌筑施工挂篮的发展，桥梁建设，1997(4)
[49] 王慧东、邵丕锋，挂篮施工技术综述，铁道标准设计，2001(4)
[50] Z.P. Bazant, Prediction of concrete creep effects using ageadjusted effective modulus method, ACI Journal, 69, 4,(April 1972), 212-217.
[51] 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000
[52] 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范JTJ023-85
[53] 凌治平、易经武、洪毓康，基础工程，人民交通出版社，1996．
[54] 周罡、李三珍、蒲怀仁、宁晓骏，桩土共同工作的桩基内力分析有限—边界元法，昆明理工大学学报(已录用，待发表)
[55] Donald J. ward. An Overview of Prestressed Segmental Concrete Bridges. PCI Journal/March-April,1983.
[56] Wuby C B. post-tensioned prestressed concrete. Charpter 16, Applled Science Publication, London, 1981
[57] A.M.Neville, Properties of Concrete, Fourth Edition, 1995.
[58] 程翔云，悬臂施工中的预拱度设置，公路，1995(7)．
[59] 李三珍、蒲怀仁、宁晓骏，桁架三角型组合挂篮的可行性研究和设计，昆明理工大学学报，2002．10．
[60] 李三珍、蒲怀仁、宁晓骏，基于VB的连续梁结构分析可视化编程，工程力学增刊 2002．