1、主要内容uu一、现代桥梁施工力学的基本概念uu二、大跨度PC连续梁桥施工力学uu三、连续梁桥悬臂施工仿真计算uu四、实例介绍uu五、仿真计算的关键点第1页/共28页一、现代桥梁施工力学的基本概念 施工力学是结合施工工艺，研究几何形状和内部参数随时间变异结构的力学特性与规律。第2页/共28页1、土木工程施工力学效应可分为三种（1）时效 时间因素时间因素（2）路效 应力路径应力路径（3）不计上诸因素 几何或边界时变的几何或边界时变的内力重分布效应内力重分布效应第3页/共28页第三种施工力学效应简例设计内力悬浇内力结构简图第4页/共28页2、大跨度PC连续梁桥的施工工艺特点 自架设悬臂体系施工方法3
2、连续梁桥施工过程中的结构体系T型刚构 墩梁固结成墩梁固结成T T型型 连续刚构梁 上部结构为连续梁，墩梁固结上部结构为连续梁，墩梁固结连续梁 墩梁铰接墩梁铰接第5页/共28页T T T T 构构构构悬臂悬臂悬臂悬臂边跨边跨边跨边跨合拢合拢合拢合拢落梁落梁落梁落梁中跨中跨中跨中跨合拢合拢合拢合拢第6页/共28页斜拉桥自架设悬臂施工示意图斜拉桥自架设悬臂施工示意图第7页/共28页大跨度大跨度PCPC连续梁桥现场施工图连续梁桥现场施工图第8页/共28页 大跨度PC连续梁桥的施工比T型刚构和连续刚构桥要复杂：1、悬臂浇筑节段形成主梁的过程2、体系转换体系转换和拆除临时固结拆除临时固结落梁的过程，即由
3、对称的单“T”静定结构转变为超静定结构。3、梁体结构产生较为复杂的内力和位移变化。第9页/共28页二、大跨度PC连续梁桥施工力学根据连续梁桥施工及其力学特点，分为：uu1、空间域的施工力学uu2、时间域的施工力学第10页/共28页1、空间域的施工力学分析根据桥梁模型几何变化的特点，分为三种施工过程的力学仿真分析：（1）悬臂浇注阶段（2）合拢阶段（3）落梁阶段第11页/共28页（1）悬臂浇注施工力学分析第12页/共28页（2）合拢施工力学分析a、桥梁合拢施工后，结构成为超静定体系 b、预应力荷载、砼收缩徐变将产生赘余力，即所谓的二次内力矩。综合力矩综合力矩 初预矩初预矩+二次内力矩二次内力矩c、
4、荷载对应的几何模型是静定结构还是超静定结构。第13页/共28页（3）落梁施工力学分析主墩墩顶的临时固结拆除，致使桥梁结构的边主墩墩顶的临时固结拆除，致使桥梁结构的边界约束变化（固结约束转为铰结约束），所产生界约束变化（固结约束转为铰结约束），所产生的结构状态的改变量。的结构状态的改变量。弯矩分配法弯矩分配法：利用中跨、边跨的劲度利用中跨、边跨的劲度系数和传递系数计算落梁引起的内力重分布。系数和传递系数计算落梁引起的内力重分布。第14页/共28页 分析桥梁施工材料性能的时间变化效应和预应力荷载随时间的变化效应。（1）弹性模量（2）徐变 受荷龄期短受荷龄期短（3）预应力损失 全过程损失全过程损失2
5、时间域的施工力学分析第15页/共28页三、连续梁桥悬臂施工仿真计算uu1、施工力学仿真计算流程uu2、仿真计算的关键技术第16页/共28页1、施工力学仿真计算流程 兼合考虑桥梁悬臂施工的空间和时间效应，其计算流程有七项因素：(1)挂篮(支架)行走 (2)块件重量 (3)预应力张拉 (4)预应力损失 (5)损失卸载效应 (6)混凝土收缩 (7)混凝土徐变。第17页/共28页大跨度大跨度PCPC连续梁桥施工力学仿真计算流程图连续梁桥施工力学仿真计算流程图第18页/共28页2、ANSYS仿真计算的关键技术（1）预应力钢筋混凝土有限元的实现（2）梁体节段施工的单元累计第19页/共28页（1）预应力钢
6、筋混凝土有限元的实现 a、桥梁预应力混凝土有限元的特点桥梁实体板梁是长厚比很大的薄板，横截面划桥梁实体板梁是长厚比很大的薄板，横截面划分稍密，纵向节点将几何级数增加。分稍密，纵向节点将几何级数增加。b、组合式RC有限元 借鉴节点耦合理论，根据有限元法分片插值的借鉴节点耦合理论，根据有限元法分片插值的基本思想，将基本思想，将PCPC体元内预应力筋作为空间杆单元，体元内预应力筋作为空间杆单元，预应力筋和混凝土的相互作用通过杆单元的节点力预应力筋和混凝土的相互作用通过杆单元的节点力综合表现综合表现 。第20页/共28页第21页/共28页四、实例介绍 某京杭运河特大桥为某京杭运河特大桥为8080140
7、14080m80m三跨预应力混凝土变截面连续梁桥三跨预应力混凝土变截面连续梁桥 ，共，共1919个悬臂块，个悬臂块，8383个施工阶段。个施工阶段。第22页/共28页悬臂混凝土浇注、预应力筋张拉的挠度效应第23页/共28页边、中跨合拢引起的梁体挠度效应比较边、中跨合拢引起的梁体挠度效应比较 第24页/共28页落梁施工引起梁体挠度效应比较落梁施工引起梁体挠度效应比较 第25页/共28页五、仿真计算的关键点1、材料参数的选取混凝土弹模：至少需提供28d的实测弹模 徐变系数：一般误差在20 预应力损失系数：设计规范孔道摩阻系数过低，需提高1.52.0倍。第26页/共28页2、施工结构力学分析（1）落梁施工的内力重分布效应计算比较困难。落梁施工阶段的位移应在理论计算值的基础上考虑在支座处10mm的下沉。（2）对超长索张拉计算时，估计偏高在15的范围内。第27页/共28页谢谢！第28页/共28页
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