[01475281]超大跨径斜拉桥施工过程多因素耦合分析理论及其施工控制应用研究

斜拉桥向超大跨径发展时,结构的长大柔性化导致结构的刚度急剧下降,施工全过程计算中的多因素耦合效应影响问题成为了工程界深切关注的重要问题之一。 本项目旨在研究超大跨度斜拉桥施工全过程正装计算的理论与算法。重点研究斜拉桥施工全过程几何非线性与混凝土收缩徐变、温度影响的多因素耦合计算理论及方法、UL法和CR法的应力累加理论、斜拉桥正装计算中的特殊问题（非线性单元的施工模拟及算法）,提出一套完整分析斜拉桥施工全过程多因素耦合计算理论与方法,编制成软件,直接应用于超大跨度斜拉桥的施工分析与工程控制。 项目主要研究内容为：（1） 研究斜拉桥正装计算时基于有限位移理论的Kirchhoff应力和Green应变叠加理论,建立适合斜拉桥施工分析的梁、杆、索单元的内力叠加公式,证明CR法的理论基础,并从理论上探索CR法与UL法的关系;（2） 建立适合斜拉桥施工特点且基于UL列式的空间梁元、杆元和带刚臂分次张拉的两节点空间悬链线索元,建立结构内力与不平衡力的精确算法;（3） 研究斜拉桥混凝土收缩徐变和温度变化的规律,建立二者UL列式的虚功增量方程,推导相应的等效荷载表达式;（4） 研究求解多工况斜拉桥施工阶段非线性方程的快速迭代算法,建立求解指定荷载水平下的改进弧长法;（5） 研究基于非线性分析的斜拉桥施工控制参数的求解方法,建立各控制参数的求解策略和算法,编制施工仿真计算软件并进行实桥验证与应用工作。 课题组成员围绕相关内容开展了富有成效的研究。首先是取得了多项重要具有原创性的理论研究成果,成果已撰写成43篇学术论文发表在国内外多种重要期刊和多个国际学术会议上,其中被SCI收录2篇,EI核心版收录12篇,ISTP收录3篇。依托本项目培养了4名博士,9名硕士。主办或参与主办了5次国际学术会议并发表了相关学术论文;其次及时的将理论成果编制成专业软件并转化成应用技术,其中软件已取得了软件著作权,名称为：桥梁设计与施工控制分析系统 V1.0,登记号为：2009SR059001。最后项目研究成果已应用在多座具有重大影响的特大跨度斜拉桥的施工分析与控制过程。其中部分斜拉桥有：（1）荆岳长江公路大桥（主桥为主跨816米的双塔不对称混合梁斜拉桥,是目前在建的高难度千米级超大跨度斜拉桥之一）的施工监控研究;（2）荆州长江公路大桥（主桥为200+500+200米三跨连续双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,是目前同类桥梁中主跨亚洲第一、世界第二的超大跨度PC斜拉桥）的施工监控和营运期健康监测研究;（3）鄂黄长江公路大桥（主桥为主跨达480米的五跨连续双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,是目前同类桥梁中主跨亚洲第二、世界第三的超大跨度PC斜拉桥）的施工监控和营运期健康监测研究。 项目研究成果的应用为我国多座特大跨度斜拉桥的成功修建提供了坚实而有力的理论基础和关键应用技术,可推广应用于国内外超大跨度斜拉桥的设计和施工控制计算,具有良好的应用前景。 项目实施条件：技术实用性强,能直接应用各种类型桥梁尤其是复杂桥型如斜拉桥、悬索桥等的设计计算分析和施工控制等等。