摘 要

逐跨施工的连续梁桥在施工过程中会出现体系转换的问题，即由静定体系转换为超静定体系，由悬臂体系转换为连续梁体系。所以在设计阶段要考虑不同施工方法对梁体的内力和变形产生的影响，有时甚至需要以施工阶段的某一过程作为控制设计。因此本文运用结构力学的基本原理，围绕连续梁桥在逐跨施工过程中的内力变化和位移变化进行分析。以三跨连续梁为基本模型，先进行手工的代数式计算，再用ANSYS软件对三跨连续梁实例进行建模计算，得出逐跨施工各个过程中梁各点的弯矩值和挠度值，并将计算结果叠加，得出成桥后的弯矩图和各点挠度值。完成后将逐跨施工法得到的弯矩图与一次落架法得到的弯矩图进行对比，了解逐跨施工法对成桥内力及挠度的影响。最后计算得出三跨连续梁桥在逐跨施工条件下的恒载挠度值。

中文关键字：连续梁桥；逐跨施工；ANSYS；结构计算；线形控制

Abstract

The structure system of a concrete continuous girder bridge constructed by span by span construction method will transform in the process of the construction, that is to say, the statically determinate system will transform into the statically indeterminate system and the cantilever beam system will transform into the continuous beam system. In consequence, we should consider the influence on the internal force and the deformation of the beam in different construction method, sometimes we even need to take a certain stage of the construction as the control design. Thus this paper will use the basic principle of the structural mechanics to analyze the internal force and displacement changes in the process of step construction of the continuous girder bridge. With the three span continuous beam as the basic model, manual calculation in algebraic expression will be exerted first, and the ANSYS software will be used to set a model of a three span continuous beam engineering example to gain bending moment and deflection value of each point in the each process step construction. The calculated results will be superposed to gain the bending moment diagram and deflection value at various points of the finished bridge. After this step, bending moment diagram obtained by step construction method will be compared with the bending moment diagram obtained by the drop-frame method to illustrate influence of internal force and deflection caused by the span by span construction method. Finally, deflection value of the three span continuous girder bridge subjected to dead load will be calculated under the condition of step construction.

Keywords: continuous beam bridge；span by span construction method；ANSYS；structure analysis；bridge configuration control

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3研究现状 2

1.4本文主要工作 3

1.5本章小结 3

第二章 连续梁桥逐跨施工方法 4

2.1总述 4

2.2逐跨施工法 4

2.2.1预制节段逐跨拼装法 4

2.2.2移动支架逐孔现浇法 5

2.3本章小结 6

第三章 连续梁逐跨施工过程分析 7

3.1总述 7

3.2手算过程 7

3.2.1施工的第一阶段 8

3.2.2施工的第二阶段 8

3.2.3施工的第三阶段 10

3.2.4施工的第四阶段 12

3.3成桥弯矩 13

3.4与采用一次落架法施工得到的成桥弯矩对比 14

3.5本章小结 16

第四章 连续梁桥内力分布的其他影响因素 17

4.1影响因素 17

4.2支座位移引起的梁体弯矩 17

4.3温度变化引起的弯矩 18

4.4本章小结 20

第五章 三跨连续梁桥实例分析 21

5.1三跨连续梁实例的设计资料 21

5.2ANSYS模型的建立 21

5.2.1施工的第一阶段 21

5.2.2施工的第二阶段 23

5.2.3施工的第三阶段 25

5.2.4施工的第四阶段 27

5.3手算结构与电算结果对比 29

5.4本章小结 32

第六章 三跨连续梁桥的挠度 33

6.1综述 33

6.2三跨连续梁的恒载挠度计算 33

6.3本章小结 37

第七章 结论与展望 38

7.1本文结论 38

7.2本文展望 38

参考文献 40

致谢 41

第一章 绪论

1.1研究背景

梁桥的结构形式有简支体系，悬臂体系和连续体系，其中连续梁桥是桥梁结构中运用最普遍的一种形式。相较于简支梁桥，连续梁桥具有接缝少、结构刚度大、抗震能力强和行车平顺舒适等优点，因此常常在桥型方案比选中获胜。同时连续梁桥在荷载作用下，支座产生的负弯矩起到了抵消跨中正弯矩的作用，可以使得梁的受力状态变得合理，减少梁的跨中挠度，由此可以减小梁高，增大跨径。随着预应力技术的成熟，混凝土的力学性能得到了充分发挥，梁的承载能力得到了极大提高，所以预应力混凝土连续梁桥这种结构形式被越来越广泛地应用于工程之中。

连续梁桥的施工方法有很多，有支架现浇施工、悬臂施工（包括悬臂浇筑和悬臂拼装）、逐孔架设施工、移动模架施工和顶推施工等。其中逐孔架设施工是连续施工方法的一种，可分为逐孔装配、逐孔现场浇筑和逐孔架设。逐跨施工法又可分为逐跨预制安装和逐跨移模现浇。逐跨预制安装时，先架好支架和模板，对预制构件施加预应力，在支架上逐跨拼装水泥混凝土梁体预制件，完成一段后使支架及模板沿着梁桥轴向同一方向移动，开始进行下一段的施工。逐跨移模现浇同理，在模板内现浇水泥混凝土，当混凝土达到规定强度时施加预应力，完成后再进行下一梁段的施工。本文计算的实例为逐跨施工的三跨预应力连续箱梁。

1.2研究意义

连续梁桥因为逐跨施工方法的特殊性，在施工过程中会出现体系转换的问题，即由施工初期的静定体系转换为施工中后期的超静定体系，由悬臂体系转换为连续梁体系。所以在设计阶段要考虑逐跨施工中不同施工阶段对梁体的内力和变形产生的影响，有时甚至需要以施工阶段的某一过程作为承载力控制设计和挠度控制设计。因此，对于采用逐跨施工方法施工的连续梁桥，其设计阶段和施工阶段是密不可分的，研究其施工过程可以掌握在不同施工阶段时梁体的内力变化和挠度变化，由此能让设计人员在设计时更精准地掌握连续梁桥的设计控制因素。而施工方法的选择也应符合设计的要求，形成设计与施工相互制约、相互进步的关系。逐跨施工过程中，除了因为自重的增加会改变梁体的内力分布和挠曲线外，施加在连续梁上的预加力、支座位移、温度变化、混凝土徐变和收缩也会对连续梁的变形产生影响，又因为两跨及以上的连续梁为超静定结构，当超静定结构的变形受到多余约束的作用时，结构截面会因此产生各种次应力。研究表明，采用逐跨施工的两跨以上的连续梁桥，在施工过程中，每架设一跨又会形成带悬臂的连续超静定体系，此时上述各因素产生的次应力会改变分布状态。由于施工条件的制约，不可能对桥梁施工的各个阶段进行实时监控，所以桥梁施工阶段的数值模拟就具有重要意义，正确的模拟既能在理论上分析桥梁施工阶段的内力状况,又能给工程设计与施工提供参考^[2]。本文研究混凝土连续梁桥的逐跨施工过程，对以后的桥梁设计建模大有益处。

1.3研究现状

1963年林同炎老师提出了概念清晰、便于计算的荷载平衡法，这是继弹性应力法和极限强度法之后第三种用来设计预应力混凝土结构的方法。