摘 要

斜拉桥在目前是应用广泛的桥型。并且近年来基础建设大力发展，大跨度桥梁广泛建造，斜拉桥也得到了广泛的关注。为此我们很有必要研究其力学相应分析和施工状态的受力。对于前期设计阶段，为了方便通常将设计计算工作分成受力状态确定和施工过程受力两部分。本文重点研究施工阶段。明确成桥的准确性与合理性，研究在建设桥梁的过程中各个阶段的受力情况，同时也能保证桥梁的施工质量和安全。同时提出一些对施工合理的建议。这是对于桥梁建设的一个重要环节。

本文首先介绍了什么是斜拉桥，斜拉桥有哪些种类以及在施工过程中的计算方法。接下来以汉江三桥主桥为工程背景，介绍其结构，运用结构工程分析软件MIDAS进行施工阶段分析，研究其受力情况，并给出自己的建议。

通过正装分析法，模型观察，具体分析了汉江三桥的拉力，压力，轴力，弯矩，位移等。得出一系列结论。并根据受力情况在施工过程中提出有关于施工的改进建议。具体包括主梁支架施工，塔柱施工，张拉索等。

关键词:大跨度斜拉桥；施工控制；合理成桥状态；正装分析

Abstract

The cable-stayed bridge is widely used at present. And in recent years, the construction of infrastructure has been greatly developed, and long-span bridges have been widely constructed. Cable-stayed bridges have also received extensive attention. Therefore, it is necessary to study the corresponding analysis of mechanics and the force of construction. For the preliminary design stage, in order to facilitate the design calculation work is usually divided into two parts: the stress state determination and the construction process stress. This paper focuses on the construction stage. Make clear the accuracy and rationality of the completed bridge, study the stress situation in each stage of the construction of the bridge, and also ensure the construction quality and safety of the bridge. At the same time, make some reasonable suggestions for construction. This is an important link for bridge construction.

First of all, this paper introduces what kind of cable-stayed bridge, cable-stayed bridge and what kind of calculation method in the construction process. Next to the Hanjiang River Bridge Bridge as the engineering background, introduces its structure, the use of structural engineering analysis software MIDAS analysis of construction stage, study the stress situation, and give their own suggestions.

The model was observed by forward analysis method, analyzes the Hanjiang River Bridge of tension, pressure, axial force, bending moment, displacement etc.. Draw a series of conclusions. And according to the force situation, the construction process is put forward about the construction improvement suggestions. Including the main girder bracket construction, tower construction, pull cable etc..

Key Words: The long span cable-stayed bridge， The control of construction，Reasonable completed bridge state，The positive sequence installation

目录

Abstract 4

第一章绪论 9

1.1斜拉桥概述 9

1.1.1斜拉桥的种类 9

1.1.2斜拉桥的受力特点 9

1.2斜拉桥施工仿真计算常用方法 10

1.3斜拉桥在施工中注意问题 11

1.4研究意义 11

第二章汉江三桥介绍 12

2.1桥梁概况 13

2.1.1主桥结构概况 13

2.1.2斜拉索 14

2.1.3桥梁结构体系 17

2.2主要技术标准 17

第三章有限元模型 18

3.1有限元模型的建立 19

3.1.1材料 19

3.1.2截面 19

3.1.3节点的建立 21

3.1.4单元的建立 21

3.1.5定义施工阶段 22

3.1.6定义结构组 26

3.1.7定义并构建边界，支撑条件 27

3.1.8预应力钢束的输入 28

3.2荷载及荷载组的定义 33

第四章施工过程中斜拉桥的力学响应分析 34

4.1主梁结果分析： 35

4.1.1轴力 35

4.1.2剪力 36

4.1.3弯矩 37

4.1.4应力 37

4.1.5挠度 39

4.2索塔 41

4.2.1偏移结果 41

结论 44

致谢 47

第一章绪论

1.1斜拉桥概述

1.1.1斜拉桥的种类

斜拉桥主要依靠塔和梁承重，并且借助斜拉索的作用[1]，以弹性支承的形式将梁悬挂于塔上。“由于主梁有混凝土梁、钢梁、组合梁等，塔有钢塔、混凝土塔等以及不同形式的拉索，它们组合和相互变换，可以构成各种各样、各具特点的桥型。一般来说，根据桥梁孔跨布局，拉索安放，主梁材质，结构体系等进行命名分类[2]”。

1. 按照孔跨布局

（1）双塔三跨式：主跨跨径较大，一般适用于较大的横跨如大海峡、宽河流或山谷等。

两个边跨中可以根据地形地址质水文条件与结构受力的需要布置或多或少的中间辅助墩。主跨径与边跨也根据梁材质不同有不同的比例系数。

1. 独塔双跨式：主孔跨径大多数小于二塔三跨结构，大都用于连接城市道路和中小河流。此桥型造型新颖，因而采用也较为广泛。

2．按拉锁安放分类

“按索面横向布置可分为单索面体系、双索面体系和空间倾斜索面体系[3]”。每一种索面都有其特点。也有着不同的意义。“斜拉索在立面的布置方式常用有辐射形、竖琴形和扇形这三种基本形式[3]”。

3．按主梁材料分

（1）刚构体系钢主梁

（2）预应力混凝土主梁

（3）叠合梁

（4）钢与混凝土混合梁等体系

4．按结构体系分

(1)飘浮体系

（2)半漂浮体系

(3)塔梁固结体系

（4)刚构体系

1.1.2斜拉桥的受力特点

斜拉桥受桥面压力作用。拉力力作用于支撑系统。加劲梁形成桥面体系。索形成支撑体系。斜拉桥的主梁是一个弹性支承连续梁。这将对学习有很大的帮助。由此指出，索力产生的水平力对主梁产生预应力，同时也增加了主梁的抗裂性能。把每个钢捆看成一个桥墩。他们负责拉的紧张局势对角塔，然后到基础上，所以电缆需要承担很大的拉力。巨大的压力由塔梁承担。同时，由于拉索的初始力是预先可调的，主梁在加载前必须先张拉。在施工期间，设计者可以对拉索施加一定的预应力。为了使塔架和梁的恒弯矩达到最小值。预拉力应先给主梁施加初始支撑力，主梁应力状态更均匀，应适当提高拉索的刚度。有可能考虑使用先进的电线材料，以使电缆更刚性[5]。荷载在斜拉桥内传递，索两端分别锚固在主梁和桥塔上，大部分荷载由桥塔承载。由于土与塔之间的刚性连接，荷载传递到基础。此时主梁在斜拉索的作用下，可以看作是斜拉梁，而每一点的支撑都是具有多跨弹性支承的连续梁。在这一点上的力模型是简单的。主梁的弯矩大大减小，梁的尺寸相应减小。同时，减小了结构本身的重量，大大提高了桥梁的跨越能力。这也使得斜拉桥在大跨度桥梁中占有一席之地。当然，只有当缆绳总是拉紧时才能充分发挥作用。

1.2斜拉桥施工仿真计算常用方法

结构体系和荷载状态不断变化，使得斜拉桥结构内力和线形在施工阶段不断发生变化。斜拉桥的设计计算不仅需要对已完成的桥梁状况进行理论计算，而且必须对现场施工过程进行模拟，以便对斜拉桥各部分进行详细的分析和验算。通过对已完成的桥梁阶段的分析，可以得到索的结构、截面和张力等必要的数据。对于斜拉桥索力各施工阶段的索，主梁挠度、索塔位移与理论值的施工控制参数的内力和应力，对秩序的建构作出了明确的规定，并进行有效的管理和控制施工过程中的[6]。由于施工方法的不同，施工阶段会产生不利的影响，因此斜拉桥的设计应在施工阶段进行。

斜拉桥的施工控制分析各种方法的结构，结合施工控制的具体需求，可以总结出了分析和方法落后，一个倒拆迭代法和无应力状态控制法[5]”。

1.3斜拉桥在施工中注意问题

1、首先，整个工程建设属于高空施工工作，如主塔施工、斜拉施工、悬臂浇筑施工等，都比较危险。完整的施工组织设计应在施工前完成并经工程师批准。

2、主塔的施工，主要的看主塔横截面大小。对于不同的截面宽度来说要采取相应的方法，否则存在一定隐患。小跨度桥梁一般高度可用于滚动建设，而在模板施工的主要危险是拆卸模板的提升，以及安全护栏施工操作人员设置。大跨度斜拉桥主梁一般采用钢箱梁和钢桁梁-钢-混凝土组合梁两种形式。因此，使用吊篮的机会很少，一般采用桥式起重机。由于跨度增加，桥塔必须高，并且由于索角度的限制。因此，超高海拔建设不可避免。跨度大，塔高，超长拉索施工。斜拉索超长超重。上部结构重，下部桩基础深，因此引进超长大直径桩基础施工[7]。

3、悬臂施工的风险源较多。挂篮安装定位、挂篮力和背锚、对称对称浇注、挂篮移动、挂篮拆除等，必须制定相应的安全技术措施。谈对称浇筑问题：看到偏心力矩设计是多的。

4应建立应力监测的长期监测系统。定期的健康检查和桥梁安全评估是必不可少的。

5施工主要危险源：在超长大直径桩的钻井过程中，发生了跌落、钻孔、粘贴、钢筋笼上浮、可能的水平台等事故。有过河的危险。二是围堰或套管施工的危险性。建筑结构风险。液压爬模的最佳使用（高度在80m，没有限制，因为多爬模成交量远远大于模具，只有轻微的一次性投资较大，但十分安全方便，只要做）高空作业和封闭的上下通道，应该不会有太大的风险。同时，需要采取高空防风措施。多重检查避免个人计算错误。钢箱、横梁等部件的运输和吊装检查船舶驳船的稳定性，评估其抵御风暴的能力。甲板起重机严格按照说明书操作。

6根据索的长度，确定是否使用软牵引或硬牵引，并确定是否在塔的端部的张力或张力结束，以确保施工的安全性。专用索吊装装置保险，避免索损坏，砸坏梁。

1.4研究意义

斜拉桥在桥梁中占有越来越高的位置，未来交通的发展属于大跨径桥梁。斜拉桥在大跨度桥梁中具有良好的应用潜力。在斜拉桥施工过程中，也越来越需要规范化、专业化和质量化。因此，研究斜拉桥施工过程中的受力分析具有重要意义。建筑业越来越讲究精致美丽。精致是技术活，需要专业知识去做，同时也要有美感，使建筑与环境成为一个有机整体。建筑美学、环境因素将成为斜拉桥施工的重要指标。斜拉桥是一种高阶超静定结构。因此，对桥梁的规范要求是严格的。当桥梁线形偏离设计值时，桥的内力值偏离设计值。由于受多种外部因素影响，桥塔、斜拉索和主梁之间的刚度差异较大，整个桥梁的变形和受力关系复杂。因此，我们不能忽视这些因素。

在过去的理论计算中，可以计算出许多在施工阶段的内力和变形，虽然可以使用各种计算方法。例如，徐变系数、施工温度、弹性模量、临时荷载等参数的变化对混凝土的收缩，会有较大的差异，如果结构不调整这些参数会导致线性梁浇筑过程变化的积累，导致严重的后果，将不可避免地导致标高偏差在斜拉桥施工模拟很难正确运行，产生偏差，甚至对内力与设计值偏差，为了避免或减少这些因素的干扰，需要找到更好的方法。对斜拉桥施工往往会适得其反。随着科学技术的发展，斜拉桥的受力性能分析和施工控制保证了斜拉桥的施工质量，越来越多的先进方法应用于施工计算中。每个悬臂阶段，其形状和内力的预期，我们可以提前通过模拟，通过先进的监测手段，变革的力量和对监测和预测合理的各阶段的几何结构，更好地为基础的斜拉桥仿真模拟[8]。二者相辅相成，使斜拉桥在施工中的准确性得到保证，并且随着斜拉桥的不断发展，跨度越大，其在现代斜拉桥施工中的作用就越明显。建筑美学、环境因素将成为斜拉桥施工中应注意的问题。

第二章汉江三桥介绍

2.1桥梁概况

2.1.1主桥结构概况

1.南线起点桩号为SK25 000，终点桩号SK26 893.093，S线长度为1.893km。西段起点桩号为WK24 600，终点桩号为WK31 170，W线长度为6.57，路线总长8.463，桥梁总长4343.5m。其中汉江三桥桥垮布置为（63 2*100 63）m连续箱梁 （23*50）米连续箱梁 （128.5 310 128.5）米斜拉桥 （22*50）米连续箱梁 （3*50）米钢箱梁。