[]秦顺全院士的ppt 无应力状态法 大跨度桥梁的设计方法.ppt
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1、,分阶段成形结构无应力状态法,秦顺全 2010年3月,跨越天堑 超越自我,1、研究背景,现代的大跨度桥梁几乎均采用分阶段成形的施工方法。,传统的分阶段施工桥梁结构分析: 假定每个施工阶段是一次成形,用荷载的增量计算内力和位移的增量,逐阶段累加 正装计算 对于斜拉桥,成桥恒载状态是预先指定的,要求由成桥状态去寻找中间施工过程 倒退分析,(1),特点:恒载施加在不断变化的结构体系上, 后续单元安装时,结构上已有变形存在!,针对一次 成形结构,增量累加,不同的施工过程产生 不同的内力和位移,桥梁规模和结构复杂程度增加, “与过程相关”方法不完全适应工程的需要: 1)施工“过程”大量增加,寻找和控制“
2、过程”难度加大 2)工程的“又好又快”建设,提出了多工序并行作业的要求,传统 方法无法实现 1989年开始研究新的方法,探求“与过程相关”的实质!,若干中间状态,成桥状态,倒拆示意,总内力和总位移与过程相关!,整体支架施工 (一次成形),节段施工,先合龙边跨,再合龙中跨,节段施工,先合龙中跨,再合龙边跨,各种施工方法成桥状态对比(I),不同的施工方法和过程,结果不同,顶推法施工,分阶段施工 多次体系转换,各种施工方法成桥状态对比(II),不完全与施工形成过程有关! 与什么有关?,如果有条件保证每个构件单元无应力时的几何参数一致, 则不同的施工方法和过程最终的内力和线形完全相同!,单元怎样安装
3、合龙单元怎样安装?,与构件单元无应力(应力释放)时的 几何参数有关!,传统的钢梁架设方法:,控制构件单元的 实际几何状态,无应力状态控制法: 1989年开始研究,1992年公开发表了第一篇论文,1993年 在武汉长江二桥施工中应用,至目前已在国内外30余座大跨度桥 上成功应用。 2009年度国家科技进步二等奖,控制桥梁构件单元的几何尺寸无应力状态控制法 ! ?,用构件单元的无应力状态量建立起桥梁建造中的过程状态与过程状态之间,过程状态和最终状态的联系? 探求与过程相关的实质!,2、无应力状态控制法基本原理,无应力状态量: 构件单元应力完全释放后的几何参数 (主要包括:长度、曲率,扭转角等),结
4、构的分析方法:,针对一次成形 !,势能平衡条件:,?,?,最终状态单元i,j的轴向变形:,为构件单元的无应力长度。,单元的应变能包括弯曲应变能和轴向应变能,轴向应变能:,特点:与坐标系的选择无关,单元无应力曲率:,单元曲率:,无应力曲率:,同样有:,用单元两端节点的位移来表示单元几何曲率:,设单元i,j端无应力时的曲率为,弯曲应变能:,分阶段成形结构新的平衡方程:,广义荷载,L0确定,与过程无关!,任意阶段的总内力和总位移 并不涉及其它施工阶段,过程相关!,单元的无应力长度和曲率,实质!,总位移 非位移增量,考虑单元的无应力状态量,内力和位移与结构成形过程无关! 首次从理论上解决了过程状态与成
5、桥状态之间的关系问题!,PN1N2N3,(1),(2),(3),(4),(5),?,?,平衡条件! 一次成形结构 L0=0,分阶段施工的桥梁结构的内力和位移由四个因素唯一确定:,外荷载 、结构体系 、 支承边界条件、单元无应力长度和曲率,无应力状态控制法原理一: 一定的外荷载、结构体系、支承边界条件、单元的无应力状态量组成的结构,其对应的结构内力和位移是唯一的,与结构的形成过程无关。,荷载变化: 单元的无应力长度和无应力曲率不变,荷载变化:,P1,P2,无应力状态量是结构本身的一个固有量 要改变单元的无应力长度和无应力曲率必须对构件单元的“外形”有实质的“物理”改变。,P1,P1,P1,P1,
6、P2,P2,P2,P2,单元的无应力长度改变: 唯一对应一个单元轴力的变化,工程实际中,单元的无应力曲率只有在安装时控制,后期难以调整。单元的无应力长度有些情况下可以在过程中调整,如斜拉桥中的调索。,无应力状态控制法原理二: 结构单元的内力和位移随着结构的加载、体 系转换和斜拉索的张拉而变化,斜拉索的无应 力长度只有人为地调整才会发生变化;当荷载 和结构体系一定时,斜拉索无应力长度的变化 必然唯一地对应一个单元索力的变化。,不同的施工过程产生不同的,与过程无关!,控制好 分阶段施工桥梁所有问题都迎刃而解了!,索力与索力的关系: 解决过程中调索的问题。,3、无应力状态控制法的工程应用 (1)预制
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