的受力分析
－理论参考轨迹的确定
第3章23.1
概述
一.大跨桥梁施工过程中的受力特点
¾对于具有高次超静定的大跨桥梁结构体系，其所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线型和结构恒载内力有着密切的联系；¾施工阶段随着大跨桥梁结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形亦随之不断发生变化。 第3章3
二.理论参考轨迹
¾通过对大跨桥梁每一施工阶段进行详尽的理论分析，可以确定结构各控制截面的控制内力、控制应力
、位移和支座反力等施工控制参数的理论计算值，这些理论值即为大跨桥梁施工过程的理论参考轨迹或期望输出值。 第3章4
¾大跨桥梁施工的理论参考轨迹是大跨桥梁从上部结构施工开始到二期恒载施工完毕这一过程中设计所期望的运行路径，是大跨桥梁施工控制实施时重要的目标文件。
¾大跨桥梁施工控制开始前必须具备，并在大跨桥梁施工过程中根据实际情况作进一步的补充和完善。
第3章
5
¾理论参考轨迹一般包含以下内容：
z 成桥时（二期恒载施工完毕）主桥线型（主梁标高）及结构的受力状态（内力和应力）；
z 每一施工阶段索的张拉力、主梁挠度、主梁标高、塔柱位移、控制截面的控制应力、立模标高或悬拚节段前端点标高等；
z 施工方法、施工顺序、施工荷载的明确规定。
第3章6
¾前进分析法；
¾倒退分析法。
二．确定理论参考轨迹的主要方法
第3章73.2成桥状态的确定一.成桥状态所包含的内容
¾结构的成桥状态是指二期恒载施加完
毕后结构所处状态，包括成桥时结构的受力状态和线形状态。
¾结构的成桥状态是桥梁施工控制的目
标态。
第3章8
¾结构受力状态包括主梁、索塔、拉索以及墩台的受力状态，取决于结构的恒载分布、拉索索力、支座反力和施工方法。¾线形状态主要指主梁的成桥标高和塔的偏位。
第3章
9
二.成桥状态的合理确定－以斜拉桥为例
¾斜拉桥结构的受力特点
z 斜拉桥是由索、塔、梁三种基本构件组合而成的缆索承重组合体系。z 斜拉索为主梁的弹性支承，并可视为结构的体外预应力索；
z 主梁可视为具有多点弹性支承的连续梁。
第3章10z 在结构尺寸、材料重量以及边界条件确定的情况下，结构恒载内力取决于斜拉索的索力大小及分布; z
结构内力特别是主梁内力可以通过斜拉索的索力进行调整，斜拉桥结构的受力优化转化为斜拉索的索力优化来确定。
固定管板式换热器第3章11¾合理成桥状态应满足的基本原则
z 索力分布较均匀，一般索越长，索
力越大（全飘浮体系中的0、1号索除外）
z 主梁弯矩控制在可行域范围之内；z 主塔弯矩控制在合理范围之内；z 边墩和辅助墩的支座反力合理。
第3章12
三.索力优化方法
¾刚性支承连续梁法
z 成桥时主梁的恒载弯曲内力和索、
梁交点处具有刚性支承的多跨连续梁的内力一致。主要适用于主、边跨对称结构。
第3章13¾零位移法
z
通过索力调整使成桥结构在恒载作用下，索梁交点位移为零。对于一次落架施工的斜拉桥，该法与刚性支承连续梁法得到相同的结果，且亦主要适用于主、边跨对称结构。因为当主、边跨不对称时，将在塔内引起很大的不平衡弯矩而失去意义。
第3章14¾无约束优化法
z 弯曲能量最小法－以结构的弯曲应
变能作为性能指标函数；
雨棚制作z 弯矩最小法－以控制截面的弯矩平
方和作为性能指标函数。
第3章15
¾有约束优化法
z 拉索用量最小法－以拉索用量（拉
力×索长）作为性能指标函数，以控制截面内力和位移限值作为约束条件。
第3章16四.成桥合理状态的确定步骤
¾结构初步布置、初拟结构尺寸；¾用弯曲能量最小法或其它合适的
方法初定成桥状态；¾索力调匀；
¾计算主梁内力包络图；
第3章17¾预应力混凝土斜拉桥的预应力设计；¾塔、梁成桥恒载弯矩可行域；¾塔、梁弯矩调整；¾
成桥状态检验。
第3章18
五.其它桥型合理成桥状态的确定
¾梁式桥－与施工方法密切相关，
预应力混凝土梁式桥的预应力索力优化；
¾拱桥－合理拱轴线；
¾悬索桥－主要确定主缆线形。
第3章
19
3.3 节段施工桥梁施工过程中的结构受力分析
一.分析模型的建立
¾结构建模与离散；¾材料及截面特性描述；¾边界条件模拟；¾
荷载模拟。
第3章
20
二.分段施工荷载
¾
结构恒载－块件重力、块件重力偏差（2％－5％）、块件不平衡荷载（一个块件差异）；
¾
施工活载－分布活载（0.5kN/m2并考虑两侧悬臂有50％的差异）、集中荷载（视具体情况而定）、动力荷载（块件重力的10－20％）；
¾
其它荷载－预应力或索力、混凝土收缩徐变、温度作用、风载。
第3章
21
三.施工过程模拟计算
应用集成¾结构的逐步形成－新单元的形成：梁
单元、索单元、带刚臂单元；¾新节点迁移和新节点坐标－；
¾预应力筋的作用－外力作用法、等效
荷载法、组合截面法；
¾结构体系转换－墩梁临时固结、主梁
合拢、梁段支承的变化；¾挂篮作用－
第3章22四.非线性因素的考虑
开关量信号¾材料非线性－一般均不考虑；¾几何非线性－拉索垂度效应、大
位移效应和梁柱效应；
¾时变非线性－混凝土收缩徐变所
高压阻尼线
引起。
第3章233.4 分段施工计算
一.计算阶段的划分
¾不同的结构计算图式（荷载作用除
外）不能划分在同一计算阶段中，亦即同一计算阶段中的结构计算简图应该在有限元模型中具有相同的节点、相同的单元以及相同的边界条件。
第3章24
¾同一结构计算图式的不同施工荷载
作用可以分成不同的计算阶段，以便确定结构形成过程中的最不利受力状态或受力演变过程。
¾计算阶段的划分必须考虑实际结构
分析的可操作性。
第3章25¾以采用前支点挂篮节段悬浇的混凝
土斜拉桥施工为例，其每一标准节段施工循环内的主要工况有：
z
移挂篮并立模－斜拉索第一次张拉－绑扎钢筋－浇1/2梁段混凝土－斜拉索第二次张拉－浇完剩下1/2梁段混凝土－养护混凝土－张拉预应力筋－锚点转换－降挂篮－斜拉索第三次张拉
第3章26
z
其计算阶段的划分：
初步分析时：移挂篮－浇筑梁段混
凝土－张拉预应力筋－张拉斜拉索；
精细分析时：移挂篮－斜拉索第
一次张拉－浇1/2梁段混凝土－斜拉索第二次张拉－浇完剩下1/2梁段混凝土－张拉预应力筋－降挂篮－斜拉索第三次张拉。
第3章27
二. 倒退分析法
¾所谓倒退分析法是由成桥状态开始，
按照与实际施工相反的顺序进行逐步倒拆计算，分析每卸除一施工阶段对剩下结构的影响，在各个阶段倒退分析出的结构位移及内力状态即为理想的施工状态。
第3章28¾斜拉桥施工过程中每一施工阶段
斜拉索的初张力（布置在本节段的斜拉索在本节段施工循环完成时的拉力大小）、主梁挠度、塔柱位移以及各关心截面的应力等施工控制参数可通过倒退分析法获得。
第3章29¾倒退分析法流程图
开始，输入成桥状态
拆除二斯恒载加挂兰至合拢位置拆除后期预应力至合拢后状态拆除合拢段混凝土至合拢前状态后退挂兰至索张拉后状态
拆除拉索至张拉前状态
拆除预应力至梁段混凝土浇筑后状态拆除梁段混凝土至立模时状态施工初态结束
对索段循环
N
Y 第3章30
¾倒拆计算中的具体处理方法
z
拆除梁单元－可采用在总刚中先保留该单元，然后作用一与之自重相等，方向相反的荷载的方法处理或者在总刚中去掉该单元而在该单元与剩余结构结合面上反向施加由该单元自重产生的内力作为节点荷载；
第3章31
z
拆除索单元－先将索单元从总刚中消失，然后用相应的索力反向作用于剩余结构；
z
移动挂篮时－采用在挂篮原支点作用位置反向施加原挂篮支点反力，在挂篮的现在支点位置施加相应
的支点反力；
第3章32z
释放预应力－采用施加一与原来的预应力大小相等、方向相反的荷载处理。
第3章33
三. 前进分析法
¾前进分析法－是采用与桥梁施工相同
的顺序，依次计算各施工阶段结构的内力和位移。¾前进分析法是对桥梁设计时有关施工
过程中结构受力变形分析计算的再现和校核。
第3章
34
汽车夜视仪
¾从理论上讲，仅根据倒退分析法即
可完全确定斜拉桥施工控制过程中的参考轨迹。但实际上，成桥结构的内力状态一般情况下很难保证与刚性支承连续梁或其它优化方法所确定的内力状态完全吻合，只有根据实际结构的配筋情况与施工方案计算得到的结果，才是成桥结构理论上的实际受力状态，而这种成桥结构的实际受力状态只有根据前进分析法才能获得。
第3章
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¾实际施工中如遇施工方案、施工荷
载或其它的计算参数与设计阶段考虑的有较大变化时，此时也只能采用前进分析法才能确定成桥状态结构的内力；
¾在时间上只能顺序的混凝土收缩徐
变对结构影响的计算在时间上是逆序的倒退分析中不便于直接考虑，也只是结合前进分析法一并考虑。
第3章36
¾每一节段施工循环内斜拉索的初张
力和立模标高的理论值也完全可以依靠前进分析法的分析过程和分析结果来确定。
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