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预应力混凝土连续刚构桥是目前桥梁工程中应用最广泛的桥型之一,通常采用平衡悬臂方法施工,施工过程中结构状态不断变化,为保证正常合拢及成桥线形、应力符合设计要求,需要对施工过程中的挠度变形、应力和稳定性进行预测和控制。因此严格按照各施工阶段的实际情况对桥梁施工过程进行仿真分析,正确计算出分段施工过程中结构受力和变形的理想状态显得尤为重要。 本文首先介绍了大跨径桥梁施工控制的内容和方法,分析对比了模拟桥梁施工过程的正装法、倒装法、无应力法、倒装法与正装法的联合应用以及基于迭代方法的正装法等施工控制计算方法,认为对连续刚构桥采用正装法计算工作量小,适应于人们习惯的正向思维,如果采用基于迭代的正装计算方法,对理论模型中的初始标高做适当修正,计算精度将足以满足工程要求。 然后结合内蒙古黑沟特大桥的设计和施工过程控制,采用大型桥梁专用有限元软件MIDAS/Civil建立仿真模型,基于迭代正装法对黑沟特大桥的施工控制进行了仿真分析,在仿真分析中,考虑了混凝土的收缩徐变、钢筋的预应力损失和体系转换过程中边界条件变化等因素;通过三次迭代计算,得倒了各施工阶段的应力和挠度变化值,并将MIDAS/Civil采用迭代正装法的计算结果、MIDAS/Civil采用一般正装法的计算结果、GQJS计算结果及实测值进行了比较分析,为施工控制提供了理论依据;然后根据计算结果,采用MIDAS/Civil提供的可视化功能,给出了全桥施工过程动画演示,包括施工过程中的线形、应力变化动画演示和某个施工阶段混凝土浇注,钢束张拉等工况下位移及应力变化的动画演示。 在上述工作的基础上,本文对黑沟特大桥的抗风性能以及桥墩的P-Δ效应(重力二阶效应)进行了仿真分析。先后采用阵风荷载和简化的动力风荷载对黑沟特大桥施工阶段的典型工况进行了抗风分析,结果表明对于刚性较大的大跨径连续刚构桥,采用阵风荷载进行施工阶段的抗风分析切实可行,结果合理。风荷载作用下桥墩P—△效应会引起墩顶位移和墩底拉压应力增加,但影响较小;对于同类型桥梁,如果墩高更高或横向力更大,应考虑P—△效应的影响。