钢管混凝土拱桥拱肋安装控制研究及管内混凝土灌注分析

摘要

近年来，钢管混凝土拱桥以其优越的力学性能和简便的施工优点，在我国得到了迅速发展。随着跨度日益增大，其施工问题也愈显突出，而拱肋安装和管内混凝土灌注又是钢管混凝土拱桥施工的重中之重。因此，为了确保同类桥梁的安全与正常使用，有必要对拱肋安装控制及管内混凝土灌注问题开展研究。
　　本文以贵州香火岩特大桥为工程背景，对拱肋安装控制及管内混凝土灌注问题进行了研究探讨，主要内容和成果如下:
　　1.通过ANSYS模拟分析拱肋拼装施工过程，研究拱肋安装线形控制方法及拱肋合拢前线形调整方法。研究表明，以制造线形为施工控制线形，对拱肋进行悬臂拼装，在合拢前采用影响矩阵调值法对索力进行一次调整，即可使拱肋的成拱线形逼近于设计目标线形。
　　2.通过Midas/Civil双单元法模拟分析管内混凝土灌注施工过程，对比研究计算理论值与施工监测值的差异。研究表明，采用双单元法模拟管内混凝土灌注可行，及管内混凝土灌注方案合理。
　　3.通过Midas/Civil双单元法模拟分析8种不同的管内混凝土灌注顺序，研究不同灌注顺序对拱肋结构应力、变形和稳定性的影响，分析表明:
　　（1）拱肋拱脚截面处钢管应力和拱顶截面处变形可作为评价灌注顺序优劣的指标。
　　（2）先灌注下弦管后灌注上弦管的灌注顺序较为合理。
　　(3)按依托工程实际灌注顺序施工时，拱肋应力、变形均较小，且稳定性较好，因此实际灌注顺序较合理。
　　本文对拱肋安装控制及管内混凝土灌注问题进行了研究探讨，为今后类似工程施工及设计提供了宝贵的经验，同时也为施工安全提供了保障，因此本文研究具有一定的实际意义和理论价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢管混凝土拱桥发展概况

1．2 钢管混凝土拱桥施工技术现状

1．2．1 拱肋安装施工技术

1．2．2 管内混凝土灌注施工技术

1．3 依托工程及主要研究内容

1．3．1 依托工程概况

1．3．2 主要研究内容

第二章 钢管混凝土拱肋理论研究

2．1 钢管混凝土拱肋工作机理与受力性能

2．1．1 钢管混凝土基本工作机理

2．1．2 钢管混凝土结构受力特性

2．2 钢管混凝土拱肋计算方法和数值模拟

2．2．1 换算截面法和换算单元模型

2．2．2 刚度叠加法和双单元模型

2．2．3 统一理论法和整体式模型

第三章 钢管混凝土拱桥拱肋安装线形分析

3．1 拱肋安装线形计算方法

3．1．1 前进分析法

3．1．2 倒退分析法

3．1．3 无应力状态法

3．2 拱肋线形控制

3．2．1 预拱度设置方法

3．2．2 施工线形控制方法

3．3 香火岩特大桥拱肋施工线形分析

3．3．1 模型简化

3．3．2 有限元模型分析

3．3．3 合拢前线形调整

3．4 本章小结

第四章 管内混凝土灌注仿真分析及施工监测对比

4．1 管内混凝土灌注施工工艺

4．1．1 管内混凝土泵送灌注施工方法

4．1．2 管内混凝土泵送灌注施工技术要点

4．2 香火岩特大桥拱肋仿真模拟

4．2．1 主要材料及截面特性

4．2．2 计算假定及整体模型

4．3 应力计算分析与施工监测

4．3．1 应力监测截面与测点布置

4．3．2 应力理论值与实测值对比分析

4．4 变形计算分析与施工监测

4．4．1 变形监测截面与测点布置

4．4．2 变形理论值与实测值对比分析

4．5 本章小结

第五章 钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注顺序优化研究

5．1 建立有限元模型

5．2 管内混凝土灌注顺序分析

5．2．1 灌注顺序对拱肋应力影响分析

5．2．2 灌注顺序对拱肋变形影响分析

5．2．3 灌注顺序对施工稳定性影响分析

5．3 分析结果及结论

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论文及参与的项目