非设计条件下混合梁斜拉桥的合龙技术研究

摘要

随着斜拉桥的跨径不断增大，桥梁结构就变得愈加复杂，桥梁施工也就愈加困难，主桥中跨合龙施工作为成桥贯通的控制性工序，会受到温度、索力、梁段线形、结构体系转化、临时荷载放置等因素影响，施工质量的优劣也会直接影响到整个结构的受力状态和使用寿命。为了保证中跨顺利合龙，使得桥梁的成桥线形和内力与设计状态完全吻合，就需对中跨合龙技术进行长期研究，本文以重庆市高家花园轨道专用桥为工程背景，采用MIDAS/Civil2015有限元软件，系统研究了混合梁斜拉桥在低温条件下的关键合龙技术。
　　本研究主要内容包括：⑴介绍了高家花园轨道专用桥全桥有限元模型的建模思路和方法，并对大桥在施工阶段的索力、主梁累积变形及主梁内力等方面进行了分析计算，得出的计算结果满足规范与设计要求，大桥施工状态正常。⑵对斜拉桥在低温条件下采用温度配切合龙法、几何控制合龙法及缝接合龙法合龙进行仿真模拟，详细对比分析以上3种合龙方式在四种低温条件下合龙对桥梁成桥状态的影响，通过对比斜拉索附加索力、主梁附加应力、主梁附加变形、主塔附加偏移及现场施工工艺优劣，初步得出了以下结论:合龙温差在20℃～10℃，宜采用缝接合龙法，合龙温差在10℃～5℃，采用缝接合龙法或几何控制合龙法均可，合龙温差在5℃以内，宜采用温度配切合龙法。⑶对合龙顶推位移量和合龙顶推力的计算方法进行了研究，初步提出基于刚性支撑连续梁法，并结合温度作用位移公式对梁体温度收缩量的计算思路，得出了斜拉桥在不同温度下梁体收缩量大小，进而确定出合龙顶推位移量。通过对影响主梁顶推的各个因素进行分析，得出了顶推力计算公式，并结合公式对斜拉桥的顶推力进行了计算，初步提出基于影响矩阵法对公式中的关键因子目标索力Tm的计算思路，得出了主梁顶推过程中的目标索力，进而确定出了顶推位移量与顶推力之间的关系。⑷对缝接合龙法的现场实施运用进行了总结分析，详细对比分析了合龙顶推位移量及顶推力实测值与理论值的差别与联系。顶推位移量实测值与理论值相差较小，验证了本文关于梁体温度收缩量计算方法的可行性。顶推力实测值与理论值变化规律偏差较大，但二者之间也有联系，实测值始终在理论值上下交替变化，并未完全脱离理论值，说明了理论值具有一定的指导作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 混合梁斜拉桥发展概况

1．1．1 国外发展概况

1．1．2 国内发展概况

1．2 混合梁斜拉桥的结构特点与受力特性

1．2．1 混合梁斜拉桥结构特点

1．2．2 混合梁斜拉桥受力特性

1．3 斜拉桥中跨合龙技术的研究现状

1．3．1 合龙技术研究的意义

1．3．2 合龙施工控制方法研究现状

1．3．3 合龙施工工艺研究现状

1．4 本文工程背景及研究内容

1．4．1 本文工程背景

1．4．2 研究内容

第二章 混合梁斜拉桥全桥空间有限元模型

2．1 高家花园轨道专用桥工程概况

2．1．1 主要技术指标

2．1．2 主梁结构

2．1．3 主塔结构

2．1．4 结构体系及坐标系

2．2 高家花园轨道专用桥有限元模型建立

2．2．1 单元节点划分

2．2．2 计算参数选取

2．2．3 施工阶段建立

2．2．4 边界条件设置

2．3 有限元模型分析计算

2．3．1 施工阶段索力分析

2．3．2 施工阶段主梁变形及预拱度设置

2．3．3 施工阶段主梁内力分析

2．3．4 施工阶段主塔偏移分析

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 温度配切合龙法

3．3 几何控制原理合龙

3．3．1 几何控制合龙法

3．3．2 缝接合龙法

3．4 几何控制原理合龙的关键因素计算

3．4．1 合龙顶推位移量计算

3．4．2 边跨支架影响分析

3．4．3 合龙顶推力计算

3．5 主梁顶推移动对结构影响

3．5．1 对索塔的影响

3．5．2 对主梁的影响

3．5．3 对斜拉索的影响

3．6 合龙顶推力实施

3．6．1 主梁纵向约束解除

3．6．2 顶推装置安装及顶推力的加载

3．7 本章小结

4．1 引言

4．2 成桥状态对比分析

4．2．1 成桥索力对比

4．2．2 成桥主梁应力对比

4．2．3 成桥主梁线形及主塔偏移对比

4．3 合龙施工工艺对比分析

4．4 缝接合龙法在高家花园轨道专用桥施工中应用

4．4．1 缝接合龙法的关键几何参数

4．4．2 合龙段施工步骤确定

4．4．3 合龙温度及吊装时机确定

4．4．4 合龙顶推力及位移量确定

4．5 主梁顶推过程监测分析

4．6 成桥状态验证

4．6．1 索力验证

4．6．2 主梁应力验证

4．6．3 成桥线形及主塔偏移验证

4．7 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果