双壁钢围堰结构力学行为分析与应力监测

摘要

随着国家基础设施建设的推进，跨越江河的大型桥梁越来越多。为了实现水下墩身的施工，需要采用围堰作为挡水结构。在各种围堰之中，双壁钢围堰是深水施工普遍采用的。但是，近些年桥梁建设领域曾发生过与钢围堰相关的工程事故，导致较大的人员伤亡和财产损失。为了保障双壁钢围堰的安全，对其进行结构力学行为分析与应力监测研究具有重要意义。
　　本文依托万州长江公路三桥工程，进行了双壁钢围堰结构力学行为分析与应力监测研究。本文的主要研究工作:
　　①根据双壁钢围堰的施工流程，对双壁钢围堰的主要分析工况进行划分，指出了抗浮稳定性分析和结构内力分析的重要性。通过对比总结结构内力分析方法，指出了实用分析方法的局限性和适用范围，并指出了有限元分析方法在双壁钢围堰结构分析中的合理性。
　　②建立实用简化模型，对万州长江公路三桥双壁钢围堰拼接施工过程进行控制性分析，得到了施工过程夹壁内外水头差的合理控制值。
　　③对钢板-混凝土界面粘结强度提出了合理假设，并建立封底混凝土有限元模型，分析了万州长江公路三桥双壁钢围堰抗浮稳定性。
　　④建立双壁钢围堰有限元模型，考虑结构自重、静水压力、流水压力以及波浪力，分析了万州长江公路三桥双壁钢围堰在堰内抽水后的结构强度、刚度、稳定性。
　　⑤进行了应力监测方案布置，采用自动化数据采集系统对万州长江公路三桥双壁钢围堰主要工况下的结构应力进行了监测，对比分析应力实测值与理论值，验证了有限元理论分析方法的合理性，并对钢围堰结构安全评判提供了依据。
　　本文研究内容对双壁钢围堰结构分析与应力监测有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢围堰在桥梁建设中的发展

1．2 国内外研究现状

1．3 依托工程概况

1．3．1 桥梁概况

1．3．2 地质与水文概况

1．3．3 钢围堰设计概况

1．4 本文主要研究内容

第二章 双壁钢围堰结构力学行为分析方法

2．1 结构主要构造与施工流程

2．1．1 结构主要构造

2．1．2 施工流程

2．2 主要分析工况

2．2．1 拼接施工工况

2．2．2 堰内抽水后工况

2．3 主要分析内容

2．4 分析方法

2．4．1 抗浮分析方法

2．4．2 结构内力分析方法

2．5 本章小结

第三章 依托工程双壁钢围堰结构力学行为分析

3．1 哑铃型钢围堰拼接施工工况内力分析

3．1．1 平撑内力计算

3．1．2 平撑稳定性分析

3．1．3 许用最大水头差计算

3．1．4 实际最大水头差控制

3．2 哑铃型钢围堰堰内抽水后抗浮分析

3．2．1 最不利工况

3．2．2 围堰内壁板接触面剪切破坏控制分析

3．2．3 钢护简外壁接触面剪切破坏控制分析

3．2．4 桩基受拉破坏控制分析

3．2．5 封底混凝土材料弯曲破坏控制分析

3．2．6 抗浮分析结果

3．3 圆形钢围堰堰内抽水后内力分析

3．3．1 最不利工况

3．3．2 有限元模型建立

3．3．3 有限元分析结果

3．4 哑铃型钢围堰堰内抽水后内力分析

3．4．1 最不利工况

3．4．2 有限元模型建立

3．4．3 有限元分析结果

3．5 本章小结

第四章 依托工程双壁钢围堰应力监测方案布置

4．1 应力监测原理

4．2 应变计与数据采集系统

4．3 圆形钢围堰应力监测方案布置

4．3．1 应力测点布置

4．3．2 应力预警值设置

4．4 哑铃型钢围堰应力监测方案布置

4．4．1 应力测点布置

4．4．2 应力预警值设置

4．5 本章小结

第五章 依托工程双壁钢围堰应力监测结果分析

5．1 圆形钢围堰使用过程应力监测结果分析

5．1．1 应力监测频率

5．1．2 监测期间水位变化

5．1．3 应力监测结果分析

5．2 哑铃型钢围堰抽水过程应力监测结果分析

5．2．1 应力监测频率

5．2．2 监测期间水位变化

5．2．3 应力监测结果分析

5．3 本章小结

第六章 总结

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果