悬臂浇筑施工钢筋混凝土拱桥合理跨径范围研究及设计优化

摘要

随着桥梁建造技术的发展，拱桥施工方法也在逐步发展。目前国内大跨径钢筋混凝土拱桥主要采用劲性骨架法和悬臂拼装法进行施工，最近几年悬臂浇筑法才得到实践应用。但悬臂浇筑法施工时，在拱桥跨径达到一定数值时，其跨中附近的临时扣索拉力会非常大，对拉索、临时塔架及锚碇的要求变得很高，造成造价大幅上升，因此这种方法存在一个适用的跨径范围。
　　本文对悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥进行研究，在现阶段常用的材料和结构的基础上探讨悬臂浇筑法修建混凝土拱桥的合理跨径范围，并对其进行设计的优化探讨。主要研究内容如下:
　　①悬臂浇筑法修建混凝土拱桥的合理跨径范围研究
　　对采用悬臂浇筑法建造的钢筋混凝土拱桥进行调研，统计分析其跨径分布情况;并通过计算分析220m、260m、300m、350m、400m跨径的悬臂浇筑过程中拱圈的受力情况，研究在采用现有常用材料条件下使用该法的理论跨径范围;其次，在理论跨径范围内，将其与220m、260m、300m跨径的采用悬臂浇筑与劲性骨架组合法施工的钢筋混凝土拱桥进行对比，比较两种方法的临时拉索、临时塔架及锚碇的材料用量，确定一个较经济的跨径范围。从统计得到的跨径分布、理论跨径范围、经济跨径范围三个方面得到一个较明确的悬臂浇筑法施工钢筋混凝土拱桥的合理跨径范围。
　　②基于依托工程的悬臂浇筑法修建混凝土拱桥的设计优化探讨
　　以依托工程为背景，首先使拱圈保持不变，将靠近拱脚处较高的钢筋混凝土立柱更换为钢管砼立柱，将简支的混凝土主梁改变为连续主梁或柱梁固结形式，研究整个结构受力情况能否改善。对改变前后受力情况进行对比，得出拱上结构优化的可行性，比较各方案的优劣，并选出较优方案。其次使拱上结构保持不变，将箱形拱圈改为双肋形拱圈，对改变前后受力情况进行对比，比较两方案的优劣，从中选出较优方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 国内外钢筋混凝土拱桥发展概述

1．1．1 国外钢筋混凝土拱桥发展概况

1．1．2 国内钢筋混凝土拱桥发展概况

1．2 钢筋混凝土拱桥主要施工方法

1．2．1 拱架施工法

1．2．2 缆索吊装法

1．2．3 劲性骨架法

1．2．4 转体施工法

1．2．5 悬臂浇筑法

1．2．6 组合施工法

1．3 悬臂浇筑法施工钢筋混凝土拱桥的发展前景

1．4 本文主要研究内容

第二章 悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥实例及构造因素分析

2．1 国外悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥实例

2．1．1 克罗地亚Maslenica桥和Skradin桥

2．1．2 日本富士川桥

2．2 国内悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥实例分析

2．2．1 白沙沟1#桥

2．2．2 木蓬特大桥

2．3 悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥拱圈构造因素分析

2．3．1 拱截面

2．3．2 拱轴线

2．3．3 矢跨比

2．3．4 支承情况

2．4 本章小结

第三章 悬臂浇筑施工钢筋混凝土拱桥的合理跨径范围研究

3．1 采用悬臂浇筑法施工的钢筋砼拱桥跨径统计分析

3．2 合理扣索力的确定和有限元模型的建立

3．2．1 依托工程概况

3．2．2 临时扣索索力计算

3．2．3 有限元模型的建立

3．3 大跨径拱桥悬臂浇筑施工合理跨径范围静力分析

3．3．1 基于拱圈关键截面应力的合理跨径范围分析

3．3．2 基于拱圈关键截面位移的合理跨径范围分析

3．3．3 基于扣索索力的合理跨径范围分析

3．4 施工阶段稳定性分析

3．5 经济性分析

3．5．1 基于拉索与拱圈材料成本的经济性分析

3．5．2 基于临时塔架材料用量的经济性分析

3．5．3 基于锚碇材料用量的经济性分析

3．5．4 基于经济性的施工合理跨径范围分析

3．6 本章小结

第四章 悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的设计优化研究

4．1 拱上建筑结构形式分析

4．2 拱上建筑设计优化方案及建模

4．3 拱上结构优化方案对比分析

4．3．1 恒载分析

4．3．2 拱脚沉降影响分析

4．3．3 移动荷载及制动力效应分析

4．3．4 整体稳定性分析

4．3．5 汇总分析

4．4 拱圈设计优化方案及建模

4．5 拱圈优化方案对比分析

4．5．1 移动荷载及制动力效应分析

4．5．2 拱脚沉降影响分析

4．5．3 整体稳定性分析

4．5．4 汇总分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要研究成果

5．2 展望

致谢

参考文献

硕士期间发表的论文和参与的科研项目