缆索吊装施工拱桥合龙方式对主拱圈内力影响研究

摘要

国内外建造的混凝土拱桥，主拱圈施工方法大致有支架现浇法、缆索吊装法、劲性骨架法、悬臂浇筑法和转体施工法。我国自20世纪60年代起就开展缆索吊装法施工的理论分析与工程应用研究，现已在混凝土拱桥、钢拱桥、钢管混凝土拱桥中得到广泛应用，在悬索桥、斜拉桥中也有良好应用。采用缆索吊装法施工钢筋混凝土拱桥，主拱圈合龙方式有大节段合龙和设置合龙段两种合龙方式，但很少针对合龙方式对拱圈内力与变形影响开展过深入研究，缺乏对缆索吊装施工拱桥拱圈力学特征的了解。为此，本文开展如下研究工作:
　　①针对少段吊和多段吊两种节段吊装方法，基于无应力状态合龙的思想，从理论上分析两种合龙方式对主拱圈内力与变形的影响。
　　②理论研究与数值分析表明，在不考虑混凝土收缩徐变影响时，对于少段吊装的拱桥，受到扣索及悬臂曲梁自重的共同作用，最大悬臂端会发生弹性压缩变形，使合龙口长度大于合龙段无应力长度，通过降低节段高程来确保合龙口长度与合龙段无应力长度相等，同时保证悬臂端的曲率与合龙段端头的曲率一致，便能实现主拱圈的无应力合龙。
　　③对于多段吊装的拱桥，拱顶合龙段通常设置在拱顶附近，只要在主拱安装过程中控制好合龙口的长度和最大悬臂端的转角，使合龙口长度等于合龙段长度，转角位移为零，满足曲率连续，实现主拱圈的无应力合龙。针对合龙口长度与转角位移不满足无应力合龙的要求，提出了只需调整两组扣索力的控制方法，并给出了相应的索力调整影响矩阵。
　　④选取五段吊的错开峡大桥（跨径75m）和十八段吊的海马大桥（跨径180m），利用MIDAS/Civil软件计算了两种合龙方式下的成拱内力，并与主拱圈一次落架成拱在自重作用下的内力与变形进行比较，验证了文中理论推导的正确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 国内外拱桥发展概况

1．2 国内外钢筋混凝土拱桥施工工艺发展概述

1．2．1 支架施工法

1．2．2 劲性骨架法

1．2．3 悬臂施工法

1．2．4 转体施工法

1．2．5 缆索吊装法

1．3 主拱圈合龙方式对其内力影响研究现状

1．4 无应力状态法研究现状

1．4．1 研究现状

1．4．2 存在的问题

1．5 本文主要研究内容

第二章 基于无应力状态合龙的施工控制研究

2．1 无应力状态法的基本原理

2．2 扣索力计算方法

2．2．1 解析法

2．2．2 数值法

2．3 无应力状态控制法的索长计算

2．4 无应力合龙状态研究

2．5 本章小结

第三章 少段吊装主拱圈合龙方式对内力影响研究

3．1 概述

3．1．1 项目概况

3．1．2 材料参数值

3．2 少段吊装拱桥无应力合龙理论研究

3．2．1 缆索吊装法施工无应力状态控制目标

3．2．2 建立数学模型

3．2．3 利用影响矩阵法理论推导

3．3 错开峡大桥有限元分析

3．3．1 缆索吊装法施工有限元分析

3．3．2 模拟计算结果

3．3．3 基于一次落架来计算主拱圈内力及变形

3．3．4 缆索吊装法施工与一次落架结果比较

3．4 错开峡大桥主拱圈无应力合龙研究

3．4．1 利用无应力合龙理论建立有限元模型

3．4．2 模拟计算结果

3．4．3 无应力合龙与一次成桥结果比较

3．5 本章小结

第四章 多段吊装拱桥主拱圈合龙方式对内力影响研究

4．1 概述

4．1．1 项目概况

4．1．2 主要技术标准

4．1．3 材料参数值

4．1．4 主拱圈施工顺序和方法

4．2 多段吊装拱桥无应力合龙理论研究

4．3 海马大桥有限元分析

4．3．1 节段安装计算结果

4．3．2 一次成桥计算结果

4．3．3 节段安装与一次成桥计算结果比较

4．4 海马大桥无应力合龙研究

4．4．1 无应力状态合龙的扣索力确定

4．4．2 “大阶段计算”扣索索力的反算

4．4．3 模拟计算结果

4．4．4 无应力合龙与一次成桥结果比较

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文取得的主要研究成果

5．2 有待解决的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文和取得的学术成果