混凝土拱桥缆索吊装施工的成桥线形控制研究

摘要

拱桥，作为最古老的基本桥型，到现在已经有三千多年历史。而钢筋混凝土箱型拱桥，由于造型宏伟，造价经济，在桥梁工程中得到了广泛应用。无支架缆索吊装施工方法是目前该类型桥梁施工方法中应用最为广泛的一种，由于使用该方法施工过程中桥梁存在结构体系的变化，使桥梁结构在施工过程中和成桥阶段结构内力和位移变得较为复杂。为了使桥梁结构成桥状态下，内力与线性满足设计要求，对其进行施工监控是十分必要的。
　　本文对目前国内外大跨径混凝土拱桥的发展及其现状介绍，总结了现行大跨径混凝土拱桥的施工方法，并详细阐述了无支架缆索吊装施工的施工特点以及吊装系统的组成。在此基础上进一步阐述了在混凝土拱桥吊装过程中施工控制要点及其必要性。进而介绍了在对支架缆索吊装施混凝土拱桥施工监控中应涉及到的主要方面及内容，总结了现有混凝土拱桥缆索吊装施工中扣索索力及其线形计算方法，并对缆索吊装拱桥施工过程中线形调整方法进行了说明。
　　本文以重庆市两江新区龙门大桥为依托工程，介绍了龙门大桥的工程背景及概况，并根据其吊装施工方案明确在该桥梁施工监控中的监控要点。本文通过建立龙门大桥的有限元计算模型，在对龙门大桥线形控制过程中进行了如下工作:
　　①本文通过综合考虑拱圈合拢后预拱度设置的各种相关因素，给出了无支架缆索吊装混凝土拱桥预拱度计算方法，结合拢门大桥工程实例，通过建立其成桥后有限元计算模型，计算得出各影响因素包括成桥后静力恒载、活载、温降以及结构收缩徐等对其拱圈线形的影响，根据前述公式，计算得出合理拱圈预拱度值。并根据该预拱度值通过施工放样对拱圈预制线形进行监控。②本文通过综合考虑拱圈在吊装施工过程中可能对拱圈线形产生影响的各种相关因素，结合拢门大桥工程实例，定量计算各影响因素对其拱圈线形的影响，其中包括浪风索设置和风荷载对拱圈横向线形的影响，浪风索设置、风荷载共同作用下塔架偏移量、吊装过程中拱箱节段设置预抬量以及拱桥合拢固结后松索顺序对拱圈纵向线形的影响。通过设置各因素对拱圈线形的影响值的反向值得出施工预抬量设置值。③本文也对浪风索在不同初张力控制量设置下以及拱桥合拢固结后不同松索顺序对拱圈线形的影响进行了横向研究，得出了不同浪风索初张力以及不同松索顺序对拱圈线形的影响，为类似桥梁提供参考。④通过综合考虑以上计算所得各影响因素对桥梁线形的影响，本文得出了龙门大桥拱圈横向及纵向线形监控理论依据，以此指导龙门大桥实际施工过程及监控。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 混凝土拱桥发展现状

1．1．1 国内混凝土拱桥发展现状

1．1．2 国外混凝土拱桥发展现状

1．1．3 现行混凝土拱桥施工方法

1．2 混凝土拱桥缆索吊装施工及施工控制

1．2．1 混凝土拱桥缆索吊装系统概述

1．2．2 混凝土拱桥缆索吊装施工特点

1．2．3 混凝土拱桥缆索吊装施工控制内容

1．2．4 混凝土拱桥缆索吊装施工监控必要性

1．3 本文研究主要内容

1．4 本章小结

第二章 混凝土拱桥缆索吊装线形控制内容及方法

2．1 混凝土拱桥缆索吊装线形控制内容

2．1．1 混凝土拱桥拱圈制造线形控制

2．1．2 混凝土拱桥拱圈施工线形控制

2．1．3 混凝土拱桥拱圈成桥线形控制

2．2 混凝土拱桥现有拱肋安装扣索索力与线形计算方法

2．3 混凝土拱桥缆索吊装线形调整方法

2．4 本章小结

第三章 依托工程概况以及监控要点

3．1 本文依托工程

3．2 龙门大桥缆索吊装系统及施工方案

3．3 龙门大桥缆索吊装施工线形控制要点

3．4 本章小结

第四章 缆索吊装混凝土拱桥拱圈制造线形控制

4．1 拱箱预制预拱度设置方法

4．2 计算模型及参数取值

4．3 计算分析方法及过程

4．4 计算分析结果

4．5 实际施工控制成果

4．6 本章小结

第五章 缆索吊装混凝土拱桥拱圈施工线形控制

5．1 缆索吊装混凝土拱桥拱圈施工线形控制内容及影响因素

5．2 浪风索对拱箱横向、纵向线形影响

5．2．1 浪风初张力控制值为50kN时

5．2．2 浪风初张力控制值为25kN时

5．2．3 浪风初张力控制值为75kN时

5．3 风荷载对拱箱横向线形影响(50年一遇风荷载)

5．3．1 计算思路

5．3．2 横向风荷载的计算

5．3．3 风荷载(50年一遇)对拱箱横向线形影响计算

5．3．4 风荷载(50年一遇)对拱箱横向稳定计算

5．4 风荷载共同作用下塔架偏移对拱箱纵向线形影响

5．4．1 吊装过程中计算模型的建立

5．4．2 风荷载共同作用下塔顶偏移量计算

5．4．3 风荷载共同作用下塔顶偏移量导致拱箱沉降值计算

5．5 拱箱吊装过程中拱箱预抬量对纵向线形影响

5．5．1 缆索吊装施工过程中拱箱预抬量计算理论方法

5．5．2 缆索吊装施工过程中拱箱预抬量计算分析方法及过程

5．5．3 缆索吊装施工过程中拱箱预抬量计算结果及其优化

5．6 缆索吊装混凝土拱桥松索顺序对拱圈线形影响

5．6．1 缆索吊装合拢后拱圈松索顺序对拱圈线形影响计算

5．6．2 缆索吊装合拢后拱圈松索顺序对拱圈线形影响分析

5．7 拱箱节段施工线形控制

5．7．1 拱箱节段横向施工线形控制

5．7．2 拱箱节段纵向施工线形控制

5．8 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果