特大跨径钢管混凝土拱桥线形控制影响因素分析及措施研究

摘要

大跨度钢管混凝土拱桥通常采用斜拉扣挂缆索吊装施工，施工过程较长，其结构刚度也是随着施工过程逐渐增加，因此需要对施工过程进行精确施工控制。本文以合江长江一桥为工程背景，对缆索吊装系统计算方法、拱肋吊装线形控制方法、拱肋合拢线形控制、扣挂系统拆索分析、混凝土灌注阶段分析、格子梁吊装阶段分析等问题进行了分析。主要工作有:
　　①缆索吊装系统中主缆是主要承重构件，传统对缆索吊装系统的计算通常采用近似方程进行计算。通过对索单元受力特点进行分析，采用有限元法对缆索吊装系统进行了计算，并对比分析了近似方程和有限元计算结果的区别。在拱肋吊装阶段，拱肋的安装线形对后续施工有着很大的影响，需要对拱肋合理的安装线形控制方法进行研究。对既有的线形控制方法进行了对比和总结，结合工程本身特点提出了线形控制方法。拱肋在吊装阶段线形受到很多因素影响，对影响因素进行了分析，并对拱肋吊装线形出现误差时调整方法进行研究。
　　②拱肋在合拢前，结构处于最大悬臂结构，整体结构的受力处于最不利状态。拱肋应避免长时间处于不利状态，对此提出了拱肋单肋合拢方案，并对这种合拢方案进行了研究。在拱肋合拢前，扣索的索力对拱肋合理合拢线形有着直接影响，拱肋的合理合拢线形是索力的函数，合拢前确定拱肋的合理合拢线形较为困难，通过无应力状态法对拱肋合拢前状态进行了分析，由此推导出拱肋合理合拢线形控制方法，并对合拢前拱肋线形调整方法进行了研究。
　　③拱肋在合拢前由扣挂体系承受其自重，在拆除扣索后由拱肋承担。通过对比不同的拆索方案，研究拆索过程对拱肋标高的影响。在混凝土灌注阶段，由于拱肋上下游拱肋混凝土灌注并不是完全对称施工，灌注混凝土时，已灌注混凝土拱肋刚度较大，因此混凝土灌注阶段上下游拱肋变形不一致，通过对灌注混凝土过程进行分析，对上下游拱肋变形结果进行分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢管混凝土拱桥发展概述

1．1．1 钢管混凝土拱桥的发展

1．1．2 钢管混凝土拱桥的优越性

1．2 钢管混凝土拱桥施工控制的发展

1．2．1 钢管混凝土拱桥施工控制必要性

1．2．2 桥梁施工控制的发展概况

1．2．3 大跨度钢管混凝土拱桥施工控制存在的问题

1．3 本文工程背景

1．4 研究重点

第二章 大跨径钢管混凝土拱桥施工控制计算理论

2．1 桥梁施工控制计算的方法

2．1．1 正装计算法

2．1．2 无应力状态法

2．1．3 倒拆计算法

2．2 桥梁结构施工控制有限元分析方法

2．3 施工过程中索单元的处理

2．4 钢管混凝土有限元仿真分析模拟

2．4．1 钢管混凝土仿真分析理论

2．4．2 双单元法应用误差分析

2．5 本章小结

第三章 拱肋吊装阶段线形影响因素及措施研究

3．1 吊装过程缆索吊装系统线形控制及措施研究

3．1．1 缆索吊装体系力学分析

3．1．2 有限元对缆索吊装体系承重索分析

3．1．3 承重索初始安装线形确定

3．1．4 计算结果分析

3．2 拱肋吊装线形控制方法研究

3．2．1 拱肋吊装过程的模拟

3．2．2 施工各阶段拱肋线形及索力

3．2．3 主拱圈吊装线形控制方案

3．2．4 各阶段施工线形计算

3．2．5 线形控制结果

3．3 拱肋吊装阶段误差分析及纠正措施研究

3．3．1 拱肋吊装阶段标高误差纠正措施

3．3．2 拱肋应力测量修正

3．3．3 转索鞍有限元模拟

3．3．4 转索鞍对结构影响

3．4 拱肋合拢方案研究

3．4．1 单侧合拢对线形影响

3．4．2 单侧合拢索力调整

3．5 拱肋合理合拢线形研究

3．5．1 倒拆法推导拱肋合拢线形

3．5．2 无应力状态法推导

3．5．3 拱肋无应力长度的影响

3．6 拱肋合拢前线形调整研究

3．6．1 倒拆法推导拱肋合拢线形

3．6．2 调索措施应用和检验

3．7 本章小结

第四章 拆索及灌注混凝土阶段线形影响因素及措施研究

4．1 拆索过程分析

4．1．1 拆索过程标高分析

4．1．2 拆索过程索力及应力分析

4．2 混凝土灌注过程分析及措施研究

4．2．1 灌注混凝土对拱肋线形影响

4．2．2 灌注混凝土过程中索力调整

4．2．3 灌注混凝土过程中应力

4．3 拆索成拱以及管内混凝土灌注阶段稳定性研究

4．4 本章小结

第五章 格子梁吊装方案研究及线形控制影响因素分析

5．1 格子梁节段划分及吊装方法研究

5．1．1 施工方案综述

5．1．2 格子梁节段划分

5．1．3 格子梁节段安装

5．2 吊杆下料长度计算分析

5．2．1 吊杆力的计算

5．2．2 吊杆下料长度

5．3 格子梁安装各阶段线形

5．3．1 格子梁安装线形的确定

5．3．2 格子梁合拢前线形调整

5．4 桥面铺装

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文取得的主要成果

6．2 存在的问题及今后的工作展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果