上承式钢筋混凝土箱型拱桥施工监控及荷载试验研究

摘要

拱桥是具有悠久历史的一种桥梁结构形式，拱桥尤其适合在山区修建，在未来相当长一段时间内，针对拱桥的设计和研究将继续被桥梁工作者垂青。同其他新型桥梁一样，拱桥的发展也正向更大跨度迈进，这使得施工过程中桥梁结构的安全性和成桥状态下施工的精确性问题越来越突出。拱桥建成之后是否能满足设计线型等要求，与施工方法和施工顺序密切相关，基于此，必须在桥梁施工的同时进行桥梁监控工作，及时提供数据反馈，以保障拱桥的顺利施工。
　　对大跨度混凝土拱桥进行施工监控工作，主要监控施工时桥梁的线形和和应力等指标是否与设计指标符合。桥梁的施工监控方是独立于施工单位的一个机构，其主要任务是在施工工地设立几个关键数据的测点，对桥梁施工的误差进行量测，再反馈给施工单位。如此，使得桥梁的施工准确性有可靠的数据支撑，最终使得桥梁的线形和结构内力状态符合设计要求。
　　本文以白溪关大桥为工程背景，进行了施工监控和荷载试验研究，主要取得以下研究成果：
　　（1）本文依托白溪关大桥实际工程，根据桥梁所处环境及结构特点，开展施工控制工作。大桥结构不对称、结构体系存在转换、各节段拼接过程中的内力变化和收缩徐变的影响，本文提出了以主拱标高控制为主，同时兼顾内力控制的自适应施工监控方案。为桥梁的施工提供了可靠的技术支持，为同类桥梁的施工监控工作提供参考。
　　（2）考虑白溪关大桥不同施工阶段在自重、收缩、徐变以及缆索力作用下的效应，采用桥梁专用有限元程序MIDAS/Civil2010建立数值分析模型进行主桥结构分析，并按风揽、扣索、主索分别划分为不同施工阶段，且分别进行受力和变形分析。在分析实施过程中，该施工监控模型能有效预测主拱在施工荷载作用下效应发展规律及效应大小。
　　（3）对白溪关大桥主拱线形、主拱内力、扣索索力、拱上立柱吊装、空心板梁吊装等的应力、挠度等参数进行了监测，并结合有限元分析和自适应施工控制系统，进行参数识别及分析；监测结果表明白溪关大桥主拱受力是合理，吊装安装误差均在监控控制范围内，实测值普遍小于与理论值，且与监控的理论轴线线形是一致，说明本文提出的自适应施工监控系统对具有结构不对称等特点的钢筋混凝土拱桥是适用的。
　　（4）对桥梁进行了静动力荷载试验，以评估施工监控的成果。详细介绍了荷载试验的测试方案，并用有限元软件进行了模拟，该桥进行了静动力受力性能有限元分析和试验分析，并将模拟结果与实测结果进行对比。

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第一章绪论

1.1大跨径上承式拱桥施工控制技术

1.2大跨径上承式拱桥施工控制目的

1.3桥梁施工控制方法

1.4桥梁检测技术发展状况

1.5本文主要研究内容

第二章白溪关大桥施工控制思想介绍

2.1项目概述

2.2施工技术方案简介

2.3施工控制的目的和意义

2.4本章小结

第三章白溪关大桥施工控制理论分析

3.1结构计算分析

3.2施工阶段监控及分析结果

3.3本章小结

第四章白溪关大桥施工控制系统实施

4.1施工自适应控制原理

4.2自适应施工控制系统流程

4.3施工控制主要工作内容

4.4施工监测与控制实施

4.5施工控制精度

4.6施工控制工作流程

4.7本章小结

第五章白溪关大桥施工控制主要成果

5.1施工安装过程控制简介

5.2施工控制网

5.3主拱吊装施工监测成果

5.4拱上立柱吊装施工监测成果

5.5空心板梁吊装施工监测成果

5.6本章小结

第六章成桥受力性能试验分析

6.1静载试验

6.2动载试验

6.3本章小结

第七章结论与展望

7.1主要结论

7.2今后工作展望

参考文献

致谢