东筹大桥钢管拱安装方法研究与实践

摘要

钢管混凝土拱桥因为自身具有的独特优势，近些年来在我国得到了大范围的推广使用，发展速度很快。但是由于钢管混凝土拱桥应用的历史相对较短，可供借鉴的国外经验也较少，因此在施工、设计和研究上都落后于现实的需要。对于钢管混凝土拱桥建设当中的关键环节——钢管拱肋的安装，本文在一个工程实例——越南东筹大桥的基础上，对大跨度钢管混凝土拱桥钢管拱肋的施工方法进行了研究，并在研究基础上进行了分析和决策，解决了实际的工程问题，主要进行了以下几方面的工作:
　　 1、调研和总结了钢管混凝土拱桥拱肋安装方法的历史、发展和现状，分析和总结了各种方法的工程特点。悬臂吊机法的吊机本身结构稳定性好、使用灵活、操作简便，但吊机的自重较大，对主体结构的稳定性有影响，增大临时扣塔的受力，会造成永久结构工程数量的增加，合龙费用也较高;少支架提升法工期短，占用航道时间少，安全性相对较好，拱肋结构现场施工少、质量好、精度高;转体法安全可靠，合拢精度高，转动结构重量大，可充分利用位地理环境和桥型结构特点，对通航影响很小，转体合拢时间短;缆索吊装法作业时覆盖范围广、起吊能力强、对通航影响小、技术原理明确、经济性好，是目前大跨度钢管混凝土拱桥钢拱肋安装施工的最常用方法。
　　 2、结合东筹大桥的工程实际情况和越南的国情，进行了多种钢管拱肋安装方法在东筹大桥工程上的适用性分析:悬臂吊机法在多跨结构上应用技术难度大、费用高，较适用于吊装短而重的钢结构，对东筹大桥适用性较差;少支架提升法技术难度低，操作较方便，同时具有拱肋安装精度高、结构整体性好等优点，可考虑应用于东筹大桥钢管拱安装;转体工艺技术难度高，操作所需空间大，不适用于位于用地空间范围较窄的东筹大桥;缆索吊装法工程应用经验丰富，施工设备简单，技术难度低，吊装范围可覆盖整个桥跨范围，不受桥梁分跨和分幅的影响，施工用地主要向纵向伸展，施工用地的要求较容易得到满足，该方法对东筹大桥的适用性较好，可作为方案比选的方法之一。在适用性分析的基础上，推荐少支架提升法和缆索吊装法为进行方案比选的施工方法。
　　 3、进行了东筹大桥的方案比选分析，从以下六个方面对少支架提升方案和缆索吊装方案进行了比选:(1)设备的适用性:少支架安装所需的浮吊在越南较少，操作时的安全性也较低，缆索系统主要使用的设备材料较容易获取，能迅速投入施工;(2)施工进度:少支架安装受季节影响较大，工期较长，采用缆索吊装的安装工作可以连贯开展，工期较短;(3)对河流通航的影响:少支架方案施工过程中，水上施工结构和设备长期占用河道，对通航影响大，缆索吊装方案吊装跨越能力大，占用河道较少，对通航影响小;(4)对安全生产的影响:少支架方案的水上作业量大，安全风险较大，缆索吊装方案水上作业量小，安全隐患较低;(5)经济分析比较:少支架法安装方案的施工建筑安装工程费为1.50亿元，费用较高，缆索吊装法安装方案的施工建筑安装工程费经测算为1.33亿元，费用较低;(6)对环境的影响:少支架安装方案不占用引桥施工场地，对引桥施工单位的影响较小，缆索吊装方案对引桥施工有一定影响，但通过合理组织施工，可做到不影响总工期。通过综合比较，最终确定无支架缆索吊装方案为东筹大桥钢管拱安装方案。
　　 4、对东筹大桥钢管拱肋缆索吊装方案进行了缆索吊装系统布置，使其满足主桥吊装范围要求，并尽量减少对引桥施工的影响;合理划分了拱肋吊装节段，确定了施工计算荷载;采用有限元软件MIDAS进行了主要吊装结构的设计和验算，保证所采用塔架结构的杆件应力、刚度和稳定性均满足的规范规定和施工要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 钢管混凝土拱桥的发展

1．2 钢管混凝土拱桥的钢管拱肋安装施工技术

1．2．1 概述

1．2．2 有支架安装法

1．2．3 无支架安装法

1．3 工程背景介绍

1．4 本文主要研究内容

第二章 常见的钢管拱安装方法及其在东筹大桥上的适用性分析

2．1 引言

2．2 钢管拱主要安装方法

2．2．1 悬臂吊机(挂篮)法

2．2．2 少支架提升法

2．2．3 转体法

2．2．4 缆索吊装法

2．2．5 其他方法

2．3 东筹大桥钢管拱安装方法适用性分析

2．3．1 东筹大桥工程概况

2．3．2 各安装方法适用性分析

2．3．3 东筹大桥钢管拱肋安装方法初步推荐

2．4 小结

第三章 东筹大桥钢管拱安装方案比选分析

3．1 采用提升少支架安装方案分析

3．1．1 少支架安装方案介绍

3．1．2 少支架安装方案特点分析

3．2 东筹桥缆索吊装方案分析

3．2．1 缆索吊装方案介绍

3．2．2 缆索吊装方案特点

3．3 东筹桥上构施工方案推荐

3．4 小结

第四章 缆索吊装方案受力分析和验证

4．1 引言

4．2 塔架系统

4．3 主塔架结构设计简介

4．3．1 支架构造图

4．3．2 主要构件设计计算

4．4 主索计算

4．4．1 基础数据

4．4．2 最大张力验算

4．4．3 起重索计算

4．4．4 拖拉索计算

4．5 主塔缆风设计

4．5．1 主塔横向缆风

4．5．2 主塔纵向缆风

4．6 挂扣体系

4．6．1 扣索系统组成

4．6．2 扣索力计算

4．7 主锚固体系计算

4．8 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文