波形钢腹板PC箱梁桥顶推施工过程及成桥运营分析

摘要

作为一种新型的组合结构，波形钢腹板PC箱梁桥在国内的应用日渐增多，其施工方法有多种，但几乎没有顶推施工方法的先例，相关的计算分析也较少。本文以郑州市陇海路快速通道工程常庄水库高架桥为依托工程，对波形钢腹板PC箱梁桥的顶推施工进行研究，主要工作及结论为：
　　1.介绍常庄水库大桥的主要材料和参数、主梁构造、波形钢腹板设置、设计技术标准以及施工方法，使用桥梁专用软件 Midas/Civil建立全桥的有限元计算模型，对建模过程中的截面特性、计算假定和模型简化处理、边界条件以及荷载工况进行了详细说明，并明确了该桥具体的顶推施工阶段，为接下来进行的有限元计算分析提供良好的理论基础。
　　2.对桥梁模型的顶推施工过程进行仿真分析。先进行施工过程的整体计算，结果表明主梁截面的应力满足规范的要求，主梁截面的内力值较为合理，导梁的竖向位移也处于可控范围之内，结构的顶推施工可顺利进行。然后对施工进行过程中的关键阶段进行研究，指出应对导梁悬臂最大、导梁与主梁悬臂之和最大、导梁搭接上前墩三种情况格外注意；对主梁弯矩最大值的研究表明，随着顶推施工的进行，结构的受力会趋于稳定；整理剪应力的验算结果可知，假设在顶推过程中混凝土顶、底板不承受主梁的剪力，则波形钢腹板可承担全部剪力。
　　3.对桥梁在成桥运营状态的力学性能进行研究。针对该桥在运营阶段荷载工况的单独作用进行分析，结果表明，对于该桥梯度温度产生的温度应力已达到活载内力的一半以上，需重视其对结构内力和应力的影响。将该桥整体验算的荷载组合整理成表，对承载能力极限状态和正常使用极限状态的受力和变形进行验算，均满足规范要求；结合波形钢腹板在设计荷载和极限荷载下的荷载组合，给出了关键节点的剪应力值，其值均小于钢材的容许剪应力，满足结构抗剪设计要求。

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1 绪论

1.1 波形钢腹板PC箱梁桥的技术特点及应用状况

1.2 现有梁桥的施工方法适用性综述

1.3 波形钢腹板组合箱梁桥的施工方法概述及其优缺点

1.4 依托工程的研究背景及本文研究意义

1.5 本文的主要研究内容

2 有限元计算模型的建立

2.1 郑州市常庄水库桥的工程概况

2.2 桥梁计算模型的建立

2.3 顶推施工阶段的说明

2.4 本章小结

3 组合箱梁桥顶推施工过程仿真分析

3.1 施工阶段结构整体计算

3.2 顶推施工关键阶段的内力研究

3.3 本章小结

4 组合箱梁桥在成桥运营阶段的分析

4.1 运营阶段荷载工况分析

4.2 运营阶段结构验算

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录