邹城市上跨铁路立交桥转体结构力学特性研究

摘要

近些年伴随着经济的腾飞，我国在交通上也有着大力的发展，不可避免的需要在一些现有交通或者复杂地形建造桥梁，如果采用传统的施工方式，不但会对城市交通带来极大不便，施工效率也十分低下。因此桥梁转体施工法应运而生，本文就基于邹城市上跨铁路平转斜拉桥项目展开研究。 邹城市上跨铁路转体立交桥为独塔双柱双跨双索面预应力混凝土斜拉桥，转体重量22400t，转体长度2×99m，跨径组合2×110m，双边主梁为箱型截面的“π型”梁。该桥为世界较少见的对称结构大吨位平转斜拉桥，本文对此桥进行了较为系统的研究，主要完成的工作和成果为： 首先对转动系统中受力支撑结构进行重新设计，将原本转盘上的8对撑脚优化为6对撑脚，使转体结构受力合理、转体过程平稳。转体结构体系转换完成后，在转体过程中整个转体重量由球铰和两个撑脚共同受力，形成“三点受力”结构体系。 然后对牵引系统进行优化，将原设计助推系统改为助拉系统，如牵引力较大仅需调整预埋牵引束根数及助拉千斤顶吨位，为以后大吨位转体提供参考；接着明确转体结构中的关键部位如球铰、滑道、四氟滑片及黄油四氟粉、撑脚安装精确控制技术，确保转体顺利实施。 因转体采用不平衡重转体，为使预偏量控制在安全范围内进行称重试验。称重试验计算出不平衡力矩、摩阻力矩、转体偏心距等参数并进行配重，配重应保证转动体重心位于梁体纵轴线方向且偏向北侧5cm～10cm范围内。配重得出偏心距在8.5cm时为最佳。 接着对转体过程中可能对转体结构造成影响的自重不平衡、桥梁结构刚度、风荷载等因素进行研究，以确保转体前桥梁在最佳施工工况。 最后使用有限元软件Abaqus对不同偏心距下的球铰进行计算分析，并绘制不同偏心距下的应力与位移曲线图来研究偏心距对球铰结构的影响。

目录

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外转体桥发展历程与研究现状

1.2.1 国外转体桥发展历程

1.2.2 国内转体桥发展历程

1.2.3 国内外桥梁转体研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 转体系统设计与转体结构施工精度控制

2.1 工程概况

2.2 转体系统研究

2.2.1 技术指标

2.2.2 转体系统构成

2.2.3 转盘优化

2.3 转体牵引系统研究

2.3.1 平转牵引系统

2.3.2 原设计助推系统

2.3.3 助推系统优化为助拉系统

2.4 桥梁施工控制基本理论

2.5 转体结构施工精度控制

2.5.1 球铰，滑道安装精度控制

2.5.2 四氟滑片、上球铰安装

2.5.3 撑脚、沙箱安装

2.6 主梁、主塔施工控制

2.6.1 主梁、主塔线型控制

2.6.2 主梁、主塔应力控制

2.6.3 斜拉索张拉及转体主梁拆架控制

2.7 本章小结

第3章 转体结构受影响因素分析

3.1 称重试验及配重

3.1.1 称重试验目的

3.1.2 称重试验原理

3.1.3 称重试验步骤

3.1.4 配重

3.2 试转体

3.2.1 试转体参数设计

3.2.2 试转流程及试转参数测试

3.3 转体过程影响因素研究

3.3.1 转体过程中的主要影响因素

3.3.2 静力参数

3.3.3 动力参数

3.3.4 桥身动力特性研究

3.4 主要影响因素分析

3.4.1 转体悬臂长度影响分析

3.4.2 斜拉索布置方式影响分析

3.4.3 主梁结构自重影响分析

3.4.4 自重不平衡影响分析

3.4.5 桥梁结构刚度影响分析

3.4.6 风荷载作用影响分析

3.5 本章小结

第4章 球铰局部受力分析

4.1 有限元理论基本原理

4.1.1 有限元法（FEM）

4.1.2 有限元分析（FEA）

4.2 转动球铰计算理论

4.2.1 计算原理

4.2.2 球铰接触面应力计算理论

4.2.3 球铰接触面强度计算理论

4.3 转动系统有限元模型建立

4.4 球铰受力有限元分析

4.4.1 偏心距为0mm时

4.4.2 偏心距为25mm时

4.4.3 偏心距为50mm时

4.4.4 偏心距75mm时

4.4.5 偏心距为100mm时

4.4.6 结果分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录