大跨径桥梁转体施工混凝土球铰关键问题研究

摘要

大跨径桥梁转体施工广泛应用于我国的桥梁建设当中，而转体球铰是转体桥施工中的关键部位，它直接影响到桥梁施工的安全和稳定性。因此，确保转体球铰安全有效地发挥作用是非常重要的，本文将深入研究大跨径转体桥梁混凝土球铰的关键问题。 本文基于非Hertz接触理论，对混凝土球铰接触应力进行解析研究，理论推导出基于非Hertz接触理论的混凝土球铰协调接触应力计算公式，并将解析解与现有规范简化算法、有限元数值模拟、工程实测数据进行对比分析。研究发现，基于非Hertz接触理论推导的混凝土球铰协调接触应力解析解，与有限元数值模拟及工程实测数据接近，优于规范简化算法结果。 在基于非Hertz接触理论的弹性球铰协调接触模型基础上，运用ABAQUS有限元数值模拟研究了混凝土球铰参数优化问题。以球铰磨心接触应力为参数优化目标，研究工作发现，球铰矢高变化及球铰半径变化都与球铰磨心接触应力有着较强的非线性关系。 此外，本文从转体桥施工宏观层面进行了转体过程的平衡控制研究，首先运用有限元分析软件对转动体系的重心位置进行模拟预测，并利用称重试验转动体系的实际偏心，确保球铰重心合理，球铰应力分布均匀。在转体过程中，进一步利用俯仰角追踪系统进行实时监控，监测转动过程中球铰的应力变化。

目录

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1转体施工发展背景

1.1.2转体施工技术特点

1.1.3转体施工控制研究意义

1.2转体施工及转体球铰国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3研究问题的提出

1.3.1协调表面接触问题

1.3.2平衡转体施工控制关键问题

1.4研究思路和内容

1.4.1研究技术路线

1.4.2研究内容安排

第二章 弹性球铰协调接触研究

2.1转体铰分类

2.1.1转体平铰与球铰

2.1.2混凝土球铰与钢球铰

2.1.3凸铰与凹铰

2.2接触理论的发展

2.2.1接触理论的发展

2.2.2接触理论的应用

2.3球铰接触分析

2.3.1接触分析局部工程概况

2.3.2规范简化算法

2.3.3非Hertz接触理论

2.3.4有限元模型模拟

2.3.5工程实测数据

2.3.6结果对比分析

2.4本章小结

第三章 球铰参数优化研究

3.1球铰参数化研究进展

3.2球铰力学模型及设计过程

3.2.1球铰力学模型

3.2.2球铰设计一般过程

3.3球铰磨心工艺参数对球铰受力的影响

3.3.1球铰矢高变化对球铰受力的影响

3.3.2球铰半径变化对球铰受力的影响

3.3.3球铰矢高及半径同步变化（矢径比不变）对球铰受力的影响

3.4球铰定位销轴半径变化对转动体系的影响

3.5体系重心偏移对稳定性的影响

3.6本章小结

第四章 转体施工平衡控制研究

4.1桥型概况

4.2转动体系重心判断

4.2.1转动体系重心判断

4.2.2转动体系称重试验

4.3转动过程俯仰角追踪

4.3.1俯仰角追踪系统原理

4.3.2俯仰角抗倾覆稳定性控制

4.3.3俯仰角追踪分析

4.转体过程球铰应力监控分析

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

3. 转体施工平衡控制关键问题

5.2展望

1. 球铰接触理论实验

2. 考虑球铰摩阻力的接触理论

3. 球铰参数分析的实验研究

4. 转动过程中球铰接触应力变化分析

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的学术成果