马蹄河特大桥合理成桥状态及最优施工索力研究

摘要

悬浇拱桥在国内起步较晚，目前修建完成的悬浇拱桥仅5座，跨度最大为200m，国外采用超高性混凝土修建的悬浇拱桥最大跨度已达323m。随着悬浇拱桥施工工艺在国内的不断运用和成熟，结构分析理论的发展，我国采用悬臂浇筑法修建的钢筋混凝土拱桥必定会向更大跨度发展。贵州马蹄河特大桥作为国内跨径最大的修建在高速公路的悬浇拱桥，其悬浇重量大，挂篮自重大，修建过程中对扣索索力、拱圈应力、扣塔等方面控制更为严格。本文以该桥为工程背景，主要进行了以下研究:
　　1、综述了斜拉扣挂悬浇拱桥的发展现状和研究现状，为悬浇拱桥往大跨径方向的发展作了技术基础研究。
　　2、根据马蹄河特大桥的受力特点，构建了拱圈合龙前索力调整的非线性规划数学模型，结合数值分析软件Matlab，给出了其求解过程并编制了相应求解程序，通过对马蹄河特大桥优化前后结果进行对比，验证了其正确性。
　　3、以马蹄河特大桥为工程背景，针对部分节段挂篮移动前后对主拱圈应力影响较大的特点，提出了“零位移法”和“应力平衡法”结合求解悬浇拱桥施工索力方法，并给出了原理及过程，结果表明该法对采用重量较大的挂篮施工的悬浇拱桥是可行的。
　　4、推导了施工过程中拱圈变形与扣索面积、锚索面积、扣塔扣点高度和扣塔弯曲刚度的关系，提出了悬浇挠度影响因子η的概念，并以此为基础，通过马蹄河特大桥实例验证，给出了扣塔扣点高度的优化方法。并在马蹄河特大桥扣塔扣点高度优化后，分析了其对施工索力的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 国内外钢筋混凝土拱桥发展情况

1．2．1 国外发展情况

1．2．2 国内发展情况

1．3 钢筋混凝土拱桥的施工方法

1．4 斜拉扣挂悬浇拱桥的发展与研究现状

1．4．1 发展现状

1．4．2 研究现状

1．5 选题的目的与意义

1．6 本文的研究内容

第二章 马蹄河特大桥合理成桥状态研究

2．1 拱桥的合理成桥状态

2．1．1 主梁合理成桥状态

2．1．2 主拱合理成桥状态

2．1．3 合理成桥吊杆力

2．2 悬浇拱桥合理成桥状态

2．3 非线性规划问题概述

2．3．1 概念

2．3．2 求解方法

2．3．3 Matlab求解有约束非线性规划

2．4 悬浇拱桥合龙前索力调整优化模型

2．4．1 优化模型建立过程

2．4．2 优化模型求解过程

2．5 Matlab求解主程序编制

2．5．1 Matlab fmincon函数格式

2．5．2 Matlab求解主程序

2．6 恒载弯矩可行域计算

2．6．1 计算方法

2．6．2 拱圈活载应力包络图

2．6．3 主拱圈恒载弯矩可行域

2．7 本章小结

3．1 概述

3．2 工程概况

3．3 施工阶段线形内力控制

3．3．1 施工阶段划分

3．3．2 施工索力求解方法

3．3．3 求解结果

3．4 合龙前内力优化

3．4．1 程序参数选取

3．4．2 影响矩阵提取

3．4．3 优化计算结果

3．4．4 恒载弯矩可行域分布

3．5 本章小结

第四章 扣塔扣点高度优化及对施工索力影响分析

4．1 引言

4．2 肋-索-塔耦合变形几何分析

4．2．1 基本假定

4．2．2 扣索伸长引起的挠度

4．2．3 扣塔偏位引起的挠度

4．2．4 扣塔压缩变形引起的挠度

4．2．5 总挠度

4．3 悬浇挠度影响因子

4．3．1 概念

4．3．2 马蹄河特大桥悬浇挠度影响因子计算

4．3．3 结果意义

4．4 扣塔扣点高度优化

4．4．1 问题提出

4．4．2 优化方法

4．4．3 优化结果

4．5 扣塔扣点高度对施工索力影响

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录