大跨箱型拱桥缆索系统受力及单肋合龙稳定性分析

摘要

近年来，由于钢筋混凝土箱型拱桥具有刚度大、材料省、耐久性能好，维修、养护费用少、造型美观等诸多优点，逐步成为我国公路桥梁上广泛采用的一种桥梁结构形式，尤其对于山区公路，这点体现的尤为明显。目前，对于此类桥梁采用的一种较为常见的施工方法就是缆索吊装施工法，缆索吊装法对复杂地形具有较强的适应能力，在一些大型机械设备难以进场的山谷中对预制拱圈进行吊装施工，逐段连接起来形成整体，最终形成主拱圈。该方法具有施工工艺简单，成本低等特点。本文具体结合钓鱼台大桥的实际施工，针对该桥跨度大、吊装重量大、施工现场场地狭窄、吊装施工风险大，为确保缆索吊装系统能够安全顺利吊装施工，主要研究以下内容:
　　1、对缆索吊装系统的缆索进行计算。分别计算主索、起重索、牵引索在各种控制吊装工况下的受力情况，利用Midas/civil建立拱箱吊装过程的有限元模型计算拱箱在安装阶段的扣索索力，以此求得作用在两岸塔架的不平衡荷载。
　　2、对缆索吊装系统的地锚进行复核。对地锚进行抗拔稳定性计算。
　　3、对塔架在几种吊装工况下的强度及稳定性进行计算分析。利用Midas/civil建立塔架的有限元模型，验算塔架强度，分析塔架在各个控制吊装工况下的稳定性，验证塔架在吊装过程中的安全性。
　　4、通过试吊检验，对缆索吊装系统的主索索力、塔顶位移、塔架关键受力杆件应力、地锚位移的实时观测，确保塔架在吊装过程中的安全。
　　5、讨论两种合拢工艺下拱肋安装过程中的稳定性，单肋合拢成拱后风荷载、横向风缆对其稳定性的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢筋混凝土拱桥的发展现状

1．1．1 引言

1．1．2 国外钢筋混凝土拱桥的发展现状

1．1．3 我国钢筋混凝土拱桥的发展

1．2 拱桥的主要施工方法

1．3 工程背景介绍

1．3．1 桥梁上部结构构造

1．3．2 缆索吊装系统

1．4 论文的主要内容

1．5 小结

第二章 缆索吊装系统

2．1 缆索吊装系统的组成

2．1．1 主塔架及风缆

2．1．2 缆索系统

2．1．3 跑车系统

2．1．4 配重

2．2 锚碇系统

2．3 缆索吊装方案

2．3．1 拱肋合龙施工工艺步骤

2．3．2 钓鱼台大桥各段拱肋安装流程

2．3．3 单片拱肋合拢的安全措施

2．3．4 拱肋总体吊装顺序

2．3．5 吊装过程中的注意事项

2．4 本章小结

第三章 缆索吊装系统计算分析

3．1 主索的计算

3．1．1 主索自重作用下的计算

3．1．2 主索垂度计算

3．1．3 主索曲线方程

3．1．4 主索在集中荷载作用下的计算

3．1．5 主索索力计算及验算

3．1．6 主索应力计算

3．2 工作索的计算

3．3 起重索的计算

3．3．1 单跨双吊点垂度计算

3．3．2 起重索索力计算及验算

3．4 牵引索的计算

3．4．1 跑车沿主索滚动时升角的确定

3．4．2 牵引索的拉力计算及验算

3．5 扣索的计算

3．5．1 风缆初张力的计算

3．5．2 扣索索力有限元分析

3．5．3 扣索验算

3．6 锚碇的计算

3．6．1 永顺岸锚桩计算

3．6．2 石堤西岸锚桩计算

3．6．3 锚桩上拔稳定性计算

3．7 本章小结

4．1．1 塔架

4．1．2 塔架顶部上、下分配梁

4．1．3 滑轮组

4．2 塔架的有限元模型

4．3 塔架不平衡荷载计算

4．3．1 主索引起的两岸塔架不平衡荷载计算

4．3．2 工作索引起的两岸塔架不平衡荷载计算

4．3．3 起重索引起的塔架不平衡荷载计算

4．3．4 牵引索引起的两岸塔架不平衡荷载计算

4．3．5 扣索引起的两岸塔架不平衡荷载计算

4．4 塔架强度验算

4．4．1 永顺岸塔顶荷载汇总

4．4．2 石堤西岸塔顶荷载汇总

4．4．3 索力在塔架上分配梁上的布置

4．4．4 强度验算

4．5 塔架稳定性分析

4．5．1 稳定理论

4．5．2 塔架稳定性分析结果

4．6 试吊检验

4．6．1 试吊程序、目的及观测内容与方法

4．6．2 主索索力量测

4．6．3 理论计算

4．6．4 试吊检验数据分祈

4．7 本章小结

第五章 拱肋安装稳定性分析

5．1 拱箱安装过程中的稳定性分析

5．1．1 稳定性分析方法

5．1．2 计算模型的建立

5，1．3 荷载的计算

5．1．4 两种合拢工艺下拱肋稳定性对比分析

5．2 单片拱肋合拢后的稳定性分析

5．2．1 自重作用下拱肋稳定性分析

5．2．2 自重与风荷载共同作用下拱肋稳定分析

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录