高墩大跨刚桥合龙段几道关键工序的力学性能研究

摘要

大跨度桥梁合龙段的施工是所有施工工序中最关键的工序之一，并且对于连续刚构桥这种多次超静定体系而言，一旦合龙就难以调整其线形及内力，所以合龙段施工需要严格把关，它的施工质量直接影响全桥的质量。
　　 本文针对大跨度连续刚构桥合龙段施工这个关键问题，以贵州余庆至湄潭二级公路改建工程大乌江特大桥为工程背景，采用大型有限元软件进行分析计算，研究探讨了不同温度对连续刚构内力的影响、合龙口水平预顶问题、型钢劲性骨架焊接的影响等关键性问题，介绍了连续刚构桥施工监控技术。本文主要做了如下几个方面的工作：
　　 (1)综述了连续刚构桥的的特点及近代的发展趋势；
　　 (2)针对目前桥梁在后期运营过程中间存在桥墩偏位及墩顶内力明显偏大的问题，可在中跨合龙之前实行预顶，用力法简化了连续刚构桥的理论计算模型，并理论推导了预顶力与桥墩偏位之间的关系表达式。为了简化上述表达式计算，利用最小二乘法将理论模型中的变刚度积分拟合成三次多项式曲线，该拟合曲线具有较高的计算精度。施加合理的预顶力能够有效地控制桥墩偏位，优化桥梁结构内力。
　　 (3)比对了连续刚构常见骨架的连接方式，理论计算了合龙段内锁定劲性骨架所需的最小截面积，比较分析了合龙段混凝土在劲性骨架参与受力前后的应力变化，论证了劲性骨架部分代替合龙段混凝土受力的结论，为防止混凝土开裂起到一定作用。
　　 (4)通过实例说明了目前连续刚构合龙最主要问题是温度的影响，从规范出发，理论分析了温度直接影响桥梁内力及成桥后的质量。以大乌江特大桥为实例，拟合了适合乌江桥的温度梯度曲线，并计算在温度梯度作用下合龙截面应力及位移的变化，研究表明，当温度梯度越大，结构内部产生的温度应力就越大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 连续刚构桥的特点

1.2 合龙段研究的背景及意义

1.3 预应力连续刚构桥的施工方法

1.3.1 悬臂拼装法

1.3.2 悬臂浇筑法

1.4 合龙段概述

1.4.1 合龙段施工

1.4.2 合龙段病害

1.5 合龙段研究的现状

1.6 本文研究内容

第二章 合龙段锁定及配重研究

2.1 连续刚构桥合龙段的设计构造

2.2 合龙段的锁定形式

2.2.1 内锁定结构型式

2.2.2 外锁定结构型式

2.3 劲性骨架的受力截面估算

2.4 型钢劲性骨架的有限元模型

2.5 内外锁定的综合比较

2.6 配重的设置与计算

2.6.1 配重设置的主要作用

2.6.2 配重的位置选取以及设置方法

2.6.3 施加配重该注意的事项

第三章 连续刚构桥预顶力计算及预顶效应研究

3.1 预顶力研究现状及工程背景

3.2 合龙预顶的作用及控制

3.2.1 预顶的作用

3.2.2 预顶的控制

3.3 理论模型计算确定预顶力

3.4 有限元模型的建立及计算

3.4.1 有限元模型的建立

3.4.2 有限元计算墩顶的相对位移

3.4.3 理论预顶量的确定

3.4.4 合龙温差对预顶位移值的影响

3.4.5 预顶力的确定

3.5 合龙预顶的实施

3.6 预顶结果分析

3.6.1 预顶位移的结果分析

3.6.2 预顶前后结构内力比较

3.7 本章小结

第四章 温差对合龙段相邻阶段混凝土的影响分析

4.1 引言

4.2 国内外对箱梁温差的研究现状

4.3 国内外设计规范对温度梯度的规定

4.4 大乌江特大桥温度梯度的拟定

4.4.1 模型求解

4.4.2 计算结果与分析

4.5 实测温度梯度与各国规范温度梯度对比

4.6 温度荷载理论

4.6.1 温差应力通解[42][48]

4.6.2 温差应力计算图示

4.6.3 混凝土薄壁箱梁温差应力变分计算原理

4.6.4 混凝土温度应力的有限元分析方法[41]

4.7 合龙段相邻阶段混凝土的温差作用分析

4.7.1 模型参数

4.7.2 温差荷载的拟定

4.8 结果分析

4.8.1 底板竖向位移

4.8.2 底板纵向位移

4.8.3 合龙段正应力

4.9 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录（攻读学位期间发表论文和参与科研情况)