缆索吊装法架设中承式CFST拱桥的施工技术研究

摘要

随着钢管混凝土拱桥跨度的日益增大，缆索吊装法成为架设该类桥型的主要施工方法，因此，对缆索吊装法架设中承式钢管混凝土拱桥的施工技术进行研究具有重要的理论意义和工程价值。本文以湖南益阳茅草街大桥(主跨368m中承式系杆拱桥)为工程背景，进行了如下研究工作： (1)在收集大量钢管混凝土拱桥资料的基础上，对钢管拱肋架设技术进行了综述，总结了各种施工方法的特点及适用条件。 (2)针对现有缆索吊装系统设计中凭经验确定主索规格的问题，提出了一种快速确定最优主缆规格的计算方法，同时对主缆的布置形式进行了优化，使主缆选型和布置有理论依据可依，并在茅草街大桥实际工程中证实这种方法的可行性和经济性。 (3)对带有边拱的一类钢管混凝土拱桥，研究了边拱在施工过程中充当平衡重在结构和经济上所体现出来的优势。运用大型有限元商业软件ANSYS对茅草街大桥的边拱在施工过程中的受力性能进行了计算分析，提出了在采用边拱做平衡重时应采取的措施，为有边拱结构体系的大跨度拱桥施工提供借鉴。 (4)对主拱肋和横梁的精确定位技术进行了研究，叙述了节段悬臂拼装主拱的定位标高和制作线形的确定方法，提出了二步定位法精确定位吊装拱段的施工方法和采用相对标高法确定横梁安装标高的计算方法，并在茅草街大桥中运用，实际工程表明本文提出的主拱肋和横梁的精确定位方法简洁、有效、方便。 (5)针对实际工程中风缆布置凭经验的缺点，从理论上分析了风缆布置方式对塔架稳定性的影响，寻找到了风缆的最优布置方式；以茅草街大桥为例，对缆索吊装中应用广泛的扣吊一体塔结构，从理论上论证了这种结构的可行性及扣吊塔铰连接的优越性。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1钢管混凝土

1.1.1钢管混凝土结构的发展概况

1.1.2钢管混凝土结构力学性能和在拱桥修建中的优越性

1.2钢管混凝土拱桥的应用和研究现状

1.2.1钢管混凝土拱桥的发展

1.2.2钢管混凝土拱桥在我国的研究现状

1.3立题背景及问题的提出

1.3.1立题背景

1.3.2问题的提出

1.4本文主要工作

第二章钢管混凝土拱桥拱肋架设技术综述

2.1有支架施工法

2.1.1郑州黄河二桥

2.1.2其它桥例

2.2缆索吊装法

2.2.1南宁市永和大桥

2.2.2其它桥例

2.3转体施工法

2.3.1竖向转体施工法

2.3.2平面转体施工法

2.3.3竖向转体与平面转体结合施工法

2.4大段或整体安装法

2.4.1京杭运河特大桥

2.4.2其它桥例

2.5其他施工方法

2.6钢管拱的合龙

2.7结语

2.8本章小结

第三章缆吊系统布置及主缆的优化计算方法

3.1引言

3.2悬索计算理论

3.2.1计算悬索的精确法(悬链线法)

3.2.2计算悬索的近似法(抛物线法)

3.2.3缆索吊装中的悬索计算

3.3缆吊系统布置及主缆的优化计算

3.3.1数学模型的具体表述

3.3.2基于Microsoft Excel的优化计算方法

3.4本章小结

第四章边拱在施工过程中充当平衡重的研究

4.1施工过程中边拱的受力特点

4.2调索方案及扣、背索索力的确定

4.3有限元计算分析

4.3.1有限元计算模型

4.3.2背索索力

4.3.3计算结果

4.3.4结论

4.4本章小结

第五章主拱肋和横梁的精确定位技术研究

5.1节段悬臂拼装主拱的定位标高确定

5.2节段悬臂拼装主拱的制作线形和拼装定位标高确定

5.3主拱肋安装的精确定位技术

5.3.1第1拱段定位

5.3.2后续拱段定位

5.4吊装过程中横梁安装的精确定位技术

5.4.1绝对标高控制方法

5.4.2相对标高控制方法

5.4.3相对标高计算方法

5.4.4应用

5.4本章小结

第六章扣吊一体塔结构稳定性和连接形式的研究

6.1概述

6.1.1吊、扣塔独立设置的特点

6.1.2吊、扣塔一体化的特点

6.2风缆布置方式对扣塔稳定性的影响研究

6.2.1侧风缆单独作用对塔架稳定性的影响研究

6.2.2前后风缆单独作用对塔架稳定性的影响研究

6.2.3侧、前后风缆共同作用对塔架稳定性的影响研究

6.2.4结论

6.3吊塔与扣塔的连接形式研究

6.3.1有铰塔和无铰塔的比较计算与分析

6.3.2铰的作用及设铰的影响因素

6.3.3结论

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录