钢筋混凝土异型系杆拱桥合理成桥状态与合理施工状态研究

摘要

异型系杆拱桥是中国学者提出的一种新型桥梁结构体系,其吊杆全部按一定斜率斜向布置,形成偏态的拱轴线.不同的吊杆斜率,可推导出异型度不同、形态各异的合理拱轴线.异型系杆拱桥因其外形独特、造型新颖美观而成为城市桥梁优先考虑的桥型之一.但由于其偏态的拱轴线与裸拱恒载压力线偏离很大,使其施工过程难以把握而限制了它的推广.因此,研究其施工过程中的受力性能,确定合理成桥状态与合理施工状态是必要的.文章以黄柏浏阳河大桥为工程背景,提出了异型系杆拱桥合理成桥状态的确定方法--综合法:用最小弯曲能量法初定成桥状态;在此基础上计算系梁活载效应,得到系梁的最大预加力,并配置实际预加力;计入实际配置预加力,获得系梁合理恒载弯矩域;通过建立最大应力最小为目标的索力优化模型,调整恒载弯矩使其在合理弯矩域内,同时使系梁、拱圈的应力均在容许值内,最后得到合理成桥状态.支架现浇的异型系杆拱桥在施工中不能处于裸拱状态,施工过程中吊杆张拉时机选择和张拉力确定是合理施工状态确定的关键.该文以施工过程中最大应力最小为目标进行索力优化,最后确定多次吊杆张拉力,并应用于黄柏浏阳河大桥的施工控制中.在施工控制中,采用频率法、液压千斤顶法、荷载传感器法相结合的方法对索力系数进行修正,最后将理论索力与修正的实测索力相比较,误差在容许范围内,证明此修正方法是可行的.通过标高、索力、应力等实测值与理论值的比较,说明黄柏浏阳河大桥的施工控制取得了较好效果.在施工控制中对异型系杆拱桥系梁、拱圈截面的日照温度进行了观测,并根据实测数据对温度差梯度进行了拟合,符合指数函数分布.通过荷载试验对建成后的桥梁进行检测,其受力性能良好.

目录

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第一章绪论

1.1异型系杆拱桥发展概况

1.2异型系杆拱桥的特点及适用范围

1.2.1异型系杆拱桥的特点

1.2.2异型系杆拱桥的适用范围

1.3问题的提出及研究意义

1.4国内外研究现状

1.5本文研究的主要内容

第二章异型系杆拱桥合理成桥状态确定

2.1概述

2.2确定成桥索力的传统方法

2.2.1按成桥目标分类

2.2.2按实现成桥目标所用的方法分类

2.3异型系杆拱桥合理成桥状态确定的综合法

2.3.1结构尺寸的初步拟定

2.3.2最小弯曲能量法初定成桥状态

2.3.3“初张力”的确定

2.3.4系梁活载效应计算

2.3.5应力平衡法设计系梁预应力

2.3.6系梁成桥恒载弯矩可行域计算

2.3.7最大应力最小法调整吊杆张拉力

2.3.8成桥状态检验

2.4算例

2.4.1施工全过程分析模型

2.4.2成桥状态确定的步骤

2.5本章小结

第三章异型系杆拱桥施工期受力性能研究

3.1概述

3.2异型系杆拱桥施工期的力学特性

3.2.1裸拱状态

3.2.2不同的拱圈支架卸落顺序

3.2.3系梁支架卸落

3.2.4吊杆张拉

3.2.5预制行车道板等荷载

3.3本章小结

第四章异型系杆拱桥合理施工状态确定

4.1概述

4.2施工中索结构内力确定的常用方法

4.2.1确定斜拉桥施工张拉力的常用方法

4.2.2确定系杆拱桥吊杆张拉力的常用方法

4.3异型系杆拱桥合理施工状态的确定

4.3.1合理施工状态的确定原则

4.3.2施工过程中吊杆张拉力确定

4.4算例

4.4.1合理施工工序

4.4.2吊杆初张拉

4.4.3拱圈支架卸落过程中的吊杆张拉

4.4.4全面索力调整

4.4.5满足活载组合需要的索力调整

4.5本章小结

第五章黄柏浏阳河异型系杆拱桥的实测温度场

5.1混凝土结构的日照温度效应

5.1.1温度荷载的分类及特点

5.1.2我国设计标准中有关温度荷载的规定

5.2测试仪器及测点布置

5.3温度测试成果整理

5.4本章小结

第六章黄柏浏阳河大桥施工控制及荷载试验

6.1异型系杆拱桥施工控制

6.1.1施工控制的目的和意义

6.1.2异型系杆拱桥施工控制内容

6.1.3黄柏浏阳河大桥施工控制效果

6.2黄柏浏阳河大桥荷载试验

6.2.1试验目的

6.2.2试验依据

6.2.3静载试验

6.2.4动载试验

6.3本章小节

第七章结论与展望

7.1结论

7.2进一步研究设想

致 谢

参考文献

附录A