大跨度钢桁梁悬索桥施工控制关键技术研究

摘要

论文结合主跨730m的云南金东大桥钢桁梁悬索桥的施工控制实践，分析了大跨度钢桁梁悬索桥施工控制若干关键技术。主要工作和成果包括:
　　(1)分析了钢桁梁悬索桥的结构特点和适宜应用场合，制定了金东大桥施工监控内容。
　　(2)研究主缆线形计算方法，利用分段悬链线方程，结合相邻索段节点的受力及几何关系、鞍座的成桥位置、鞍座与切点的位置等关系，根据误差闭合迭代，计算出成桥线形、空缆线形。考虑现场实际温度、鞍座位置的差异，分别研究了基准索股及一般索股的施工架设控制方法。计算了钢桁梁无应力制造长度，得出金东大桥钢桁梁可按成桥线形进行工厂制造的结论。
　　(3)结合金东大桥锚跨张力小的特点，研究出先确定空缆状态锚跨张力计算模型，再复核对应的成桥锚跨张力是否满足要求的计算方法。计算了锚跨张力在散索鞍固定和自由时的温度影响系数，并验算了散索鞍固定时，索股在散索鞍中产生滑移所对应的临界温度，指导了锚跨索股施工。然后，总结推导出7种不同的频率索力公式，讨论了各个公式的适用范围和精度，并通过现场实测验证，完成锚跨张力测量和调整工作。
　　(4)基于实测空缆线形和恒载重量，在满足成桥吊索问距不变的条件下，计算新的成桥线形，从而推导修正后的空缆索夹位置和吊索下料长度，并研究了索夹放样的方法。另外，建立包含索夹的精细化有限元模型，得出考虑索夹将使成桥跨中点高程有所提高、吊索长度相应增加，对施工过程也有一定影响的结论。
　　(5)结合金东大桥混凝土桥面板占总恒载44.1％的特点，对比分析了不同的节段间连接方式、钢桁梁架设顺序、桥面板架设方向和横向铺设数量的影响，得出了合理的钢桁梁悬索桥施工方案:钢桁梁架设顺序为从跨中向桥塔架设，节段间采用分段设铰法，在钢桁梁合龙后，开口角首次为0时为最佳刚接时机。在缆吊系统允许的前提下，推荐从跨中向桥塔方向吊装桥面板，横向采用2→4→6→8块板逐渐过度的安装方式。为缩短施工工期，也可利用汽车吊，从桥塔向跨中方向，横向铺设4块混凝土桥面板通道;等通道合龙后，再从跨中向桥塔方向铺设剩余桥面板。

目录

声明

摘要

1．1 钢桁梁悬索桥概述

1．1．1 悬索桥的历史

1．1．2 悬索桥的分类

1．1．3 悬索桥受力特点和计算理论

1．2 悬索桥的施工控制

1．2．1 悬索桥施工控制目的和内容

1．2．2 国内外悬索桥施工控制研究现状

1．3 钢桁梁悬索桥施工控制关键技术

1．4 本文研究背景及研究内容

1．4．1 背景工程

1．4．2 主要研究内容

第2章 主缆及钢桁梁线形控制计算方法

2．1．1 索的平衡方程

2．1．2 索的传统抛物线方程

2．1．3 索的分段悬链线方程

2．1．4 主缆成桥线形计算

2．1．5 主缆空缆线形计算

2．2 索股架设施工控制

2．2．1 基准索股的施工控制

2．2．2 一般索股的施工控制

2．3 钢桁梁无应力节段制造线形

2．3．1 确定加劲梁制造线形的一般原则

2．3．2 钢桁梁无应力制造长度

2．3．3 钢桁梁拼装线形

2．4 本章小结

第3章 锚跨索股张力的计算方法与现场测试

3．1 锚跨张力计算

3．1．1 锚跨张力计算模型

3．1．2 索股锚跨空间位置的确定

3．1．3 温度对边跨及锚跨索力的影响

3．1．4 施工中散索鞍的抗滑移验算

3．1．5 算例

3．2 锚跨张力测试

3．2．1 理想柔性拉索的自由振动方程

3．2．2 考虑锚跨实际边界和索股刚度的修正公式

3．2．3 算例

3．3 锚跨张力调整

3．4 本章小结

第4章 索夹位置及吊索长度的修正计算和索夹刚度影响分析

4．1 基于实测空缆线形的索夹位置和吊索下料长度修正计算

4．1．1 索夹位置修正计算

4．1．2 索夹的放样

4．1．3 吊索长度修正计算

4．1．4 吊索修正长度与空缆线形偏差的关系

4．2 索夹对施工控制计算的影响研究

4．2．1 模型建立

4．2．2 考虑不同索夹长度对施工控制的影响

4．2．3 考虑不同索夹面积对施工控制的影响

4．2．4 考虑不同索夹抗弯惯性矩对施工控制的影响

4．3 本章小结

第5章 钢桁梁的分段架设顺序及连接策略

5．1 采用钢混组合桥面系的钢桁梁悬索桥施工架设特点

5．1．1 钢桁梁的架设方法

5．1．2 钢桁梁节段间连接方式

5．1．3 钢桁梁及桥面板架设顺序

5．2 钢桁梁节段连接方式的影响

5．2．1 模型建立

5．2．2 成桥状态结果分析

5．2．3 钢桁梁节段连接方式的对比分析

5．3 钢桁梁及桥面板架设顺序的影响

5．3．1 钢桁梁架设顺序的对比分析

5．3．2 桥面板架设顺序的对比分析

5．3．3 湿接缝浇筑顺序的讨论

5．4 金东大桥钢桁梁分段吊装、连接及钢混组合桥面板架设顺序

5．4．1 实际施工方案

5．4．2 实测结果对比分析

5．5 本章小结

第6章 主要结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢