轻型钢桁网支架在拱桥施工中的应用与研究

摘要

轻型钢桁网支架是一种用在中小跨径拱桥施工中的新型支架，具有质量轻，取材广泛，制作工艺简单，施工便捷和造价低廉等优点，适用于对基础要求较高的中小跨径现浇混凝土拱或预制拼接钢筋混凝土拱。它的推广应用可以缩短施工时间，降低施工成本，带来巨大的社会经济效益。但是由于此施工方法属于较新的工艺，因此缺少相关的理论和实践经验作为指导，因此对轻型钢桁网架做较为深入的研究，对其推广应用是十分必要的。本文针对浙江省湖州市长田漾大桥的拱圈施工，对轻型钢桁网支架做了实践与理论相结合的研究，主要包括以下几个内容:
　　(1)通过对结构进行理论分析，确定了检验结构是否能够满足施工要求的标准。结构检验包括强度验算，刚度验算与稳定性验算三个方面。其中由于支架是由单榀钢拱架通过横向支撑联系成一个整体，通过在节点处绑扎钢管，将拱圈施工荷载转化为钢拱架面内节点荷载，进一步将钢桁网架的强度验算简化为单榀钢拱架的强度验算。
　　(2)通过对施工过程中的钢桁网架的主要节点和主要受力杆件分别进行位移监测和应力监测，同时利用大型有限元分析软件Midas Civil建立相应的有限元模型，将监测结果与有限元模型计算结果进行对比分析，结果表明，计算结果与监测结果拟合较好，该有限元模型可以反映用在该施工中的钢桁网架的受力状态，因此可以将该有限元模型作为进一步深入研究的理论模型。
　　(3)利用校验正确的有限元模型进行完整结构的静力分析和屈曲分析，检验轻型钢桁网架的强度，刚度和稳定性是否能够满足施工要求，为轻型钢桁网架的推广应用提供了理论基础。
　　(4)针对长田漾大桥施工过程中出现了由于现场施工偶然因素造成的结构中的个别杆件失去承载力的情况，为了防止由于杆件出现失效破坏，而导致结构发生倒塌，因此对结构进行倒塌分析。本文选择12种初始破坏状态进行倒塌分析，分析结果表明，在12种初始破坏状态下，针对长田漾大桥拱圈施工工序的轻型钢桁网支架不会发生倒塌破坏。但是由于钢桁网架的杆件众多，因此有必要对所有杆件进行深入分析，确保结构在现场施工偶然作用下不会发生倒塌破坏。
　　经过以上分析，最后提出结论，轻型钢桁网支架可以在中小跨径拱桥施工中推广应用，本文的理论分析具有一定的针对性，可以作为钢桁网架推广应用理论分析的基础，但是对应不同的施工工序和施工参数，需要重新检验结构的安全性，并对结构进行适当的优化设计。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 立题依据与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究主要内容

第2章 轻型钢桁网架的设计计算方法

2．1 轴心受力构件的强度计算

2．2 轴心受力构件的刚度计算

2．3 轴心受压构件的稳定性计算

2．3．1 两类失稳问题

2．3．2 稳定性计算公式

2．4 本章小结

第3章 轻型钢桁网架的数值分析

3．1 有限元模型的建立

3．1．1 结构参数

3．1．2 浇筑方案

3．1．3 基本假定

3．2 荷载工况的确定

3．2．1 荷载工况

3．2．2 施工荷载

3．3 本章小结

第4章 轻型钢桁网架的现场监测

4．1 监测参数

4．1．1 结构参数

4．1．2 测点布置

4．1．3 监测仪器

4．2 监测结果分析

4．2．1 第十跨钢桁网架的监测结果分析

4．2．2 第四跨钢桁网架的监测结果分析

4．3 钢桁网架第一次使用的监测结果分析

4．3．1 第十跨轻型钢桁网架第一次使用位移监测结果分析

4．3．2 第四跨轻型钢桁网架第一次使用位移监测结果

4．4 本章小结

第5章 轻型钢桁网架的内力、刚度和稳定性分析

5．1 基本原理

5．1．1 有限元结构内力和刚度分析原理

5．1．2 有限元结构整体稳定性分析原理

5．2 第十跨钢桁网架静力分析

5．2．1 第十跨钢桁网架内力分析

5．2．2 第十跨钢桁网架刚度分析

5．3 第十跨钢桁网架稳定性分析

5．4 本章小结

第6章 轻型钢桁网架施工过程的倒塌分析

6．1 连续倒塌分析方法

6．1．1 轻型钢桁网架连续倒塌分析的荷载组合

6．1．2 轻型钢桁网架连续倒塌分析的失效与破坏准则

6．2 施工过程的倒塌分析

6．2．1 结构初始破坏状态选择

6．2．2 去除上弦杆失效杆件后剩余结构的静力分析结果

6．2．3 去除下弦杆失效杆件后剩余结构的静力分析结果

6．2．4 去除腹杆失效杆件后剩余结构的静力分析结果

6．3 抗连续倒塌设计

6．4 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

个人简历