波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工技术研究

摘要

顶推施工作为一种相对成熟的施工工艺，在预应力混凝土梁桥以及钢箱梁的架设中得到了较为广泛的应用。波形钢腹板组合箱梁作为一种新型钢混组合结构，目前在国内外已修建100余座。虽然桥型的选择和施工的方法很多，但顶推施工在此类梁桥中的应用却并不常见，相应的研究也较为薄弱。为此，本文以井山经济技术开发区深圳大桥为例，设计了波形钢腹板PC组合小箱梁，提出组合小箱梁分条分块预制组拼顶推施工方案，分别运用大型有限元软件Midas/Civil和ANSYS开展了顶推施工全过程和主梁顶推施工局部应力分析，相应的研究成果可为同类桥梁的设计和施工提供参考。本文主要完成了以下几方面的工作：
　　(1)综述了顶推施工的发展历程、受力特点及在各种桥型上的运用情况；介绍了波形钢腹板组合梁桥的特点、优势以及国内外的发展概况，总结了波形钢腹板运用顶推法施工的优势以及特点。
　　(2)以井冈山经济技术开发区深圳大桥为例，通过引入波形钢腹板和Φ21.8大直径预应力束，设计了波形钢腹板小箱梁，提出了波形钢腹板箱梁预制组拼顶推的施工方案，实现了梁桥上部结构和下部结构的同时施工，大大提高顶推施工速度，缩短施工工期。
　　(3)运用大型有限元Midas/Civil软件建立顶推施工全过程分析模型，探讨了顶推施工中主梁受力、导梁挠度变化以及使用过程中结构安全性能。顶推施工模拟表明，主梁顶、底板在顶推过程中均有一定的压应力安全贮备，最大压应力出现在底板，其值为19.84MPa，腹板最大剪应力为79.23MPa，均满足规范要求；导梁最大挠度值为172.18mm，约为顶推长度(49m)的1/285，施工中应采取相应措施确保导梁安全通过临时墩。成桥整体受力分析表明，主梁顶、底板均有一定的压应力安全贮备，且最大压应力为16.6MPa，腹板剪应力最大为113.21MPa，均满足规范要求。
　　(4)应用有限元法对顶推施工过程中导梁刚度、自重以及临时墩位置进行优化分析，结果表明导梁重量相对于导梁刚度主梁受力更敏感，在满足导梁刚度的情况下，应尽量减轻导梁的重量。此外，临时墩位置能有效减少主梁内力峰值以及导梁前端挠度峰值，在条件允许的情况下，临时墩应尽量设置在跨中位置。
　　(5)借助有限元程序 ANSYS建立波形钢腹板小箱梁全桥有限元模型，选取主梁出现最大负弯距以及最大正弯矩工况进行局部应力分析，结果表明箱梁顶、底板均保持较好的压应力水平，且最大压应力为21.6MPa，波形钢腹板最大剪应力为82.5MPa，均满足规范要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 顶推法施工研究现状

1.3 波形钢腹板PC组合梁桥的研究现状

1.4 波形钢腹板梁桥顶推施工技术研究现状

1.5 本文研究的主要内容

第二章 波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工设计

2.1 波形钢腹板组合小箱梁结构设计

2.2 桥梁结构顶推施工设计

2.3 本章小结

第三章 顶推施工全过程有限元分析

3.1 顶推施工数值模拟方法

3.2 分析模型

3.3 顶推过程受力分析

3.4 成桥运营阶段结构受力分析

3.5 本章小结

第四章 波形钢导梁及临时墩优化

4.1 导梁优化

4.2 临时墩优化

4.3 本章小结

第五章 波形钢腹板组合小箱梁顶推施工局部受力分析

5.1 空间有限元模型的建立

5.2 最大负弯矩工况仿真分析

5.3 最大正弯矩工况仿真分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢