七星关大桥贝雷钢桁拱架的设计与施工

摘要

修建大跨度钢筋混凝土拱桥的关键是施工问题,过去长期采用满堂支架施工法,随着无支架施工技术的发展,扩大了拱桥的使用范围,提高了它在大跨度桥梁中的竞争能力.近年来世界上所采用的拱桥无支架施工方法有缆索吊装法、悬臂施工法、塔架斜拉索法、转体施工法等,后来又发明了刚性骨架与塔架斜拉索的组合法.在上述方法的基础上,我们在大跨度钢筋混凝土拱桥主拱圈的施工中采用了贝雷钢桁拱架施工的新方法.本文以贵州省七星关大桥为工程背景,以拱桥计算理论、稳定性理论和有限元法为理论基础,在参阅有关荷载试验方法的基础上,进行了大桥贝雷钢桁拱架的理论计算分析和荷载试验,具体开展了以下几个方面的工作:首先介绍七星关大桥贝雷钢桁拱架的总体布置和施工组织设计,然后进行了拱圈截面浇筑程序的优化,接着用大连理工大学桥梁教研室黄才良教授编制的平面杆系有限元计算程序PFR和可以进行施工阶段模拟的CREEP7程序,对拱架进行了内力计算和稳定性分析,通过理论计算表明施工阶段拱架的轴力、弯矩、应力、稳定系数均处于规范允许范围内,并有一定的安全可靠度,设计合理.另外贝雷钢桁拱架由于组拼拱架分段间的联结较为简单,加工尺寸统一,安装方便,可以在大跨度混凝土拱桥的主拱圈浇筑中加以推广应用,并以底那河大桥为例,计算得出了底那河大桥贝雷钢桁拱架的矢跨比.通过水箱荷载试验对拱架进行预压,消除拱架的非弹性变形,并将实测的挠度值和应力值与理论计算值进行了数据分析比较.根据实测结果,对浇筑过程中所能出现的问题提出了建议.根据拱圈荷载试验的数据表明,七星关大桥贝雷钢桁拱架拼装精确,整体性较好,其承载能力可以满足箱形拱圈混凝土浇筑的需要.证明了本桥主拱圈浇筑采取贝雷钢桁钢架是安全可行的.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1论文背景

1.2七星关大桥工程简介

1.3论文主要内容

第二章拱桥的内力分析

2.1计算方法发展综述

2.2拱桥内力计算基本方法

2.2.1基本结构和弹性中心

2.2.2恒载内力计算

2.2.3活载内力计算

2.2.4温度变化和混凝土收缩产生的内力

2.2.5拱圈自重作用下的内力计算

第三章拱桥稳定性计算理论

3.1拱桥稳定计算综述

3.1.1稳定理论的发展

3.1.2拱的两类稳定问题

3.1.3稳定问题求解方法的评述

3.2拱桥稳定分析的数值方法

3.2.1圆弧拱及抛物线拱的屈曲

3.2.2拱桥的平面压屈

3.3拱桥的侧倾失稳

3.3.1拱桥的侧倾稳定平衡方程

3.3.2组拼拱的侧倾

3.4拱桥稳定问题的有限单元法

3.4.1平面梁单元的切线刚度矩阵

3.4.2拱桥第一类稳定的线弹性有限元分析

3.4.3拱桥第一类稳定的非线弹性有限元分析

第四章贝雷钢桁拱架的设计计算和施工方案

4.1贝雷梁的发展及应用

4.2七星关大桥贝雷钢桁拱架的设计

4.3七星关大桥贝雷钢桁拱架施工组织设计

4.3.1拱座混凝土浇筑

4.3.2贝雷钢桁拱架的拼装

4.4拱圈混凝土浇筑程序设计

4.5贝雷钢桁拱架计算分析

4.5.1贝雷钢桁拱架内力计算

4.5.2贝雷钢桁拱架面内稳定性计算

4.5.3底板混凝土与贝雷梁共同承载计算

4.6贝雷钢桁拱架的推广

4.6.1贝雷钢桁拱架的标准化

4.6.2底那河大桥贝雷钢桁拱架的设计

4.6.3底那河大桥贝雷钢桁拱架矢跨比的选取

4.7小结

第五章七星关大桥贝雷钢桁拱架荷载试验

5.1荷载试验目的

5.2试验加载方式

5.3挠度测量值与计算值对比分析

5.4应力测量值和计算值对比分析

5.4.1主要仪器及设备

5.4.2应力监控测试的方法和原理

5.4.3应力监控测点布置及数据分析

5.5小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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