大跨度钢管混凝土提篮拱桥拱肋骨架的施工控制研究

摘要

本文详细回顾了钢管混凝土拱桥施工控制技术的发展，总结了拱桥骨架吊装控制技术发展中存在的问题。在总结了力矩平衡法及有限元“零位移法”的优缺点之后，针对落步溪大桥初步拟定的扣索方案，采用将扣索和骨架结构作为结构的整体进行非线性迭代计算求解最优扣索索力的计算方法，给出了相应的迭代计算过程，并进行了相应的骨架节段正装和倒拆计算，得出骨架合龙前一组优化扣索索力，并给出钢管骨架吊装施工中钢管应力及标高的控制数据，实践表明，采用本方法能够保证钢管骨架具备良好的合龙条件，并且在施工中能够给出准确的标高控制数值。温度效应的测试及理论计算，为选择合龙时间、合龙温度提供了理论依据，对钢管拱桥的骨架吊装控制起到了良好的工程指导作用。 通过钢管拱肋骨架弦管应力的测试，确定了骨架吊装过程中的支撑条件，及时进行了相应的改善处理，为钢管骨架的顺利吊装、扣索的扣挂张拉等施工提供了大量的理论及实测数据，保证了施工中骨架结构的安全与稳定。全过程的监测结果与理论计算结果的对比及分析表明，钢管应力、线形(标高、中线偏差)、扣索索力均与控制数据较为吻合，施工过程有限元仿真计算的结果准确可靠。合龙前的温度效应监测，为选择大桥合龙时机、合龙温度提供了指导意见。骨架成型后的温度效应实测及理论计算值吻合，骨架的成型质量很好。 下弦钢管混凝土灌注前后，单点应力及平均轴向应力均未见明显的异常，骨架标高变化理论值与实测值吻合较好。上弦管混凝土灌注前后骨架实测标高变化与理论计算值吻合较好。上、下游拱肋4根钢管的平均轴向应力累计实测值与理论计算值误差在10％以内。 本文研究成果在重庆落步溪大桥施工中得到了成功的应用，为保证该桥拱肋骨架甚至全桥的安全施工提供了技术支撑，也为今后类似工程积累了施工经验。

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第一章绪论

1.1钢管混凝土拱桥的发展

1.2大跨度拱桥钢管吊装控制的目的及意义

1.3桥梁施工控制技术的发展概况

1.4钢管混凝土拱桥施工控制中存在的问题

1.5本文工程背景及主要研究内容

第二章落步溪大桥拱肋劲性骨架施工结构分析及监控方案

2.1钢管混凝土拱桥施工过程结构分析方法

2.2应力监测

2.3线形监测

2.4温度效应监测

2.5本章小结

第三章钢管骨架无支架缆索吊装施工过程有限元分析

3.1钢管骨架的架设方案

3.2钢管骨架吊装过程的有限元模拟

3.3钢管骨架无支架缆索吊装扣索索力优化分析

3.4施工过程监测结果及其与理论计算结果的对比分析

3.4.1钢管骨架试吊装（宜昌侧第1节段）测试及分析

3.4.2宜昌侧第1节段、第2节段吊装过程测试结果分析

3.4.3万州侧第6节段、第7节段吊装过程测试结果分析

3.4.4宜昌侧第3、4、5节段吊装过程测试结果分析

3.4.5万州侧第8、9、10节段吊装过程测试结果分析

3.4.6第3～5节段、第8～10节段吊装施工线形测试

3.4.7拱肋骨架合拢前弦管温度效应测试及分析

3.4.8拱肋骨架合拢前扣索索力识别

3.4.9扣索拆除阶段测试结果及分析

3.5本章小结

第四章钢管内充混凝土施工过程测试及有限元分析

4.1钢管内充混凝土的灌注施工方案

4.2混凝土灌注施工过程监测测点布置

4.3实测与理论计算结果的对比及分析

4.4本章小结

第五章结论

参考文献

发表论文与参加科研情况说明

致谢