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原文传递高速铁路大跨度连续钢桁梁柔性拱桥施工控制关键技术研究

论文题名：	高速铁路大跨度连续钢桁梁柔性拱桥施工控制关键技术研究
关键词：	钢桁梁柔性拱桥;施工控制;拼装线形;静风响应;柔性拱合拢
摘要：	钢桁梁柔性拱桥作为一个完美的组合结构体系，充分考虑了梁和拱的受力特点，不仅增加了结构的跨越能力，还可以在受到荷载时充分发挥材料的力学性能。同时由于一般采用先工厂预制杆件、后现场进行拼装的施工方法，提高了施工效率。钢桁梁柔性拱桥在建造过程中，由于各种因素的影响，实际桥梁状态与设计状态之间必定存在误差，且随着施工的继续进行，这些误差逐渐累积，最终有可能会导致成桥后的线形和应力状态与设计理想状态相差较大，甚至会危及到结构安全。因此大跨钢桁梁柔性拱桥的施工控制越来越被重视。　　本文以银川机场黄河特大桥主桥3×168m连续钢桁梁柔性拱桥为工程背景，结合大跨度桥梁施工控制理论、有限元计算方法和现场实测结果对该桥在施工控制过程中所遇到的一些关键问题进行研究解决，在为该工程的顺利完工提供技术支持的同时，也积累了该类桥型的建造经验。论文主要工作与研究成果如下: 　　(1)首先对钢桥的发展历史做了回顾;介绍了钢桁架拱桥的分类及其力学特点;对桥梁施工控制的意义以及大跨度桥梁施工控制理论进行了总结;对本文所研究的钢桁梁柔性拱桥所采用的施工方法和监控方案进行了详细的说明。　　(2)结合本桥具体施工过程，基于初始位移法推导了悬臂拼装过程中拼装线形的计算公式，并用该公式的计算结果指导现场施工;从临时墩支点标高、冲钉质量以及杆件拼装误差三方面对拼装过程中线形精度控制进行了研究。针对该桥实际架设过程中出现的节点标高过低的现象，通过分析误差产生的原因，并结合现场实际情况提出了更换冲钉后将悬臂端提升的调整措施。　　(3)基于吊杆风洞试验结果，对柔性拱拼装过程中的静风响应进行了计算，掌握了施工过程中的最不利工况。结果表明，当施工至一定阶段，在风荷载和自重作用下柔性拱杆件应力会超过材料容许应力上限。为了避免出现柔性拱失稳现象，结合结构特点及现场实际情况提出了内部缆索法和外部缆索法两种抗风措施，对两种方案的抗风效果进行了对比。从缆索的布置位置和数量两个方面对内部缆索法进行了优化，有效的改善了柔性拱拼装过程中的抗风性能。　　(4)基于第一个柔性拱合拢时的架设工况，结合有限元模型计算结果和现场实测结果，讨论了合拢口形状随温度的变形情况，确定了适宜的合拢时间段。针对该拱拱脚无法自然合拢的现象，通过计算分析提出了项升合拢方案;对顶升合拢过程中的部分杆件实测的应力变化和理论计算的应力变化进行了对比分析。　　(5)针对落梁过程中可能由支点高差所引起的杆件受力变化进行了分析讨论，结果表明最不利受力工况下，全桥杆件的最大应力均在材料允许的受力范围之内;同一墩支点之间的高差是施工控制重点。对落梁完成后的线形、应力测量结果进行分析，说明了该桥施工控制的效果达到设计要求。
作者：	何志刚
专业：	建筑与土木工程
导师：	蔺鹏臻;吕世友
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文