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大跨度钢管混凝土拱桥斜拉扣挂扣索力计算方法研究
| 论文题名： | 大跨度钢管混凝土拱桥斜拉扣挂扣索力计算方法研究 |
| 关键词： | CFST拱桥;斜拉扣挂悬拼法;正装迭代法;索力计算 |
| 摘要： | 斜拉扣挂悬拼法被广泛应用于钢管混凝土（ConcreteFilledSteelTube，简称CFST）拱桥施工中。随着CFST拱桥跨径的增大，节段分段数量增多，为了避免施工中频繁的调索，通常采用一次张拉的施工方法，扣索张拉力是控制拱肋线形的关键指标，在扣索力的求解过程中，计算结果受到多种因素影响，如何快速准确的求解一组扣索张拉力，使得拱肋线形达到期望线形，是目前CFST拱桥施工计算中的热门问题，因此有必要对扣索力计算过程中的影响因素进行研究。本文以平南三桥（575m中承式CFST拱桥）为分析对象，围绕CFST拱桥斜拉扣挂扣索力的计算方法进行了如下工作： （1）对基于正装迭代法的影响矩阵法进行了研究，阐述了影响矩阵法及正装迭代法的计算原理及步骤，通过算例验证影响矩阵法在CFST拱桥斜拉扣挂扣索力计算中的可行性和准确性。通过对影响矩阵法中收敛速率影响因素的研究，指出了影响矩阵法在应用于大跨度CFST拱桥扣索力计算中迭代效率低的原因。通过理论分析，推导了影响矩阵的修正矩阵，提出了改进的迭代算法，结果表明，应用改进的迭代算法计算时收敛效率提高了65%。 （2）基于平南三桥有限元模型，对大跨度CFST拱桥斜拉扣挂扣索力计算值的影响因素进行了研究，从节段安装预抬量、施工线形、合龙松索后线形、合龙松索后拱肋应力对以松索线形最优为目标的计算方法和以施工线形最优为目标的计算方法求解的扣索力计算值进行了对比分析。结果表明，对于斜拉扣挂施工，以施工线形最优为目标的计算方法能有效降低施工过程中拱肋的线形波动，控制了施工过程中的拱肋线形就能有效降低合龙后拱肋的初应力。 （3）提出了适用于大跨度CFST拱桥的斜拉扣挂扣索力优化计算方法，以简化的力矩平衡法求解的索力作为初始值，约束合龙松索后控制点的位移及相邻扣索在施工过程中最大索力的差值，以索力调整幅度最小为目标函数来求解扣索力。应用优化计算方法求解了平南三桥的扣索张拉力，结果表明，求解的索力在合龙松索后线形与目标线形偏差均小于30mm，施工过程中控制点最大波动仅为139.4mm，合龙松索后拱肋应力与一次落架的应力最大相差25.58MPa。 |
| 作者： | 周剑希 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 谢开仲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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