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原文传递扣锚索一体化斜拉扣挂成拱计算研究

论文题名：	扣锚索一体化斜拉扣挂成拱计算研究
关键词：	钢箱拱桥;扣锚索一体化施工;斜拉扣挂;成拱计算
摘要：	国内拱桥自1968年第一次采用斜拉扣挂法施工，随着工法改进和钢绞线技术发展，在1996年第一次用扣锚索一体化施工。当时算法不能准确模拟索鞍和拉索间的关系，主拱线形难以控制，在后续拱桥施工中多采用扣锚索分离工法。但近年来，国内钢箱拱桥采用扣锚索一体化施工的数量逐渐增大，跨径越来越大，技术要求提高，但尚未引起足够重视。其索鞍处索的滑移计算问题没有完全解决，需要有相应算法。因此，本文对扣锚索一体化施工进行研究，开展如下工作：　　(1)调研扣锚索一体化工法实践和相应结构计算的发展，分析其技术要点。以学术文献为主要查阅对象，其他可靠来源为辅助。从1996年扣锚索一体化施工开始至目前，查阅拱桥相关文献191篇，直接密切相关有20篇；调研扣锚一体化相关的悬索桥和斜拉桥245篇。梳理相关算法，从反向延长法至折减弹性模量法，结果表明：两者仅考虑拉索弹性变形的影响，未考虑索在滑移条件下联合变形平衡和几何协调关系，所以需要进一步研究。　　(2)研究考虑鞍座处的几何变位和切向力平衡条件下索力相等，同时考虑扣塔-拉索-拱段的整体刚度，根据力矩平衡、变形协调和索本构关系建立非线性方程组，并联立进行求解。进一步考虑到工程应用，将非线性方程进行线性简化，在忽略高阶的近似条件下，推导了简化算法，编制相应计算流程。在文献相同的假设条件下，本文算法可退化为文献算法。本文建立算例进行验证，并与文献算法进行对比，分析三者产生差异的原因。算例结果表明：本文算法与反向延长法相比，索力增量占绝对量1.4%，但索力增量相差59.1%；与常规零位移法相比，索力增量占绝对量2.5%，但索力增量相差108.1%。证明本文算法计算结果更加接近反向延长法。应注意到三种方法计算得出的索力增量占绝对索力的比例不到5%。　　(3)以新滩溪特大桥为实际工程背景，对该桥10根扣索进行计算。分析几种拱轴线形的区别与联系并对其做出计算，提出“线形控制为主，索力控制为辅”的钢箱拱桥施工控制原则。用三种算法对其进行索力计算，结果如下：本文算法与反向延长法索力最大误差为5.2%；与常规零滑移法最大误差为8.6%。结论是：要准确计算扣锚索一体化施工中的主拱线形和索力，应考考虑扣塔几何变位的影响和扣锚索-索塔-拱圈节段的整体变形和体系刚度。在本文假设条件下，计算结果和实桥测试结果基本吻合，该算法可供同类工程参考。　　(4)研究实际工程中索鞍处实际摩擦系数的范围。利用文献提供摩擦系数计算公式，结合现场的的索力16组实测数据。求得转向索鞍处扣锚索的索力差，测算索鞍处的等效摩擦系数。实测摩擦系数最大值为0.413，最小值为0.177。并结合相关规范推得实桥的等效摩擦系数应介于0.2~0.3之间。
作者：	李智恒
专业：	建筑与土木工程
导师：	郑罡
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022