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原文传递钢管混凝土拱桥施工过程控制计算分析研究

论文题名：	钢管混凝土拱桥施工过程控制计算分析研究
关键词：	钢管混凝土拱桥;施工监控;索力优化;灌注顺序;弹性稳定系数
摘要：	钢管混凝土拱桥在我国是上世纪末发展起来的新桥型，是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。由于钢管混凝土材料在拱桥上的应用，同时解决了高强度材料应用和施工技术的两大难题，使拱桥更加轻巧，表现力也更强，并具有材料省、强度高、自重轻、抗震性能好、跨越能力强、施工周期短、经济效益较好等优点，给拱桥的发展注入了新的活力。　　缆索吊装的斜拉-扣挂悬臂法是钢管混凝土拱桥的一种最常见施工方法，这种方法充分发挥了其自架设的特点，特别适合跨越深峡谷或深水地区，但这种方法由于结构刚度是分阶段组合而成，整个过程复杂而漫长，钢管拱肋拼装阶段索力计算分析、哑铃型钢管拱肋混凝土灌注顺序优化和吊杆下料长度的计算、索力测试与调整技术是顺利实施施工控制的几个关键问题。本文以北深沟特大桥为依托，跟踪整个施工监控过程，论述其施工控制基本程序，并对斜拉-扣挂悬拼法施工的中承式钢管混凝土拱桥施工控制的这些关键问题展开深入的研究探讨，以期为形成较为系统的钢管混凝土施工控制理论做出参考。本文研究的主要内容和结论如下: 　　 1、论述北深沟大桥施工控制的程序，包括控制原则和控制内容，指出顺利实施施工控制的技术策略，最后绘出北深沟大桥施工监控的流程图，以期为形成系统的钢管混凝土拱桥监控理论提供借鉴。　　 2、针对传统的拱肋吊装索力计算的“零弯矩法”和“零位移法”的缺点，提出未知荷载系数法，该法利用Midas Civil中固有的未知荷载系数法的计算模块，以合拢后拱肋线形与设计线形相差最小为控制目标，以各扣点和部分控制点计算值与设计值的差值的平方和最小建立约束控制条件，并考虑拱肋和塔架的应力安全，从可行解中寻找一组最优索力。把三种方法的计算结果及现场的实测索力进行比较。计算结果显示，未知荷载系数法的工程精度更高，用其进行现场施工控制，拱肋合拢线形较好。　　 3、哑铃型空钢管拱肋的管内混凝土灌注是钢管混凝土拱桥施工的一个重要工况，本文利用穷举法，综合考虑灌注过程中关键杆件的应力变化和弹性临界稳定系数，对所有可能的灌注顺序进行计算、对比筛选，寻找灌注的最优顺序。计算过程中，泵送的液态混凝土以单元荷载模拟，达到强度的混凝土钢管以组合材料模拟。　　 4、吊杆作为钢管混凝土拱桥的一个主要的受力构件，对成桥线形和影响影响很大，为保证桥面线形、应力符合设计要求，本文研究了吊杆下料长度的计算，吊杆的索力测试公式的选取，从工程实际应用的角度出发引入长细比和修正计算长度两个实用参数并给出了一般经验值。根据现场的测试条件，提出了一种实用现场索力计算与调整方法，并与理论公式计算出的比较发现精度较高，这种方法可以对所采用的公式进行验证。　　通过该工程的顺利竣工及拱肋合拢、成桥后的部分现场实测数据，验证了本文中的计算理论可行性，可为类似工程提供参考和应用价值。
作者：	蒋丰军
专业：	结构工程
导师：	王佶
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文