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钢管混凝土拱桥无应力状态法施工控制研究
| 论文题名： | 钢管混凝土拱桥无应力状态法施工控制研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土系杆拱桥;无应力状态法理论;施工控制;结构分析方法;仿真模拟 |
| 摘要： | 大跨度钢管混凝土刚构系杆拱桥是一种自架设体系结构，结构刚度是分阶段逐步形成的。从结构体系上看，刚构系杆拱桥属于无推力结构，传力路径明确，但是，结构的形成过程较为复杂、漫长。从拱肋分段形成线形控制到桥面线形控制，都离不开准确到位的施工控制。当前钢管混凝土拱桥施工控制主要采用正装分析、倒装分析或正装、倒装交互迭代的方法来实现成桥理想状态，分析过程较为复杂繁琐。相比之下，无应力状态法施工控制原理以相对稳定的结构构件无应力量作为控制目标，在满足各施工阶段结构强度安全的前提下，使得处理构件安装过程的监控问题时更加直观明了，且概念清晰，计算工作量小，应变能力强，具有更为广阔的应用前景。本文以南充市下中坝嘉陵江大桥为背景，对钢管混凝土刚构系杆拱桥合理成桥状态下的吊杆、系杆无应力长度计算以及施工控制中的结构分析方法、缆索吊装索力控制、系杆张拉控制、吊杆安装控制等问题展开研究。 笔者对钢管混凝土桁式拱桥进行了合理简化，在钢管混凝土拱桥拱肋吊装和调整中的扣索、背索索力计算中，根据拱肋安装线形控制要求，提出合理的分步前进迭代算法计算扣索、背索张拉控制力，保证了拱肋形成过程的安全以及合龙松扣后裸拱状态下的理想线形。 在无应力状态法理论基础上，分析比较了拱肋分段形成至成拱过程自然合龙与强制合龙的区别，探讨了一般性拱结构合龙前实现无应力安装所需要调整的位移量，并说明扣索作为临时构件，索力作为临时荷载不会影响最终结构的内力和线形。 在确定成桥状态吊杆、系杆无应力长度方面，结合钢管混凝土拱桥刚度分阶段形成的特点，提出分步算法确定最终结构吊杆、系杆无应力长度，以此作为施工过程系杆张拉、吊杆安装时的控制依据。分步算法的基本思路是先不考虑混凝土收缩徐变，以拱肋联合截面刚度计算成桥状态下的初始吊杆、系杆无应力长度，再在此基础上考虑混凝土收缩徐变及活载影响修正吊杆、系杆无应力长度，最后考虑拱肋截面刚度变化影响分析计算获得最终结构的吊杆、系杆无应力长度。 以最终结构的吊杆、系杆无应力长度为标准，按照实际施工顺序对施工过程进行了仿真模拟，分析了桥面预抬高后吊杆一次安装到位的可行性以及系杆分批次张拉控制桥墩偏位的合理性。最后结合实测数据说明成桥状态与设计预期结构状态吻合良好。 |
| 作者： | 刘建 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 唐继舜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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