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原文传递轨道交通U型梁运架施工过程空间力学行为分析

论文题名：	轨道交通U型梁运架施工过程空间力学行为分析
关键词：	轨道交通;高架桥U型梁;运架施工;有限元分析;空间力学行为
摘要：	U型梁是目前最为新颖的一种城市轨道交通所采用的高架桥桥型，具有降噪效果好、建筑高度低、空间利用率高、外观造型优美等特点，传统的U型梁一直以来因为受力复杂，制作繁琐，施工困难，制约了其进一步的推广使用。随着技术的进步，施工方法由现浇法转向预制吊装法，采用双机抬吊或龙门吊抬吊的方式吊装U型梁。由于U型梁为薄壁开口截面，抗扭刚度差，U型梁的运输和架设对运输通道和施工场地有很高的要求。2011年上海某轨道交通U型梁高架桥在架设施工过程中首例采用了架桥机运架施工的方案，即“定点上梁，梁上运梁，桥机架梁，自行过孔”的方案，获得了成功。　　架桥机运架施工是铁路桥架设施工中架设T梁和箱型梁经常采用的一种施工方式，对于桥梁施工整体工艺，U型梁梁上运架施工只是一种施工方法的衍生，而对于U型梁的架设施工，则是一种发展和创新，是一种很有潜力的轨道交通U型梁架设施工方法。由于U型梁是一种下承式空间结构，三向受力复杂，一直以来没有形成一套成熟的研究理论对其进行合理的诠释，此前已有部分学者针对U型梁进行了相关试验与研究，但多局限于运营荷载下U型梁的平面受力分析，对其空间受力状况分析尚不充分，并且架桥机荷载作用情况与运营阶段荷载作用情况完全不同，因此架桥机作用在U型梁上对其受力的影响以及运架施工的安全性和使用性尚需要进一步精细化探讨。　　针对这个问题，本文结合实际工程，采用空间有限元程序MidasCivil建立U型梁空间实体模型，由于U型梁运输和架设过程相对缓慢，将架桥机运架施工的动态过程精细化的分解成为多个静态过程，对整个运架施工过程进行全面模拟分析，探讨架桥机施工荷载下的U型梁应力分布状况及分布规律。研究发现: 　　 1、架桥机运架荷载作用下，U型梁变形主要表现为:上翼缘内倾，腹板底部外鼓，梁端弯扭耦合作用较为明显，非标准30m跨U型梁的梁端尤其突出。　　 2、在整个运架过程中，各特征截面均有横向应力产生，最大值为2.94Mpa，且分布规律差异明显，中支腿处U型梁应力分布受影响最大，应为施工过程中重点关注位置。U型梁腹板对行车道板的横向应力表现出一定的嵌固效应。架桥机支腿和运梁车荷载产生的横向应力在纵桥向表现为局部反应。　　 3、通过平面杆系与空间实体模型计算结果的对比分析可知，两种模型计算的纵向正应力基本吻合，利用杆系单元研究U型梁的纵向设计是可行的。　　 4、行车道板纵向应力分布表现出明显的负剪力滞效应。对于不同形式的荷载，行车道板剪力滞分布表现出一定的规律性。　　 5、探讨U型梁运架施工中架桥设备的选用范围，经分析建议架桥机自重控制在330t以内较为安全。　　分析结果结果表明，运架过程中U型梁横向应力及剪力滞效应明显，采用空间实体模型进行详细分析是有必要的和可行的。
作者：	忽慧涛
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	范伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文