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原文传递特大型深水桥梁高桩承台钢吊箱施工过程受力特性及施工技术研究

论文题名：	特大型深水桥梁高桩承台钢吊箱施工过程受力特性及施工技术研究
关键词：	特大型;深水桥梁;高桩承台;钢吊箱;施工过程;受力特性;随机波浪;计算;波浪力;试验结果;封底混凝土;波浪理论;模拟;附连水质量;粘结滑移;相关函数;苏通大桥;施工技术;模型;荷载
摘要：	近年来随着国民经济的高速增长以及交通运输事业的蓬勃发展，我国建设了一批大跨度深水桥梁。高桩承台基础应运而生，钢吊箱这一独特的结构形式亦随之发展。为了保证这类结构的施工安全及施工质量，同时为了促进特大型钢吊箱施工技术的发展和规范化，对钢吊箱施工过程中的力学特性进行研究，有重要的理论意义和应用价值。　　借鉴相似结构的成熟理论和相关规范，对波浪荷载、水流荷载、波托力以及风荷载进行静力等效，通过ANSYS建立有限元模型，模拟苏通大桥南5＃主墩钢吊箱施工全过程，得到并分析了其在施工过程中的受力特性，模型中在吊点处、内支撑与壁板连接处均进行了特殊处理以分散集中作用力。最后将计算结果与实际监测数据对比分析，检验了等效荷载及数值模拟的可行性和可靠性，提出了钢吊箱在设计和施工过程中多项建议，充实和完善了钢吊箱设计计算理论。　　基于随机波浪理论、绕射波浪理论、线性谐波叠加法以及离散Fourier变换，利用Matlab语言完成了随机波浪的仿真以及随机波浪力的计算。结果表明，模拟波浪总时间较小时，各样本之间的相关函数及功率谱偏差很大，并不能反应随机波浪全过程的特性。随着样本容量的增大，各样本之间的相关函数及功率谱也越来越接近。综合考虑计算代价和模拟精度得到了比较合理的波浪及波浪力时程曲线。　　考虑附连水质量的影响，以随机振动理论、线性绕射波浪理论为基础，通过波浪频谱和波浪力谱的转换，并基于模拟的波浪力时程在频域和时域内对钢吊箱进行了动力响应分析。结果表明，考虑附连水质量后，动力效应有所增大，但增大幅度较小。在实际工程中，可以根据具体的安全性要求在等效静力结果基础上乘以一个放大系数，以考虑波浪力的动力效应，或者直接采用特征波法进行计算分析。　　结合封底混凝土与钢护筒模型试验结果，分析探讨了钢护筒与混凝土之间的粘结滑移机理。采用ANSYS有限元分析软件建立了非线性弹簧单元的粘结滑移三维数值模型，并将计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明，计算结果与试验结果吻合较好，同时还得到了界面剪切应力分布规律以及界面混凝土主拉应力的分布规律等。　　结合苏通大桥主4＃墩和主5＃墩钢吊箱，系统分析了特大型钢吊箱的加工拼装、下放、定位、封底混凝土以及信息化等关键施工技术，着重比较了计算机控制同步分节下放和整体下放钢吊箱以及几种定位技术等施工方法的优劣。　　最后，简要讨论了进一步工作的方向。
作者：	吴加云
专业：	土木工程施工
导师：	徐伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文