详情

原文传递大跨径系杆拱桥曲线型系杆的分析研究

论文题名：	大跨径系杆拱桥曲线型系杆的分析研究
关键词：	系杆拱桥;曲系杆受力特性;桥梁设计
摘要：	新张公路桥主桥为钢管混凝土系杆拱桥，在其设计中系杆采用了R=2500m的圆弧竖曲线线型。由于系杆拱桥的系杆在很大程度上起到水平拉杆的作用以平衡拱肋在两拱脚处的水平推力，所以设计中其线型通常选为直线线型。本文将针对系杆拱桥的曲系杆受力特性问题进行研究分析。论文以新张公路桥主桥为工程背景对系杆采用曲线线型以后，曲系杆的受力变形、应力状态及对拱桥体系转换的影响进行研究，具体内容有：直线型系杆与曲线型系杆的系杆拱结构在成桥状态下受力状态差异的研究；系杆内纵向预应力钢束张拉过程中系杆的挠曲规律以及施工过程中系杆支撑条件的模拟分析；系杆拱结构在施工过程中吊杆的张拉顺序及张拉力控制方法的研究。首先针对保持拱肋的尺寸、系杆的截面尺寸以及施工荷载作用不变的条件下，建立不同竖曲线半径系杆的系杆拱结构的模型，进行相应的有限元分析。分析的结果表明，系杆从直线型即R=∞向R逐渐缩小的方向变化时，系杆拱结构的整体刚度会减小，致使结构在同样自重荷载作用下的竖向挠度值加大。另外，在系杆曲率加大的情况下同样吊杆张拉力、系杆内预应力筋束的作用力都将会使系杆各截面内所受的剪力增大，这对于结构的受力也是一种不利的影响。其次对施工过程中系杆的支撑条件即接触约束形式进行分析讨论，即认为系杆的支架对系杆向下的运动有阻碍的约束作用，而对于系杆向上的运动则不产生任何阻碍作用。由于施工中采用了少支架形式，支架在水平方向的刚度相对较小，而在竖向各截面的弹性系数又各不相同，故而本文着重对支架的后一特性进行了研究。另外，系杆内的预应力筋束采用了后张法的施工工艺，考虑到系杆的曲线线型，可得知系杆在预应力张拉时的挠度将不再像直线型系杆内预应力张拉时的挠度那么简单。通过有限元分析的结果也证明了这一点。系杆拱桥施工过程中，吊杆的张拉是一项很重要的施工工序。吊杆的束力可以按照一定的原则比如系杆在其与吊杆交点处截面的弯矩为零来计算确定。然而吊杆在施工过程中的张拉顺序对于成桥时各吊杆的实际束力又有着直接的影响，也就是说同样的张拉力按不同的吊杆张拉顺序所得的成桥吊杆的索力基本上是不同的。所以为达成成桥时各吊杆的索力为按特定的计算原则所得的计算值，需要通过一定的计算方法确定既定张拉顺序所对应施工过程中各吊杆的张拉力。文中以本桥为例讲述了张拉力确定的一种常用方法--倒拆法。另外，系杆拱桥吊杆的张拉也是实现结构体系转换的一种重要手段，往往还需要其他手段的辅助才能完成。论文对此作了深入分析，认为新张公路桥还需要通过系杆内预应力筋束的张拉作为辅助手段来实现桥梁的体系转换，文中也对这种辅助手段做了相应的论述，并证实了这种辅助手段的有效作用。本文对于相似结构的工程设计和施工具有借鉴意义，可供相关研究人员参考。
作者：	夏正光
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	吴文清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文