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原文传递超大型深水钢吊箱受力特性和关键施工技术研究

论文题名：	超大型深水钢吊箱受力特性和关键施工技术研究
关键词：	深水钢吊箱;静力分析;屈曲分析;施工技术;桥梁工程;深水高桩承台基础
摘要：	随着我国交通事业的蓬勃发展，一大批跨越大江大河、甚至跨海湾的超大型桥梁正如雨后春笋般建立起来，我国独特的深水高桩承台基础已成为引领世界桥梁工程基础的主流型式之一。钢吊箱结构是适应超大型桥梁深水基础的施工需要而发展起来的一种新的施工技术，并呈现出规模大、水域深、施工条件复杂、施工周期长等特点。钢吊箱围堰是深水高桩承台施工的先行结构，其质量的好坏直接关系到工程的质量和施工的进度，是深水桥梁基础施工的重要一环。因此，对钢吊箱施工过程中的受力特性进行研究，有重要的理论意义和实际应用价值。本文在借鉴现有工程经验和参考现有理论的基础上，主要对超大型钢吊箱结构进行了静力分析、屈曲分析、结构选型优化分析和关键施工技术四个方面的研究，总结出其在施工过程中的受力特性，充实和完善钢吊箱的设计计算理论，促进钢吊箱施工技术的发展和系统化、规范化，有利于指导实际大型工程。超大型钢吊箱施工周期长、施工条件复杂，结构受力状况难以确定，如何对这一施工全过程进行力学分析以确定钢吊箱的受力性能是需要高度关注的问题之一。结合苏通大桥主4＃墩钢吊箱的施工，以有限元理论为基础，参考相关规范，在平衡荷载简化程度与满足工程精度要求二者关系的前提下，提出了关于钢吊箱结构所受水流力、波浪力、风荷载、静水压力及施工荷载的计算理论，并详细研究超大型深水钢吊箱施工全过程的受力变形特性。研究结果表明，在钢吊箱设计过程中，需要充分考虑各构件在整个施工过程中的受力特点和变化规律，选取最不利工况确定各构件的材料及截面尺寸。超大型钢吊箱结构与钢筋混凝土结构相比，具有截面轮廓尺寸小、构件细长和板材柔薄的特点。在复杂的施工条件下，结构整体及局部稳定性可能成为钢吊箱设计和施工的关键问题。以稳定性理论为基础，以有限单元法为手段，结合苏通大桥主4＃墩钢吊箱进行整体屈曲分析和局部屈曲分析，得出各工况下钢吊箱的临界状态，指出在结构起吊工况需充分考虑结构的整体稳定性，并针对设计过程中的屈曲分析提出建议。考虑到超大型深水钢吊箱规模庞大、结构复杂、影响因素众多，在降低造价的同时提高结构的可靠性具有重大意义。以结构优化理论为基础，结合苏通大桥钢吊箱工程，利用超大型深水钢吊箱的受力特性，进行基于参数化有限元的结构优化分析，指出了钢吊箱整体形状以及各组成构件尺寸的改变对整体结构受力的影响，并提出具体的优化建议。目前国内外在超大型深水钢吊箱方面缺乏建设经验，且现有标准、规范、指南无法完全适用于如此大规模的基础建设。因此，针对超大型深水钢吊箱的加工拼装、下放、定位、封底混凝土等关键施工技术开展系统全面的研究，并引入信息化施工技术，保证整个钢吊箱施工过程能够安全、顺利实施，为今后同类工程的施工提供依据与参考。
作者：	高吉龙
专业：	土木工程施工
导师：	徐伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文