塔梁分离式悬索桥轨索移梁工艺施工过程静力分析及试验研究

发布时间：2019-07-27 09:15

【摘要】：主梁施工一直是山区大跨度悬索桥建设的重点和难点。本文以柔索结构理论和非线性有限元理论为基础,紧密结合山区大跨度悬索桥轨索移梁新工艺工程实际,从新工艺整体受力体系分析出发,对其空载找形和负载求解等关键问题进行了深入研究,最后通过整体模型试验验证了分析求解过程正确,并进一步论证了工艺整体可行。具体研究内容和取得的成果为：1)从轨索移梁新工艺的工作机理出发,用解析方法分析了双层柔性悬索体系空载状态下的受力状态和变形协调关系,分别采用多段直线索单元和分段抛物线单元模拟轨索受力,主缆采用分段悬链线单元模拟,吊索采用两节点直线索单元模拟,考虑吊索的弹性伸长,在轨索移梁体系的初始几何状态未知的情况下,由结构变形后的位置建立平衡方程,通过假定轨索的初始力或初始位形进行迭代计算得到轨索的真实内力和几何形状。简化的计算分析过程可以达到足够的精度,能够被工程所采用。2)深入分析了轨索移梁新工艺移梁的工作机理,在移梁体系空载状态建模基础上,用多个直线索单元模拟移梁小车所在的轨索节段,其他轨索节段采用单个直线索单元模拟,从体系受力和变形协调关系分析,用解析法分析了典型移梁工况作用下体系的内力和变形协调关系,建立了解析方程并求解。3)以非线性有限元理论为基础,建立了轨索移梁体系整体有限元模型,模型中主缆采用分段悬链线模拟、吊索采用直线索单元模拟、轨索采用分段悬链线单元模拟,分析了空缆状态、岩锚索张拉、轨索张拉、跨缆吊机移动、移梁小车就位、每个梁段架设安装各工况下主缆线形和索力、吊索索力、轨索线形和索力、索塔偏位、岩锚索索力等体系响应。4)根据相似原理,设计、制作和安装了矮寨悬索桥整体试验模型,建立了轨索移梁系统和测试系统,对整体试验模型安装过程进行了论述,分析了轨索移梁方案实施过程,为实桥施工提供参考。模型试验中主梁各施工阶段主缆挠度、主缆及吊索内力、轨索变形的计算值与实测值吻合良好,规律一致,验证了计算方法正确,计算理论比较真实地反映了结构的实际受力性能,结构的变形等完全可用现有的计算理论控制,设计的测试系统测试精度能满足试验要求。5)在整体模型试验基础上,设置了岩锚索张拉装置,分析了在空缆状态、主梁施工、桥面系施工各状态下的岩锚索受力,并优化了张拉次序和时期,为实桥实际施工提供参考。6)分析了实桥塔梁分离式悬索桥受力特点,结合3对岩锚索的受力特点,在车辆最大活载效应作用下,测试了索塔偏位、索塔弯曲应力、主缆索力、吊索最大索力增量、主缆跨中挠度增量、钢桁梁应力、主桁梁挠度增量等项目,其结果基本都达到设计值,实测值与理论计算值吻合良好,校验系数基本在0.9-1.0之间,论证了3对岩锚索的位置和索力值设置在车辆活载作用下是合理的。
【图文】：

图１．４四节点曲线索单元逦图１．５五节点曲线索单元逡逑１．３．２两节点曲线索单元逡逑两节点曲线索单元可很好地反映竖向荷载作用对曲线形状的影响，目前应用较多逡逑

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本文编号：2519909