宝兰客专1-80m系杆拱桥施工控制及索力设计方法研究

发布时间：2019-11-13 23:24

【摘要】：系杆拱桥作为系梁、拱肋和吊杆的三元构件,可以通过调整索力值使系杆拱的线形和受力达到理想状态。现有的一些研究工作虽然对系杆拱桥的索力优化有了一定的研究讨论,但是这些研究工作都没有考虑到短吊杆的安全,而在实际系杆拱桥安全事故中尤以短吊杆最先发生破坏。本文以一座宝兰客专上某钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,以短吊杆受力安全为目标,提出了吊杆等频率索力优化。主要研究内容及成果如下:1.系统全面的分析了现有的成桥索力和施工初拉力计算原理总结了这些方法的优缺点,并利用有限元分析软件建立了背景桥梁的有限元模型。2.采用刚性支承连续梁法针对所研究的系杆拱桥,利用有限元分析软件进行了索力计算,得到了所研究桥梁的成桥索力。系梁应力与挠度满足要求,拱脚处短吊杆索力发生突变。结果表明:采用刚性支承连续梁法计算成桥索力,虽可使系梁受力均匀但是吊杆索力值极易发生突变。3.利用吊杆等强度设计对成桥索力进行优化,得到了优化后成桥索力。索力值分布规律为长吊杆索力小短吊杆索力大且吊杆索力值大致相等。此时所有的吊杆应同时破坏,但是索力一定时短吊杆比长吊杆的固有频率要高既短吊杆处于高频振动状态,同时短吊杆处受力复杂。这就造成了短吊杆比长吊杆要先发生破坏。4.对成桥索力进行等频率索力优化。利用吊杆固有频率计算公式推导出了索力与索长之间的比例关系,两者之间的关系为索力之比等于索长的平方比。利用索长与索力之间的关系对计算索力进行了优化,优化后索力值分布规律为短吊杆索力小长吊杆索力大。优化后短吊杆索力比刚性支承连续梁法计算所得索力和等强度优化索力明显降低。本文提出的等频率索力优化在保证系梁和拱肋安全的前提下,同时保证了短吊杆受力安全。5.运用无应力状态法进行施工初拉力计算。采用无应力状态法进行施工阶段分析后的成桥状态与预定成桥状态吻合较好。针对拱肋预制、系梁一次落架的系杆拱桥,当控制好吊杆的无应力长度时通过施工阶段分析后的成桥状态就可以达到预定成桥状态。6.采用频率法实测了吊杆频率,同时计算出了实测索力值,索力实测值与理论值的差值满足设计要求。采用频率法进行索力测试,数据采集方便,索力测试结果较为准确。最后总结了全文的研究工作,并对未来的研究方向做了展望。
【图文】：

刚性系杆柔性拱

柔性系杆刚性拱
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U445.4

【参考文献】

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本文编号：2560531