大跨度钢管混凝土拱桥吊装施工稳定性分析及抗风研究

发布时间：2020-05-08 02:12

【摘要】：钢管混凝土拱桥拥有较高的承载力、较好的稳定性以及良好的经济效益等优点,在我国的大跨度桥梁建设中具有较好的发展前景。随着桥梁理论、工艺、材料的快速发展,钢管混凝土拱桥正向跨度更大、质量更轻柔方向发展。因其施工中多采用缆索吊装悬臂施工法,故对其建造过程中的稳定性分析及风荷载对不同施工阶段的的影响研究极为重要。本文以广西来宾市跨径为335米的马滩红水河特大桥为依托,利用有限元软件Midas Civil建立不同施工阶段的结构模型,对其进行不同施工阶段的恒载作用与静风荷载作用下稳定性分析。取得的主要研究成果如下:1)通过迈达斯有限元软件,建立各缆索吊装施工阶段的高精度有限元模型,提出了适合于钢管混凝土拱桥的不同施工阶段的模型参数、施加荷载、分析运算及结果处理等方法。分析结果表明该钢管混凝土拱桥在抗风稳定性方面满足工程需要。2)结合现行规范对静风荷载相关理论进行研究和计算,确定了桥址处的风荷载参数,计算出各拱肋节段的静阵风风速进而得到其等效静阵风荷载,对桥梁施工控制提供可靠的数据支撑。3)利用有限元模型,分别分析了恒载作用与静风荷载作用下拱肋吊装施工阶段、桥面吊装施工阶段、成桥阶段等六种典型工况的位移、内力及应力变化,得到其相关数据云图并确定出最不利的施工位置;对比不同等级风荷载对施工阶段的影响,得到横桥向位移变化规律基本一致,横桥向轴力极大值在合龙状态时取得,风对结构弯矩的影响较大。4)通过研究了位移内力变化规律,分析风荷载对大跨度钢管混凝土拱桥的影响,并为施工过程抗风防护提出建议。稳定分析结果表明,最危险施工阶段为最大悬臂阶段,其一类弹性稳定系数为5.815,安全系数较低,且失稳模态表现为临时铰局部横向失稳。
【图文】：

图 1-1 塔科马海峡大桥遭遇风毁Fig. 1-1 The tacoma Narrows bridge was destroyed by wind 1974 年的巴西尼特洛伊大桥，主跨长 300m，，在 16m/s 的风速失稳而被迫关闭。建成于 1995 年的东京湾大桥在建成 4 月后最长跨第一阶竖向振幅达到 50cm[7]。建成于 2009 年的俄罗斯全长 154m，由于风波动和荷载共振产生剧烈的波浪式振动，而被紧急关闭。国地处西太平洋沿岸，台风过境率高，受台风影响较大，特别梁风致灾害发生的风险较大。年建成通车的九江长江公铁两用钢拱桥，全长 7675m，在低风，在 7 级风速时全桥由 38 根吊杆发生显著涡振现象。年建成的杨浦斜拉桥全长 7658m，其中主桥 1172m，分别于 199涡振现象，影响到桥梁通行安全。年建成的洞庭湖大桥，全长 10174.2m，主桥梁长 5747.8m 在建导致桥面振动，影响桥梁安全。随着桥梁跨度不断增大、结构异型越来越多，对桥梁抗风稳定

主拱肋半立面构造图（单位：mm）
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U448.22;U445.4

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本文编号：2653938