大跨径钢箱梁斜拉桥塔梁临时固结空间受力性能研究及方案优化

发布时间：2017-04-26 20:11

  本文关键词：大跨径钢箱梁斜拉桥塔梁临时固结空间受力性能研究及方案优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代大跨斜拉桥广泛采用悬臂法施工进行主梁架设,对于漂浮体系斜拉桥常采用塔梁临时固结来承受主梁施工中存在的不平衡力矩。在大跨径斜拉桥临时固结受力分析中,通常使用平截面假定忽略横向分布的梁单元验算方法,通过计算临时固结处支座反力后平均分布给临时固结结构的方式验算其结构安全性。在实际工程中,由于主梁结构及临时固结构造差异,临时固结处梁不一定符合平截面假定。不考虑横向分布,均分临时固结处的支座反力亦会导致临时固结的部分结构安全储备富余,而部分结构安全性不足。有鉴于此,本文以重庆丰都长江二桥为工程背景,分析了此在建桥塔梁临时固结空间受力特征,并对其受力原理进行了研究,并对临时固结结构进行了优化设计。具体研究内容如下:1)对重庆丰都二桥临时固结实例进行安全验算,首先采用Midas/Civil有限元软件建立梁单元模型进行北塔的全桥施工过程分析,指出无索施工阶段在整个施工过程中对塔梁临时固结结构最不利,然后进行考虑空间效应的实体单元计算,指出梁单元验算方法的不足,并发现了临时固结处混凝土支墩的横桥向上的外侧支座支反力增长迅速,内侧支座支反力增长值极低甚至不增长这一突出问题;2)提出钢箱梁斜拉桥的塔梁临时固结支座受力分布规律主要受钢箱梁的横截面框架效应的结构影响,并通过Midas/civil分别建立梁单元模型和实体单元模型对其进行了验证;3)通过改变支座位置、确定临时固结中预应力钢束最小预拉力两种手段改善临时固结支座受力;针对内侧支座受力少这一现象,提出了改进施工工艺过程使内侧支座先承担一部分梁体自重和预拉力的方法让支座受力均衡;针对最不利工况荷载特点,提出了分级起吊的施工方法来减小支座受力;4)针对纵向临时限位约束产生的水平力进行研究分析,并提出约束位置变更、设置体外预应力、更换支座垫板三种优化方案,经计算分析确认了更换支座垫板为本实例最佳优化方法。本文研究揭示了以往不被关注的支座引起的过大局部应力及空间效应带来的复杂传力、受力规律,可供相关设计及施工人员参考。
【关键词】：斜拉桥 钢箱梁 塔梁临时固结 不平衡弯矩 空间受力性能 方案优化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.27
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 斜拉桥简介11-12
• 1.2 斜拉桥主梁施工技术12-16
• 1.2.1 普通挂篮悬臂浇注法施工预应力钢筋混凝土箱梁12-13
• 1.2.2 架梁吊机悬臂吊装钢箱梁及桥面板13-14
• 1.2.3 活动支架现浇法施工预应力钢筋混凝土箱梁14-15
• 1.2.4 其他施工方法15-16
• 1.3 常用的临时固结措施16-17
• 1.4 临时固结设计思路17-18
• 1.5 本文研究的意义与内容18-21
• 第二章 塔梁临时固结构造及改进设计21-41
• 2.1 典型斜拉桥塔梁临时固结构造21-27
• 2.1.1 苏通大桥塔梁临时固结形式21-23
• 2.1.2 荆岳大桥塔梁临时固结形式23-25
• 2.1.3 南浦大桥塔梁临时固结形式25-26
• 2.1.4 荆沙大桥北汊通航孔主桥塔梁临时固结形势26-27
• 2.2 丰都长江二桥工程概述27-33
• 2.2.1 上部结构施工总体思路29-31
• 2.2.2 各区段施工方法31-33
• 2.3 丰都长江二桥塔梁临时固结改进设计33-39
• 2.3.1 塔梁临时固结常规设计33-36
• 2.3.2 塔梁临时固结改进设计36-39
• 2.4 本章小结39-41
• 第三章 常规临时固结下结构受力分析41-67
• 3.1 主塔局部受力的数值分析方法41-43
• 3.1.1 数值计算的基本原则41
• 3.1.2 选择单元类型41-42
• 3.1.3 进行结构离散42
• 3.1.4 确定边界条件42-43
• 3.1.5 进行加载并求解43
• 3.1.6 本文模型建立过程43
• 3.2 施工阶段模型计算分析43-48
• 3.2.1 主桥整体结构模型43-44
• 3.2.2 主要荷载参数44-45
• 3.2.3 施工阶段不平衡弯矩45-48
• 3.2.4 计算结果分析48
• 3.3 临时固结局部模型计算分析48-65
• 3.3.1 无索梁段施工工况48-56
• 3.3.2 临时固结局部实体模型56-57
• 3.3.3 局部实体模型结果分析57-65
• 3.4 本章小结65-67
• 第四章 临时固结结构优化与受力分析67-91
• 4.1 临时支座横桥向受力分析67-72
• 4.1.1 问题假设67-68
• 4.1.2 平面计算分析68-70
• 4.1.3 空间计算分析70-72
• 4.2 混凝土支座构造优化72-79
• 4.2.1 位置优化72-78
• 4.2.2 支座构造优化78-79
• 4.3 预应力钢束优化79-84
• 4.3.1 预拉力值的确定80-82
• 4.3.2 钢束优化对比分析82-84
• 4.4 施工方法优化84-90
• 4.4.1 吊装施工优化84-86
• 4.4.2 施工工艺优化86-90
• 4.5 本章小结90-91
• 第五章 塔梁纵向约束对钢箱梁受力的影响91-103
• 5.1 纵向临时限位约束受力分析91-94
• 5.1.1 原设计限位支座受力分析91-92
• 5.1.2 结构验算92-94
• 5.2 纵向临时限位约束优化方案比选94-101
• 5.2.1 纵向限位牛腿位置变更94-95
• 5.2.2 设置体外预应力95-98
• 5.2.3 支座垫板更换为橡胶垫98-101
• 5.3 本章小结101-103
• 第六章 结论与展望103-109
• 6.1 优化验算结果分析对比103-106
• 6.2 结论106-107
• 6.3 研究展望107-109
• 致谢109-110
• 参考文献110-112
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果112

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