装配式钢桁—砼组合连续刚构桥施工阶段结构性能研究

发布时间：2017-07-05 20:17

  本文关键词：装配式钢桁—砼组合连续刚构桥施工阶段结构性能研究

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【摘要】：针对常规混凝土连续刚构桥普遍存在的开裂和后期挠度过大等问题,依托交通运输部应用基础研究项目“特大跨钢桁-砼组合连续刚构桥建设基础理论研究”,基于导师周志祥教授提出的装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥,本文以主跨为386m的装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥为工程背景,对桥梁在施工阶段的力学行为开展了系统研究,主要研究内容包括:(1)阐述了装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的基本概念、构造特点;探讨了装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的四种施工方案:钢桁与桥面板同步悬臂安装施工;钢桁合拢后桥面板分多批次与钢桁联结施工;钢桁合拢后桥面板分少批次与钢桁联结施工;钢桁合拢后桥面板一次性与钢桁联结施工。(2)对主跨为386m的依托工程桥梁建立考虑施工阶段的空间杆系有限元模型;对比分析了四种不同施工方案下结构的受力状态、变形、施工难易,其中钢桁合拢后桥面板分六批次与钢桁焊接施工方案在整个施工过程和正常使用阶段,结构各杆件均未出现应力超限情况。(3)针对钢桁合拢后桥面板分六批次与钢桁焊接施工的情况,对桥面板预应力张拉阶段是否产生翘起变形建立了简化分析模型,结果表明预应力张拉引起桥面板上翘变形明显小于桥面板在自重作用下的下挠变形,即桥面板在自重下可自动与钢桁顶面贴合。(4)预应力张拉控制力降低10%,桥面板各截面压应力储备均有降低,靠近预应力张拉端处降幅更为明显;对钢桁杆件应力影响不大。预制桥面板与钢桁焊缝每间隔一节间发生失效,仅焊接失效且靠近预应力张拉处的桥面板压应力、上弦杆拉应力增幅明显;其它杆件应力变化不大。(5)对依托工程桥梁的钢桁最大悬臂状态、桥面板安装阶段、成桥阶段进行了线性稳定分析,结果表明结构横向刚度远小于纵向刚度,各施工阶段首先出现面外失稳,但结构稳定安全系数均满足规范要求;在两幅桥钢桁梁的墩顶及四分点位置增设横向联结系,可大幅提高施工阶段桥梁的横向稳定性;当墩高超过100m时,为保证结构稳定安全性,建议在双肢薄壁墩之间设置横向联系。
【关键词】：装配式 组合结构 方案比选 施工偏差 稳定性分析
【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】：U445.4;U448.23
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 连续刚构桥概述10-12
• 1.1.1 连续刚构桥的特点10-11
• 1.1.2 现有混凝土连续刚构桥的问题11
• 1.1.3 连续刚构桥的发展趋势11-12
• 1.2 钢-混凝土组合桥梁概述12-15
• 1.2.1 钢-混凝土组合桥梁发展概况12-15
• 1.2.2 钢-混凝土组合桥梁的特点15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第二章 装配式钢桁-混凝土组合连续刚构特点及建模方法17-34
• 2.1 装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的基本概念17-22
• 2.1.1 PCSS剪力键及桥面板的构造特点17-18
• 2.1.2 钢桁的主要构造特点18-20
• 2.1.3 钢桁-混凝土组合试验梁的制作工序20-22
• 2.2 钢桁-混凝土连续续刚构桥施施工方法法22-24
• 2.3 钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工方案24-29
• 2.3.1 钢桁与桥面板同步安装施工24-26
• 2.3.2 钢桁合拢后桥面板分多批次与钢桁焊接施工26-28
• 2.3.3 桥面板分少批次与钢桁焊接施工28-29
• 2.3.4 桥面板一次性与钢桁焊接施工29
• 2.4 考虑施工过程有限元模型的建立方法29-32
• 2.4.1 有限元软件的选取29
• 2.4.2 PCSS剪力键的模拟方法29-30
• 2.4.3 施工过程的模拟30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 主跨386m连续刚构桥在不同施工方案下的力学特性研究34-56
• 3.1 依托工程概况34-37
• 3.1.1 上部结构35-36
• 3.1.2 下部结构36-37
• 3.2 计算模型的介绍37-41
• 3.2.1 材料和截面特性37-38
• 3.2.2 施工阶段的划分38-40
• 3.2.3 有限元模型的建立40-41
• 3.3 施工过程应力变化41-50
• 3.3.1 钢桁与桥面板同步安装41-43
• 3.3.2 钢桁合拢后预制桥面板分六批次和钢桁焊接43-45
• 3.3.3 钢桁合拢后预制桥面板分三批次和钢桁焊接45-47
• 3.3.4 钢桁合拢后预制桥面板一次性和钢桁焊接47-50
• 3.4 四种施工方案的对比分析50-54
• 3.4.1 结构受力对比分析50-52
• 3.4.2 变形对比分析52-53
• 3.4.3 施工难易对比分析53
• 3.4.4 对比分析结果53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 桥面板安装过程结构性能研究56-73
• 4.1 正常施工下结构的行为分析56-63
• 4.1.1 结构内力分析56-57
• 4.1.2 结构应力分析57-62
• 4.1.3 结构挠度分析62-63
• 4.2 桥面板翘起变形分析63-65
• 4.2.1 简化模型的建立63-64
• 4.2.2 计算结果64-65
• 4.3 预应力施工偏差影响分析65-68
• 4.3.1 预应力偏差对应力的影响65-67
• 4.3.2 预应力偏差对挠度的影响67-68
• 4.4 桥面板焊接施工偏差影响分析68-71
• 4.4.1 剪力键焊缝失效对应力的影响68-71
• 4.4.2 剪力键焊缝失效对挠度的影响71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥稳定性分析73-88
• 5.1 稳定性分析理论73-76
• 5.1.1 第一类稳定分析73-75
• 5.1.2 第二类稳定分析75-76
• 5.2 线性稳定性分析76-80
• 5.2.1 桥墩竣工阶段76-77
• 5.2.2 钢桁最大悬臂状态77-79
• 5.2.3 桥面板安装阶段79
• 5.2.4 成桥状态79-80
• 5.3 非线性稳定分析80-82
• 5.3.1 最大双悬臂状态81
• 5.3.2 成桥状态81-82
• 5.4 增强最大悬臂状态结构稳定性的探讨82-85
• 5.4.1 增设临时塔架和拉索82-83
• 5.4.2 两幅桥增设横向联结系83-85
• 5.5 墩高对最大悬臂状态稳定性的影响85-86
• 5.6 本章小结86-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-94
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果94

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本文编号：523485