宽幅双箱单室箱梁施工挂篮系统研究

发布时间：2020-07-12 19:52

【摘要】：尽管目前国内外箱梁现浇施工方案已经日趋成熟,但由于宽幅双箱单室箱梁结构形式在桥梁工程中的应用较少,目前可供借鉴的成熟理论与经验也较少,施工方法不当就会对桥梁结构的受力和线形产生不利影响。本文基于陕西省交通厅项目“多孔大跨径宽幅梁拱组合桥梁关键技术研究”,以安康市城东汉江大桥主桥建设项目为依托工程,探究施工阶段宽幅双箱单室箱梁挂篮系统的施工方法及体系。首先,通过搜集现有的工程资料和设计图纸,提出桥面全宽非同步施工和桥面全宽同步施工两种施工工艺,从挂篮主桁结构受力、安全性、经济性和施工便利性四个方面对比分析两种施工工艺;其次,运用数值分析和理论分析相结合的方法对单幅桥分离式挂篮施工系统中的底篮纵梁进行等效荷载分配模式研究;采用有限元软件Midas/Civil对单个挂篮设备进行三维实体建模,对浇筑和走行工况下的施工挂篮系统进行强度、刚度及稳定性分析;采用空间有限元理论对挂篮主桁系统进行弹性稳定和极限承载力仿真计算分析;最后,运用非线性有限元方法,从非线性因素、初始缺陷及材料强度三个方面对浇筑和走行工况下挂篮主桁进行极限承载力影响因素分析。研究结果表明,桥面全宽非同步施工单个挂篮施工工艺在结构受力、经济性和施工便利性方面优于桥面全宽同步施工两个挂篮施工工艺,虽其稳定性稍差,但符合工程实际和规范要求;对比底篮纵梁两种荷载简化计算模式,数值法简洁明了,解析法模拟过程虽复杂,却更贴合挂篮实际受力模式,本文综合以上两种模式,在前者荷载分配的基础上将腹板下纵梁分配荷载乘以1.2的荷载放大系数;通过挂篮主桁特征值屈曲分析和静力非线性分析,可预估挂篮浇筑和走行工况下的极限荷载和安全储备能力,同时可判别挂篮主桁系统各构件的失效路径和破坏机理;通过对挂篮主桁系统极限承载力影响因素分析,判定材料非线性因素和材料强度是影响挂篮主桁极限承载力的关键因素;通过对挂篮主桁进行弹性稳定和极限承载力分析,对挂篮主要承重结构和传力构件进行弹性静力分析,可判定挂篮系统薄弱部位,对挂篮系统进行优化改进。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.4
【图文】：

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图 1.1 桥梁工程效果图安康市城东汉江大桥主桥横断面形式采用双箱单室直腹板截面，单箱底宽为 9m，两个箱室间净宽为 9m，箱梁外翼板宽为 3.25m，桥面总宽为 33.5m，按双向六车道设计布置；160 m 跨根部梁高 8.0m, 125 m 跨根部梁高 7.0m，腹板厚 55cm～80cm，底板厚为 30cm～150cm，悬臂浇筑梁段顶板厚为 30cm。主桥五孔处设四管式双拱肋，与梁共同受力，形成下承式系杆拱结构。主拱矢跨比分别为 1/3.5、1/3 和 1/3.5，净矢高分别为34 m、39.67 m 和 44 m。125 m 孔拱肋净跨径 119 m，160 m 孔拱净跨径 153.6 m，均由两榀拱肋组成，每榀拱肋断面为四肢 Q345C 钢管组成的等高度桁架式肋，钢管内充 C5微膨胀混凝土；125 m 孔拱肋高 2 m，宽 1.5 m，160 m 孔拱肋高 2.5 m，宽 1.7 m；125 m孔和 160 m 孔腹杆均采用 Φ245×10mm 钢管；125 m 孔桥面系以上两肋之间共设置 5 道双一字形横撑的桁架结构，上下弦管采用 Φ351×12mm 钢管，腹杆采用 Φ168×8mm 钢管160 m 孔桥面系以上两肋之间共设置 5 道横撑，中间三道为双一字形横撑，两边两道为

主桁,挂篮,非同步,全宽

（6）这样依次完成各梁段悬臂浇筑，然后按照先边跨，再次边跨，最后中跨的合顺序进行浇筑，直至中跨段合拢即完成整个梁体的悬臂浇筑施工。.2 施工方案优化.2.1 有限元模型建立根据 2.1 节所述两种挂篮悬臂浇筑施工方案，结合工程实际和相关工程资料，采用用有限元程序 Midas/Civil 建立两种挂篮悬臂浇筑施工方案下的挂篮主桁架空间计算型，图 2.1 为半幅箱梁常位挂篮建模，包括菱形主桁、立柱间横向连接系、斜向连接、前上横梁等主桁系统。主桁系统模型划分为 179 个节点，185 个单元；图 2.2 为整箱梁常位挂篮建模，包括菱形主桁、主桁架内横向垂直连接系、主桁架内斜向连接系、桁架间横向垂直连接系、主桁架间斜向连接系、前上横梁等主桁系统。该空间模型共分为 432 个节点，460 个单元。

主桁,挂篮,同步施工,全宽

【参考文献】