三跨钢箱拱无中墩支架缆索吊装施工监控技术研究

发布时间：2020-08-17 11:24

【摘要】：桥梁跨径和跨数的增加,对桥梁施工技术和桥梁施工控制提出更高的要求。缆索吊装施工法以其特有的在大吨位起吊和水平远距离运输方面的优势,在桥梁建设中得到广泛应用。对于横向由多条拱肋组成的多跨连续拱桥,采用无中墩支架缆索吊装施工法,塔架以桥梁全宽布置,采用索鞍横移的施工方法完成横向多条拱肋吊装。在进行不同肋吊装时,受主索、扣索的作用,塔架会产生偏移,甚至出现较大扭转现象,施工过程需进行精确控制。本文以重庆一横线跨御临河大桥为工程依托,借助有限元软件MSC.marc,采用倒装分析法对其施工过程进行仿真模拟分析,研究该工程的施工监控技术,对施工阶段进行控制。针对一横线御临河大桥的缆索吊装施工的特点,分别选取边肋和中肋的缆索吊装过程进行分析,计算出施工阶段主索和扣索索力、拱肋预抬值、风缆拉力以及塔架偏移等主要控制参数,作为现场施工控制的理论依据;分析前后风缆拉力和塔架偏移的变化规律,分析塔架扭转效应,设置塔架合理的预偏量,保障塔架整体稳定性;分析合拢段吊装阶段扣索索力和拱肋标高在不同温度下的变化规律,结果表明温度变化对拱肋标高影响明显,吊装过程应进行严格监测温度变化和拱肋标高变化;利用MSC.marc建立塔架计算模型,选取12个吊装工况验算塔架承载力和稳定性。经试吊过程、边肋(D肋)吊装过程验证,本文分析结果与实测结果吻合较好。因此采用本文的模拟分析方法可以有效运用于实际的施工控制,指导该桥施工过程,并为类似工程的施工监控技术研究提供参考。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.4
【图文】：

设计人员进行桥梁设计时，常常会选择拱桥。而多跨连续拱桥更是因为其形似波浪，外形美规，受力合理等特点更是深受桥梁工程师们的青睐。并且对于连续拱桥这种组合结构体系，其拱脚内力可以通过拱与拱之间的相互作用平衡，最后边拱传递给基础的水平推力相比大跨度拱桥而已小很多，完美解决了大跨度拱桥拱脚水平推力大的问题，对地基基础的要求也大大降低了，并且桥梁观赏性也得到提高。我国古代修建的修建了非常多的拱桥数，且很多拱桥保存了上千年，其中最著名的当属隋朝修建的安济桥，同时我国古代也修建众多的连续拱桥，其中北京的卢沟桥，经历了战火的洗礼，至今还保存完好。卢沟桥全桥由 11 跨连续石拱组成，气势雄伟；唐朝时期就修建的苏州宝带桥，拱桥桥跨多达 53 跨，在桥梁建造史上都比较罕见。而随着我国桥梁建造技术的发展，我们国家的建设者们相继建造了大量多跨连续拱桥[9]。其中比较著名的有广州新光大桥[10]，结构形式为三跨连续中承式刚架拱桥，主跨 428m，是我国第一座将混凝土三角刚构与钢桁架组合使用的大型桥梁，造型优美，其形似大雁，具有较高的美学观赏价值。2004 年杭州市修建的双层双主拱的钢管混凝土组合系杆拱桥--钱江四桥[11]，整个桥梁由11 跨连续拱桥组成，其中两主跨跨径 190m，其余 9 跨为小拱。

图 1.2-2 钱江四桥1.3 缆索吊装施工法及其发展现状1.3.1 缆索吊装施工法根据桥梁的类型、施工现场的情况等不同，桥梁的建设可用多种建设方法。而当桥下通常当桥梁跨越河流或者山谷时，桥下有通航要求或者不方面搭设支架施工时，对于桥梁施工方法的选择，一般首选缆索吊装施工法。缆索吊装施工法在桥梁建设当中属于比较常见的一种施工方法，它具有垂直起吊能力强，水平运输距离远的优点，这也是这种施工方法经常出现在桥梁建设中的重要原因。缆索吊装施工方法，通常是在距离桥梁不远的地方修建一个构件预制场，在预制场地将拱肋等构件预制好，再通过龙门吊、专用运输车辆等将拱肋运送到缆索吊的起吊点处，然后利用缆索吊装系统将拱肋吊装到拼接位置，通过扣索将拱肋扣挂在扣塔上，并调整拱肋标高，逐节完成拱肋拼装。当拱肋施工完成后，进而开始拱上建筑、桥面系等工程的施工，最后完成桥梁建设。缆索吊装施工法可以将拼装

图 1.3-1 缆索吊装施工法1.3.2 发展现状在全世界范围内，每年都会兴建大量的桥梁，缆索吊装施工法因为受场地限制小、桥梁构件吊装方便、施工工期短、经济性好等优点而应用到许多桥梁的建设当中，缆索吊装施工技术也愈发成熟。早在 1998 年，James M.W. Brown joh等人[12]以新加坡正在运营的缆车系统为研究对象，研究该索道的动力学特性。199年，Xiongjun He 等人[13]在优化理论的基础上提出一种真实可行的扣索索力调整办法。1999 年，D.Bruno 和 A.Leonardi[14]两位科学家就在悬链线理论基础上，提出了缆索运输系统的非线性结构模型，先假设缆索属于完全非线性结构，继而对缆索的非线性特征进行分析。2005 年，李春贤[15]以柚子树大桥为例，该桥的拱肋吊装采用缆索吊装塔架的主索横移技术，详细介绍了柚子树大桥的缆索吊装布置情况以及施工方案，并详细描述了主索横移的细节，具有一定参考价值。2007 年，广东的韩江北桥为多跨五跨连续拱桥，采用缆索吊装施工，中墩设扣塔，哈尔滨工业大学的王晓璐[16]以该桥为例，采用正装分析法模拟分析缆索吊装过程，缆索

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