支井河特大桥拱肋施工过程分析

论文摘要

钢管混凝土拱桥具有施工过程中自重轻、承载能力大、抗变形能力强等优点，因此它在我国桥梁建设中得到越来越多的重视和更加广泛的应用。修建大跨度钢管混凝土拱桥的关键是施工问题。然而过去长期采用的满堂支架施工法限制了钢管混凝土拱桥向大跨度发展。随着无支架施工技术特别是缆索吊装法的逐步成熟，钢管混凝土拱桥的应用范围大大拓宽。本文从钢管混凝土拱桥的发展状况和施工方法、特点出发，以主跨449.4米的超大跨径钢管混凝土拱桥—湖北宜昌至恩施的支井河大桥为背景，重点研究了以下几方面的问题：1．阐述大跨度钢管混凝土拱桥合理成桥状态的分析理论。研究利用前进分析法和后退分析法这两种缆索吊装法进行施工控制的原理。论述了零弯矩法、定长扣索法和零位移法等三种计算施工过程中的扣索索力的方法。以支井河大桥为背景，经分析比较，运用前进分析法分析各施工阶段，零位移法确定各阶段索力值。2．建立扣索张拉、卸载情况不同的两种拱肋施工方案。分析两种旌工方案对拱肋应力、缆索材料用量和施工难易程度等方面的影响，综合对比各方面因素，寻找其种一套较为合理的通过缆索张拉来实现拱肋架设的方案。3．以支井河大桥为背景，取其施工过程中的最大悬臂状态建立有限元模型，根据计算结果具体探讨不同的施工方案对桥梁整体施工稳定性的影响。并考虑风荷载作用，研究风荷载对拱桥稳定性的作用。分析结果表明，方案二在拱肋应力情况、缆索材料用量、施工安全性及其施工稳定性等多方面都具有更大的优势，而其主要特点就在于它以正式扣索代替了方案一大部分的临时扣索和采用了先张拉锚索后张拉扣索，锚索总索力大于扣索总索力，不平衡力差由引桥箱梁承受的原则。本文得到了按照方案二进行拱肋施工更具有合理性的结论，这对以后大跨度钢管混凝土拱桥的施工过程有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 钢管混凝土拱桥发展概况
• 1.2 钢管混凝土拱桥的施工方法
• 1.2.1 支架施工方法
• 1.2.2 平转施工法
• 1.2.3 竖转施工法
• 1.2.4 竖转架平转结合施工方法
• 1.2.5 缆索吊装施工法
• 1.3 本文的主要工作
• 2 钢管混凝土拱桥合理成桥状态的控制和缆索吊装合理扣索力的计算
• 2.1 概述
• 2.2 缆索吊装法施工控制的模拟计算方法
• 2.2.1 前进分析法
• 2.2.2 倒退分析法
• 2.3 施工调整中的斜拉扣索索力计算方法
• 2.3.1 力矩平衡法
• 2.3.2 定长扣索法
• 2.3.3 有限元—零位移法
• 2.4 小结
• 3 支井河特大桥拱肋安装施工应力状态及缆索张拉方式的研究
• 3.1 引言
• 3.2 工程背景
• 3.3 工程主要材料
• 3.4 模型的建立
• 3.5 扣索、锚索索力值和张拉方式对拱肋应力影响分析
• 3.6 结果分析
• 3.6.1 临时扣索设置的分析
• 3.6.2 扣、锚索张拉原则的讨论
• 3.6.3 扣、锚索分段张拉分析
• 3.6.4 两种方案工程量对比
• 3.7 本章小节
• 4 大跨度钢管混凝土拱桥稳定性研究
• 4.1 桥梁稳定问题的概述
• 4.1.1 第一类稳定问题的求解方法
• 4.1.2 第二类稳定问题的求解思想
• 4.2 拱桥的平面稳定问题
• 4.2.1 拱平面屈曲
• 4.2.2 拱的平面压屈
• 4.3 拱桥的侧倾失稳
• 4.3.1 拱桥的侧倾稳定平衡方程
• 4.3.2 组拼拱的侧倾
• 4.4 拱桥稳定问题的有限单元法
• 4.4.1 平面梁单元的切线刚度矩阵
• 4.4.2 拱桥第一类稳定的线弹性有限元分析
• 4.4.3 第一类稳定问题的非线弹性有限元分析
• 4.5 支井河特大桥施工过程稳定性分析
• 4.5.1 空间模型的建立
• 4.5.2 整体稳定性的有限元模型
• 4.5.3 两种方案稳定性结果分析
• 4.6 横向静风荷载对钢管混凝土拱桥横向稳定的影响
• 4.7 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢