分节段支架现浇预应力混凝土连续箱梁受力分析与监测

论文摘要

分节段支架现浇预应力混凝土连续梁在桥梁建设的应用日趋广泛。但是,施工中的某些技术要点没有得到严格认真的分析研究而被忽视,导致了某些工程质量问题和安全事故的发生,例如梁体开裂、线形失真、支架由于承载力不够而倒塌等。因此,为保证施工质量,确保支架系统的安全和稳定性,对分节段支架现浇预应力混凝土连续梁在施工过程中箱梁和支架的受力分析和研究是十分必要的。本文首先论述了近年来钢管支架在桥梁现浇施工中的应用,研究分析了国内外发生的钢管支架倒塌事故原因；介绍了支架现浇施工中常用的钢管支架的性能、搭设要求等；总结了现有国内外对支架计算的研究现状和规范算法,指出了当前桥梁支架设计和验算时的不足,发现分节段施工中满堂支架的设计荷载按规范的平均算法存在安全隐患。论文作者完成了对一座分节段支架现浇预应力混凝土连续梁—张巷大桥的受力监测,研究了箱梁和支架在施工过程中的受力变化规律,中跨大节段混凝土在合龙前张拉钢束会使梁体重量转移至两端支架,两端支架受力会增大。论文采用MIDAS/civil分别建立全桥模型和节段三维实体模型对张巷大桥进行施工模拟,并将计算结果和监测值对比,其规律和数值基本吻合。计算和监测均表明,中跨大节段混凝土两端支架在张拉预应力钢束后其受力会增大很多。论文采用SAP2000根据桥梁施工中常用支架尺寸分别建立扣件式和碗扣式钢管支架有限元模型。分析了纵横距、节点刚度、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、杆件缺失、悬伸长度等因素对扣件式支架屈曲荷载的影响。研究了步距对碗扣式支架屈曲荷载的影响。论文中的研究成果对指导支架现浇的支架设计、搭设,以及保证分节段现浇预应力混凝土连续梁施工期安全质量有参考价值。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 钢管支架的发展与应用
• 1.3 支架事故原因及分析
• 1.3.1 国内外支架倒塌事故实例
• 1.3.2 支架倒塌事故原因分析
• 1.4 本文研究内容
• 2 支架现浇施工技术
• 2.1 支架现浇施工法简介
• 2.2 支架现浇施工法施工工序
• 2.2.1 支架的种类和特点
• 2.2.2 普通扣件式钢管支架
• 2.2.3 碗扣式钢管支架
• 2.2.4 门式钢管支架
• 2.2.5 支架选择原则
• 2.3 本章小结
• 3 支架计算方法与相关规范
• 3.1 国内外研究现状
• 3.1.1 国外研究现状
• 3.1.2 国内研究现状
• 3.2 支架计算理论
• 3.2.1 铰接计算法
• 3.2.2 刚接计算法
• 3.2.3 半刚接计算法
• 3.3 相关规范的分析和讨论
• 3.3.1 荷载取值
• 3.3.2 稳定计算公式
• 3.3.3 各规范的异同及不足
• 3.4 本章小结
• 4 分节段支架现浇预应力混凝土连续梁施工期监测
• 4.1 监测目的和意义
• 4.2 工程概况
• 4.3 施工方案
• 4.3.1 分阶段浇筑顺序
• 4.3.2 支架搭设方案
• 4.4 监测内容和方法
• 4.4.1 箱梁应力监测方法
• 4.4.2 支架立杆轴力监测方法
• 4.5 监测结果
• 4.5.1 箱梁应力
• 4.5.2 劲性钢管轴力
• 4.5.3 WDJ钢管轴力
• 4.6 监测结论
• 4.7 本章小结
• 5 分节段支架现浇预应力混凝土连续梁仿真计算
• 5.1 全桥有限元模型
• 5.1.1 模型简化原则
• 5.1.2 施工阶段划分
• 5.2 三维实体模型
• 5.2.1 模型简介
• 5.2.2 钢管横向受力分布规律
• 5.3 计算结果及分析
• 5.3.1 箱梁应力
• 5.3.2 箱梁变形
• 5.3.3 劲性钢管轴力
• 5.3.4 WDJ钢管轴力
• 5.4 计算结果与监测对比
• 5.4.1 箱梁应力对比
• 5.4.2 劲性钢管轴力对比
• 5.4.3 WDJ钢管轴力对比
• 5.5 不同施工方案结果对比
• 5.6 本章小结
• 6 满堂支架稳定性有限元分析
• 6.1 压杆稳定性理论
• 6.1.1 结构的失稳破坏
• 6.1.2 稳定问题的类型
• 6.1.3 稳定问题的计算方法
• 6.2 有限元法在稳定性中的应用
• 6.2.1 线性屈曲分析
• 6.2.2 非线性屈曲分析
• 6.3 普通扣件式钢管支架稳定性分析
• 6.3.1 普通扣件式钢管支架结构特点
• 6.3.2 模型建立
• 6.3.3 计算结果及分析
• 6.3.4 计算结果与规范对比
• 6.4 碗扣式钢管支架稳定性分析
• 6.4.1 碗扣式钢管支架结构特点
• 6.4.2 模型建立
• 6.4.3 计算结果及分析
• 6.4.4 计算结果与规范对比
• 6.5 本章小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集