钢管混凝土拱桥施工监控与温度影响分析

论文摘要

钢管混凝土拱桥是一种以钢管混凝土作为拱肋的拱桥,由于其材料和施工的优越性,近年来在我国得以迅速发展。桥梁结构座落在室外露天环境中,其内部温度场受太阳辐射、环境温度等诸多因素的影响。对于钢管混凝土拱桥,由于拱肋组成材料钢管和混凝上的热工性能相差较大、拱肋截面温度分布不均匀、桥梁所处温度场的变异等,钢管混凝土拱桥对大气温度场较普通钢筋混凝土桥梁更为敏感。因而,研究确定钢管混凝土拱桥构件受环境温度和太阳辐射等因素共同作用下的温度变化规律,评价其对钢管混凝土拱桥变形的影响非常有必要,尤其是对年温差和日温差较大的区域修建此类桥梁,该问题的研究更具有实际工程应用价值。钢管混凝土拱桥钢管拱助的放样坐标是拱肋线形控制的基础。本文在提出反映拱肋整体制作线形的拱肋节段几何特征参数的基础上,应用前进算法和还原算法进行钢管拱肋放样坐标仿真计算来分析弹性变形对钢管拱肋制作线形的影响。通过黑石铺湘江大桥西144m跨钢管拱肋斜拉扣挂架设过程的施工监控,结果表明,“扣索定长—扣塔零偏位综合法”是一种行之有效的算法。对黑石铺钢管混凝土拱桥进行了温度观测试验,测量了拱肋截面在混凝土固结过程中的温度场、冬季低温季节下的拱肋截面温度场和夏季高温季节下的拱肋截面温度场、利用黑石铺钢管混凝土拱桥在温度作用下的挠度观测试验,测量了桥梁在自然环境下拱轴线的挠度变化与温度变化之间的关系,利用ANSYS有限元软件建立了黑石铺钢管拱混凝土桥梁的空间杆系计算模型,计算了在温度作用下拱轴线的挠度,将理论值和实测值进行了比较分析。试验结果和理论分析结果均表明温度变化对钢管混凝土拱桥拱肋线形有很大的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢管混凝土工作原理
• 1.2 钢管混凝土结构的发展概况及其在桥梁工程中的应用
• 1.3 钢管混凝土拱桥的研究和发展
• 1.4 钢管混凝土拱桥的温度特性及研究概况
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第2章 钢管混凝土结构及材料
• 2.1 钢管混凝土结构的基本概念
• 2.2 钢材性能
• 2.3 混凝土性能
• 第3章 钢管混凝土组合性能指标及各种因素的影晌
• 3.1 钢管混凝土组合性能指标
• 3.2 关于公路钢管混凝土桥梁设计的考虑
• 3.3 混凝土徐变、收缩的影响
• 3.4 温度及焊接的影响
• 第4章 钢管混凝土拱肋仿真计算的模拟
• 4.1 厚壁圆筒线弹性解
• 4.2 轴对称组合材料柱体轴心受压的线弹性解答
• 4.3 钢管混凝土轴心受压线弹性解
• 4.4 钢管混凝土轴心受压的变形模量分析
• 4.5 钢管混凝土灌注过程与拱肋计算方法
• 第5章 钢管拱肋斜拉扣挂架设过程的施工监测
• 5.1 施工监测概述
• 5.2 黑石铺湘江大桥钢管拱肋施工监测
• 5.2.1 黑石铺湘江大桥介绍
• 5.2.2 主要施工方法
• 5.2.3 钢管拱肋斜拉扣挂架设过程的监测方案
• 5.2.4 钢管拱架设的监测
• 5.3 本章小结
• 第6章 温度场测试和温度场对拱肋线形的影响分析
• 6.1 概述
• 6.2 温度场测试试验
• 6.2.1 试验方法及内容
• 6.2.2 测点布置方案
• 6.3 温度场试验结果分析
• 6.4 灌浆过程中拱肋线形实测结果
• 6.5 理论计算分析与实测结果的比较
• 6.5.1 计算假定
• 6.3.2 计算模型
• 6.3.3 实测结果和理论分析结果比较
• 6.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢