大跨度钢管混凝土拱桥吊装施工及监控技术研究

论文摘要

钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点。它较好地综合满足了修建桥梁所需求的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的诸多要求,是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。国外关于钢管混凝土结构的研究与应用已有近百年的历史,而国内则是从20世纪50年代开始研究,进入90年代以来,钢管混凝土作为一种新型的组合材料,由于其力学性能非常适合拱式结构,所以在桥梁工程领域得到广泛应用和迅猛发展。本文主要研究大跨度钢管混凝土拱桥的缆索扣吊系统的设计方法和以扣索索力与拱肋线形为目标的施工控制技术,主要内容如下:1、从介绍拱桥的施工方法入手,简要分析了各种施工方法与适用范围,并指出钢管混凝土应用于拱桥向大跨度发展的施工问题。钢管混凝土拱桥施工方法实质上是劲性骨架方法和自架设方法。着重介绍了钢管骨架架设方法中的两种主要方法:缆索吊装法和转体施工法。2、从小河大桥(主跨338m的上承式钢管混凝土拱桥)的主拱吊装方案设计着手,对缆索扣吊系统的缆索系统、塔架以及风缆等的设计和检算方法进行了探讨,确保吊装施工过程安全可靠。3、以小河大桥为工程背景,借助ANSYS分析程序,将优化理论和有限元方法引入到钢管混凝土拱桥拱肋架设扣索索力调整计算,这样计算出的索力精度较高,既能确保结构的受力状态和变形始终处在安全范围内,又能保证架设和调整后的拱肋线形符合设计期望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土拱桥的应用与发展
• 1.2 钢管混凝土拱桥的发展趋势及存在的问题
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文工程背景及研究的主要内容
• 1.4.1 工程背景
• 1.4.2 本文的研究内容
• 第2章 钢管混凝土拱桥拱肋安装方法
• 2.1 概述
• 2.2 支架施工法
• 2.3 转体施工法
• 2.3.1 竖向转体施工法
• 2.3.2 平面转体施工法
• 2.3.3 竖转与平转相结合的施工方法
• 2.4 缆索吊装法
• 2.5 千斤顶斜拉扣挂法
• 本章小结
• 第3章 小河大桥拱肋缆索吊装系统设计
• 3.1 拱肋吊装施工方案
• 3.2 吊装系统的设计
• 3.2.1 吊装系统组成
• 3.2.2 主吊装系统
• 3.2.3 塔架系统
• 3.2.4 索鞍
• 3.2.5 锚碇系统
• 3.2.6 风缆系统
• 3.3 主吊装系统的设计计算
• 3.3.1 缆索系统计算分析
• 3.3.2 塔架及风缆系统计算分析
• 本章小结
• 第4章 小河大桥拱肋吊装过程模拟分析
• 4.1 大跨径钢管混凝土拱桥的理想成拱状态
• 4.1.1 施工预拱度和活载预拱度
• 4.1.2 制造拱轴线
• 4.1.3 理想成拱轴线
• 4.2 计算扣索索力的常用方法
• 4.2.1 力矩平衡法
• 4.2.2 有限元—零位移法
• 4.3 优化分析法
• 4.3.1 索力优化分析的数学模型
• 4.3.2 优化算法
• 4.4 小河大桥拱肋吊装过程的扣索索力和标高计算
• 4.4.1 有限元模型
• 4.4.2 吊装施工步骤及施工阶段划分
• 4.4.3 优化模型的参数选择
• 4.4.4 扣索索力优化结果
• 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本论文结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及发表论文