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永修刚架系杆拱桥施工监控关键技术研究

作　者: 张同飞
导　师: 盛兴旺
学　校: 中南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 刚架系杆拱桥施工监控影响矩阵法有限元先梁后拱
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

昌九城际永修特大桥主跨为31.75+128+31.75m的刚架系杆拱桥,系拱墩固结、梁墩分离、以拱受力为主、梁仅承受节间荷载和提供桥面系的结构体系。该结构在铁路桥梁上的应用尚属首次。为配合项目建设和铁道部科技研究开发计划重点课题研究的需要,本文以背景工程施工监控为主要内容开展工作,重点研究梁、拱线形控制、吊杆力张拉方法与监控等,以使成桥线形和受力状态尽量符合设计要求,完成的主要工作如下：1.针对设计结构和施工单位确定的先梁后拱施工工艺,建立了永修刚架系杆拱桥的有限元模型,包括设计分析模型和施工监控模型,以及主梁跨河支架和主拱临时支架的有限元模型,并进行了相关力学分析,校验了设计结构和施工临时支架的合理性和可靠性。2.在影响矩阵法的基础上,考虑先梁后拱施工工艺的刚架系杆拱桥其吊杆张拉问题,针对吊杆单根、两根或多根分批同步等不同张拉工艺,推导出了吊杆千斤顶张拉力的计算方法和公式。结合工程实例应用给出了具体的算法,对应用中的关键技术问题进行了探讨。3.对吊杆张拉次数、张拉时机和张拉顺序进行了分析,提出了包括设计方案在内的4个方案并进行对比分析,为施工单位在选择吊杆张拉方案提供了理论基础。结合施工中实施的吊杆张拉方案,基于本文的方法,给出了本桥吊杆初张拉阶段和调整张拉阶段的有效张拉力,并实施了全过程的监控。4.紧密配合施工,对主梁、主拱、主墩、系杆、吊杆和临时支架等构件的施工进行了全面的线形与受力性能监控,取得了良好的监控效果。针对最终的成桥结构,提出了不再进一步调整吊杆和系杆力的建议。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-24
  1.1 刚架系杆拱桥的发展和研究现状  10-18
    1.1.1 拱桥结构体系的特点概述  10-12
    1.1.2 系杆拱桥的发展与现状  12-14
    1.1.3 刚架系杆拱桥的研究现状  14-16
    1.1.4 存在的问题和发展方向  16-18
  1.2 大跨度桥梁施工监控  18-21
    1.2.1 大跨度桥梁施工监控的发展状况  18-19
    1.2.2 施工监控的主要内容  19-21
  1.3 课题来源与主要研究内容  21-24
    1.3.1 本文背景  21-22
    1.3.2 本文宗旨与主要研究内容  22-24
第二章永修刚架系杆拱桥简介与有限元力学模型建立  24-40
  2.1 概述  24-26
  2.2 结构简介  26-30
    2.2.1 主拱拱肋  26-27
    2.2.2 主梁  27-28
    2.2.3 吊杆  28
    2.2.4 系杆  28-29
    2.2.5 主墩  29
    2.2.6 支承体系  29-30
  2.3 施工工艺简介及其有限元模型  30-34
    2.3.1 主梁跨河支架  30-31
    2.3.2 主拱临时支架  31-34
  2.4 主桥有限元模型的建立  34-40
    2.4.1 设计分析模型与分析  34-37
    2.4.2 施工监控模型  37-40
第三章梁拱线形控制  40-57
  3.1 先梁后拱施工工艺主梁线形控制  40-49
    3.1.1 主梁立模标高控制目标值  40-41
    3.1.2 主梁线形控制策略  41
    3.1.3 主梁设计预拱度计算  41-43
    3.1.4 主梁跨河支架预拱度计算  43-47
    3.1.5 主梁浇注过程线形控制  47-49
    3.1.6 主梁成桥线形  49
  3.2 先梁后拱施工工艺主拱线形控制  49-57
    3.2.1 主拱定位标高控制目标值  49-50
    3.2.2 主拱线形控制策略  50
    3.2.3 主拱设计预拱度计算  50-53
    3.2.4 主拱支架预拱度计算  53-54
    3.2.5 主拱吊装过程线形控制  54-55
    3.2.6 主拱成桥线形  55-57
第四章吊杆张拉力计算方法与张拉方案的确定  57-76
  4.1 吊杆张拉力计算方法的研究  57-62
    4.1.1 影响矩阵法及其应用中的问题  57-58
    4.1.2 单根张拉时千斤顶张拉力的确定  58-59
    4.1.3 多根同步张拉时千斤顶张拉力的确定  59
    4.1.4 算例验证  59-61
    4.1.5 应用中的其他关键问题  61-62
  4.2 吊杆张拉方案分析  62-66
    4.2.1 吊杆张拉时机分析  63
    4.2.2 吊杆张拉顺序分析  63-64
    4.2.3 本桥吊杆张拉的几种方案  64-66
    4.2.4 吊杆力调整限值条件  66
  4.3 吊杆张拉方案可行性分析  66-75
    4.3.1 吊杆张拉方案可行性分析依据  66-67
    4.3.2 方案二可行性分析  67-70
    4.3.3 方案三可行性分析  70-72
    4.3.4 方案四可行性分析  72-75
  4.4 吊杆张拉方案的确定  75-76
第五章吊杆力和系杆力控制  76-100
  5.1 吊杆力控制的目标值和策略  76-77
    5.1.1 吊杆张拉力控制值  76-77
    5.1.2 吊杆力控制策略  77
  5.2 吊杆初张拉及其控制  77-86
    5.2.1 吊杆张拉控制  77-82
    5.2.2 梁、拱变形与线形  82-83
    5.2.3 梁、拱应力  83-84
    5.2.4 吊杆力测试与复核  84-85
    5.2.5 小结  85-86
  5.3 吊杆调整张拉及其控制  86-97
    5.3.1 吊杆调整张拉阶段吊杆张拉力确定  86
    5.3.2 吊杆张拉控制  86-90
    5.3.3 主梁变位与线形  90-93
    5.3.4 主拱变形与线形  93-95
    5.3.5 梁、拱应力  95-96
    5.3.6 吊杆力测试与复核  96-97
    5.3.7 小结  97
  5.4 成桥吊杆力  97
  5.5 系杆力控制  97-100
    5.5.1 系杆张拉力控制策略  97-98
    5.5.2 系杆力张拉及其控制  98-99
    5.5.3 成桥系杆力  99-100
第六章施工监控成桥成果  100-108
  6.1 系杆力  100-101
  6.2 吊杆力  101-102
  6.3 主梁线形  102-104
  6.4 主拱线形  104-105
  6.5 结构受力状态分析  105-106
  6.6 结论和建议  106-108
    6.6.1 结论  106-107
    6.6.2 建议  107-108
第七章结论与展望  108-111
  7.1 本文主要工作  108-109
  7.2. 本文主要结论  109-110
  7.3 需进一步进行的工作  110-111
参考文献  111-116
致谢  116-117
攻读硕士学位期间主要的研究成果  117

永修刚架系杆拱桥施工监控关键技术研究

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