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甬台温铁路雁荡山特大叠合拱桥施工关键技术研究

作　者: 梅长安
导　师: 盛兴旺；刘国龙
学　校: 中南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 叠合拱桥钢箱梁钢箱拱顶拉法拼装有限元
分类号: U445.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文基于甬台温铁路跨高速公路的雁荡山特大叠合拱桥工程建设的需要,系统地研究了该桥2-90m叠合拱桥加工制造及钢箱梁拼装、叠合拱桥184米钢箱梁顶拉施工、大吨位叠合钢箱拱精确吊装合龙技术等。认真研究了钢箱梁及钢箱拱工厂分段分块加工制造及现场焊接、拼装施工工艺及钢箱梁的顶拉施工,研究了大吨位叠合钢箱拱精确吊装合龙、拱肋线型的控制施工工艺等内容。论文的主要内容摘要如下：1.叠合拱桥钢箱梁、拱加工制造工艺研究1)通过对钢箱梁及钢箱拱的加工制造进行多方案工艺研究,提出了分段、分块控制措施,解决了加工尺寸以及构件运输尺寸限制等因素,保证了叠合拱钢桥加工制造、钢箱梁拼装质量,实现了设计意图。2)钢梁的总拼装通过总拼装方案的论证、研究及实施,有效的保证了钢梁的外形尺寸及内部结构尺寸,尤其是方案中的正装斜拼工法,有效的解决了在钢梁制造过程中胎具受载产生的弹性变形和焊接收缩对钢梁尺寸控制精度的影响问题。3)采用了QC质量控制法控制钢梁的环形焊缝质量,使得焊接质量得到了有效的控制,并开发出了单箱多室钢箱梁环形焊缝的质量控制工艺。4)进行的高频超声波锤击技术在铁路钢桥制造中消除焊接残余应力,提高焊缝疲劳强度的试验研究成果,解决了钢梁焊缝集中造成的焊接残余应力集中问题,并有效的提高了钢桥的制造质量。2.2-90m叠合拱桥184米钢箱梁顶拉工艺研究1)在有限元分析的基础上,系统综合现有钢桁梁卷扬机拖拉及地道桥顶推施工的优点,提出了一套“在膺架上拼装钢箱梁,对拼装完成的钢箱梁采用顶拉法就位”施工工艺。2)顶拉施工中采用了目前国内最先进的顶拉设备ZLD-150型连续作用千斤顶,加快了施工进度,又能保证顶拉施工平稳进行,避免主力墩频繁在动-静摩阻交替作用下而产生摆动,有利于墩台的稳定。在钢箱梁前后端布置作用点进行约束,为顶拉过程中的精度控制提供了保证。3)滑道系统创造性的设计了可调式液压支座,在拉推过程中通过调节下调支点高度,从而实现钢箱梁的力控,进而达到钢箱梁应力控制,保证了钢箱梁顶拉后的质量。4)纠偏限位采用过程动态纠偏法,在钢箱梁行进区间的两侧设置千斤顶动力系统,当连续作用千斤顶启动时,钢箱梁处于动力平衡中,由于滑道支座间高程误差、滑板质地不匀等原因,钢箱梁必然发生转动。此时,对匀速运动中同时发生转动的梁体进行很小的侧向施力,即可实现对前进方向的动念控制,保证了顶拉进度,提高了作业效率,实现钢箱梁一次性连续顶拉并准确就位。3.2-90m叠合拱桥钢箱拱拼装施工工艺研究1)对主拱安装进行了缆索吊机、汽车吊和龙门吊进行了方案比选,确定了龙门吊方案；2)完成了主拱拱肋拼装支架设计3)对主拱拱肋拼装的安装工艺、调平措施、焊接工艺及其合拢工艺进行了系统的研究,确保主拱的顺利安装就位全文最后简要介绍了该桥在施工中所研究的工作内容及采用的一些创新做法、主要结论、研究成果、推广价值及其意义等。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-14
  1.1 问题的提出  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文研究的主要内容、宗旨与思路  12-14
    1.3.1 本文的研究内容  12-13
    1.3.2 本文宗旨  13
    1.3.3 本文的研究思路  13-14
第2章总体概述  14-21
  2.1 工程概况  14-17
    2.1.1 总体布置  14-15
    2.1.2 主梁  15
    2.1.3 主拱  15-16
    2.1.4 吊杆  16-17
  2.2 关键技术  17-21
    2.2.1 叠合拱加工制造及钢箱梁拼装施工  17
    2.2.2 叠合拱桥184米钢箱梁顶拉施工  17-19
    2.2.3 大吨位叠合钢箱拱精确吊装合龙技术  19-21
第3章叠合拱桥钢箱梁、拱加工制造工艺研究  21-55
  3.1 关键技术和制造难点  21-24
    3.1.1 关键技术  21-23
    3.1.2 制造难点  23-24
  3.2 施工方案比选  24-42
    3.2.1 钢箱梁的分段分块方案  24-29
    3.2.2 单元块制造方案  29-33
    3.2.3 梁拱结合段制造方案  33-34
    3.2.4 曲线箱型拱肋制造方案  34-38
    3.2.5 钢箱梁拼装方案  38-42
  3.3 实施的过程  42-53
    3.3.1 下料  42-43
    3.3.2 板单元制作  43
    3.3.3 锚箱单元制作  43-44
    3.3.4 单元块制作  44
    3.3.5 单元块预拼装  44-47
    3.3.6 梁拱结合段制造  47-50
    3.3.7 拱肋节段制造  50-51
    3.3.8 钢箱梁的拼装  51-52
    3.3.9 Q345qD桥梁钢焊接工艺  52-53
    3.3.10 高频超声波锤击消残工艺的实施及监控  53
  3.4 实施成果  53-54
    3.4.1 钢梁的分段分块方案实施成果  53
    3.4.2 焊接试验成果使用结果  53-54
    3.4.3 单元块制造方案的实施成果  54
    3.4.4 梁拱结合段制造方案的实施成果  54
    3.4.5 曲线箱型拱肋节段的制造方案实施成果  54
  3.5 本章小结  54-55
第4章叠合拱桥184m钢箱梁顶拉施工技术  55-80
  4.1 钢箱梁施工方案  55-57
  4.2 184m钢箱梁顶拉施工计算  57-65
    4.2.1 计算方法  57
    4.2.2 计算中考虑的因素  57-58
    4.2.3 计算参数  58
    4.2.4 顶拉方案  58-59
    4.2.5 顶拉计算结果  59-63
    4.2.6 稳定分析  63-64
    4.2.7 计算结论  64-65
  4.3 顶拉牵引系统  65-68
    4.3.1 牵引系统比选  65-66
    4.3.2 顶拉系统布置比选  66-68
  4.4 顶拉滑道系统  68-75
    4.4.1 顶拉滑道结构  68-70
    4.4.2 现场模拟试验  70-71
    4.4.3 预抬高措施  71
    4.4.4 可调液压支座  71-75
  4.5 纠偏限位系统  75-77
  4.6. 钢箱梁上、下墩措施  77
  4.7 钢箱梁顶拉  77-78
    4.7.1 顶拉的施工组织  77-78
    4.7.2 顶落梁  78
  4.8 施工监测结果  78-79
  4.9 本章小结  79-80
第5章叠合拱桥钢箱拱拼装施工技术  80-93
  5.1 拱肋拼装方案的确定  82
  5.2 拱肋吊装方案的选择及设计  82-85
  5.3 钢拱拼装支架  85-86
  5.4 钢箱拱拼装及焊接  86-92
    5.4.1 钢箱拱调平及微调支点设计  86-88
    5.4.2 钢箱拱的安装  88-90
    5.4.3 钢箱拱的焊接  90
    5.4.4 钢箱拱合拢段的施工  90-91
    5.4.5 钢箱拱的线形控制  91-92
  5.5 吊杆张拉及力学体系转化  92
  5.6 监测结果  92
  5.7 本章小结  92-93
第6章结束语  93-96
  6.1 本文的主要工作及结论  93-95
  6.2 今后工作及努力方向  95-96
参考文献  96-99
致谢  99-100
攻读硕士学位期间主要的研究成果  100

甬台温铁路雁荡山特大叠合拱桥施工关键技术研究

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