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大跨度钢管混凝土提篮拱桥施工控制关键技术研究

作　者: 刘均平
导　师: 田仲初
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 提篮拱桥仿真分析正装迭代收缩徐变应力重分布扣索倾角
分类号: U445.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 146次
引　用: 4次
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内容摘要

钢管混凝土提篮拱桥是随着钢管混凝土拱桥在我国的应用而出现的一种新型桥型,由于其结构轻巧、造型美观、跨越能力大,使之在现代桥梁中处于有利的竞争位置。本文以浙江象山三门口大桥中门桥为工程背景,从介绍钢管混凝土拱桥的发展概况、结构特点和研究现状出发。对大桥施工过程进行了仿真分析、合理扣索索力的确定、混凝土收缩徐变对钢管混凝土拱桥的应力重分布以及结构位移的影响分析、斜拉扣挂缆索系统中扣索倾角优化布置分析。本文的主要内容如下:(1)详细阐述了钢管提篮拱桥施工控制的主要内容、原则、方法以及影响施工控制的因素。(2)根据实际施工情况建立施工过程模拟的空间有限元模型,进行钢管混凝土拱桥施工过程仿真分析,分析施工过程中结构的受力性能,预测施工过程中的应力和变形的发展情况,并给实际施工控制提供依据和理论指导。(3)对斜拉扣挂悬拼架设法吊装施工的拱桥,在扣索力的计算上提出以一次落架裸拱状态下的位移和弯矩作为控制目标,采用正装迭代法确定扣索索力,经过对此桥的计算分析,得到了很好的效果。(4)对钢管混凝土的收缩徐变进行了一定程度的研究。对钢管混凝土徐变系数进行计算比较,同时根据钢管混凝土组合结构的受力特点,应用“龄期调整的有效弹性模量法”推导出核心混凝土考虑徐变影响后的徐变等效弹性模量计算公式,从而利用通用有限元MIDAS进行钢管混凝土拱桥的应力重分布以及结构位移的计算分析,并得出了一些有意义得结论。(5)以一中承式钢箱拱桥的单边拱肋的吊装为例探讨了扣索倾角对松索后裸拱内力的影响规律,得出在实际扣塔高度情况下如何合理布置扣索使得成拱内力最优。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 钢管混凝土提篮拱桥的发展概况  10-11
  1.2 提篮拱桥的结构特点  11-12
  1.3 问题的提出  12-14
  1.4 本文主要研究工作  14-15
第二章空间杆系有限元理论与钢管混凝土提篮拱桥的施工控制  15-27
  2.1 概述  15-16
  2.2 空间杆系有限元理论  16-19
    2.2.1 桥梁结构有限元的一般性分析  16-17
    2.2.2 空间梁单元  17-18
    2.2.3 空间杆单元  18-19
  2.3 钢管砼提篮拱桥的施工控制  19-26
    2.3.1 影响桥梁施工控制的因素  19-21
    2.3.2 钢管混凝土提篮拱桥施工控制特点  21-23
    2.3.3 钢管混凝土提篮拱桥施工控制主要工作内容  23-26
    2.3.4 施工控制精度和原则建议  26
  2.4 本章小结  26-27
第三章钢管砼拱桥施工过程仿真计算与实测结果分析  27-47
  3.1 引言  27
  3.2 桥梁施工过程计算方法  27-29
    3.2.1 正装计算法  27-28
    3.2.2 倒装计算法  28-29
    3.2.3 无应力状态法  29
  3.3 施工过程有限元模拟  29-30
    3.3.1 模型的选取  29
    3.3.2 拱肋的模拟  29-30
    3.3.3 桥面系的模拟  30
    3.3.4 吊杆、扣索和锚索的模拟  30
    3.3.5 扣塔的模拟  30
    3.3.6 边界条件的模拟  30
  3.4 节段悬臂拼装主拱的制作线形和拼装定位标高确定  30-31
  3.5 横梁定位标高的确定  31-32
  3.6 工程实例  32-46
    3.6.1 工程概况  32-33
    3.6.2 拱肋吊装  33
    3.6.3 缆吊系统  33
    3.6.4 拱肋的制作和安装  33-34
    3.6.5 设计优化  34-35
    3.6.6 施工阶段模拟  35
    3.6.7 仿真计算结果与实测结果分析  35-46
  3.7 本章小结  46-47
第四章钢管拱肋吊装过程中扣索索力的确定  47-60
  4.1 概述  47
  4.2 现有钢管混凝土拱桥架设斜拉扣挂索力的确定方法  47-54
    4.2.1 零弯矩法  47-49
    4.2.2 定长扣索法  49-50
    4.2.3 有限元—零位移法  50-51
    4.2.4 正装迭代法  51-54
  4.3 运用正装迭代法确定三门口大桥中门桥的扣索索力  54-59
    4.3.1 工程概述  54
    4.3.2 吊装过程计算模型与结果  54-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章钢管混凝土提篮拱桥徐变分析  60-73
  5.1 钢管混凝土拱桥徐变的意义和特性  60-62
    5.1.1 钢管混凝土徐变的意义  60-61
    5.1.2 钢管混凝土的徐变特性  61-62
  5.2 钢管膨胀混凝土的徐变系数的计算比较  62-65
    5.2.1 徐变系数的定义  62-63
    5.2.2 桥规中的徐变系数计算模式  63-64
    5.2.3 徐变系数的试验拟合模式  64
    5.2.4 徐变系数曲线对比  64-65
  5.3 钢管混凝土结构的徐变分析  65-69
    5.3.1 混凝土的徐变本构关系  65-66
    5.3.2 钢管混凝土结构徐变分析方法的讨论  66-67
    5.3.3 钢管核心混凝土的徐变等效弹性模量  67-69
  5.4 中门桥的徐变分析  69-72
    5.4.1 工程简介  69
    5.4.2 徐变分析  69-71
    5.4.3 徐变对拱肋顺桥向和横向挠度的影响  71-72
  5.5 本章小结  72-73
第六章缆索吊装系统中扣索倾角优化  73-83
  6.1 问题提出  73
  6.2 基本方法  73-74
    6.2.1 合理成拱内力状态的确定  73
    6.2.2 计算方法  73-74
  6.3 扣索倾角对成拱内力影响规律探讨  74-81
    6.3.1 有限元模型介绍  74-75
    6.3.2 计算结果  75-80
    6.3.3 最佳扣索倾角计算结果分析  80-81
  6.4 工程实例  81-82
  6.5 本章小结  82-83
结论与展望  83-85
  1. 结论  83-84
  2. 展望  84-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
附录  90

大跨度钢管混凝土提篮拱桥施工控制关键技术研究

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