斜靠式鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝分析及施工穩(wěn)定性研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：U448.22 國際圖書分類號：624.2/.8 工學(xué)碩士學(xué)位論文 斜靠式鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝分析及 施工穩(wěn)定性研究 碩 士 研 究 生： 王曉璐 導(dǎo) 師： 張素梅 教授 副 導(dǎo) 師： 王玉銀 副教授 申 請 學(xué) 位： 工學(xué)碩士 學(xué) 科 、 專 業(yè)： 結(jié)構(gòu)工程 所 在 單 位： 土木工程學(xué)院 答 辯 日 期： 2007 年 6 月 授予學(xué)位單位： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 摘要 摘要 摘要 大跨度鋼管混凝土拱橋施工是一個復(fù)雜

2、的過程，本文以目前國內(nèi)跨度最大的無風(fēng)撐斜靠式鋼管混凝土拱橋——廣東省韓江北橋為工程背景，采用優(yōu)化理論實現(xiàn)吊裝過程中拱肋線型控制，并對韓江北橋各個施工階段結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行分析，具體進行了以下幾方面工作： （1）利用 ANSYS 有限元分析軟件單元生死技術(shù)及優(yōu)化功能，對拱肋吊裝過程進行有限元模擬及扣索索力優(yōu)化。采用減小未張拉扣索單元實常數(shù)、不約束拱肋“死”單元節(jié)點的方法模擬未施工的鋼管拱肋。利用一階優(yōu)化方法，通過定義設(shè)計變量、狀態(tài)變量、目標(biāo)

3、函數(shù)及約束條件，使鋼管拱肋合龍松索后達到設(shè)計裸拱線型，得到扣索初始索力值及拱肋節(jié)段預(yù)抬高量。應(yīng)用該方法對韓江北橋拱肋吊裝過程進行模擬及扣索索力優(yōu)化，結(jié)果表明該方法合理可行，計算精度較高。 （2）無風(fēng)撐斜靠式鋼管混凝土拱橋側(cè)向剛度較低，施工階段穩(wěn)定問題較為突出。本文考慮材料與幾何雙重非線性的影響，對吊裝階段拱肋穩(wěn)定安全系數(shù)進行計算；分析了斜靠式拱橋拱肋吊裝階段四種破壞模式；討論了應(yīng)力累積對吊裝階段拱肋穩(wěn)定性的影響；對比了有無風(fēng)纜作用下拱肋

4、靜力及穩(wěn)定性能。結(jié)果表明，隨著吊裝節(jié)段數(shù)量的增多，拱肋穩(wěn)定安全系數(shù)不斷減小，結(jié)構(gòu)由扣索強度破壞變?yōu)楣袄咦陨砥茐?；?yīng)力累積對扣索索力影響很大，對吊裝階段拱肋內(nèi)力影響不明顯；風(fēng)纜改善了拱肋受力性能，顯著提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)。 （3）選取三種不同的施工順序，計算拱肋合龍后至成橋狀態(tài)各施工階段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)，分析了典型施工工況下拱肋特征值屈曲模態(tài)及非線性破壞模式。計算結(jié)果表明，無風(fēng)撐斜靠式拱橋穩(wěn)定系數(shù)隨施工荷載的增大而不斷降低，成橋階段最為不利，斜