大跨度多肋鋼桁拱橋施工控制理論與方法研究.pdf

1、近二十多年來,大跨度鋼拱橋在國內(nèi)得到迅速發(fā)展,但對采用無支架纜索吊裝施工的大跨度多肋鋼桁拱橋,受纜索吊裝系統(tǒng)起吊能力的限制采用分肋安裝時(shí),肋間高程差、扣索索力、施工誤差分析、合理成橋狀態(tài)等施工關(guān)鍵技術(shù),國內(nèi)外均未開展過深入系統(tǒng)地研究。本文依托大寧河特大橋建設(shè),結(jié)合重慶市交委重點(diǎn)科研項(xiàng)目“特大跨度多肋鋼桁拱橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號:WFKY-003-40117),開展以下研究工作:
　　①圍繞扣索力與拱肋節(jié)段位移的相互關(guān)系,

2、以扣索張拉引起的扣索剛度改變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的一階攝動(dòng),運(yùn)用攝動(dòng)方法推導(dǎo)出采用一次張拉法的大跨徑鋼桁拱橋斜拉扣掛施工中扣索張拉的幾何剛度矩陣,從理論上證明了扣索張拉量與扣索索力及拱肋位移增量呈線性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了單肋及多肋(三肋)分肋吊裝施工的扣索力、拱肋位移計(jì)算公式并提出了相應(yīng)算法。為了滿足多肋(三肋)分肋吊裝肋間橫聯(lián)需要水平安裝的要求,提出了多肋(三肋)分肋吊裝的扣索力算法。
　?、诨跓o應(yīng)力狀態(tài)法,開展了大跨度鋼桁架拱橋合理成橋

3、狀態(tài)研究,推導(dǎo)了大跨徑鋼桁拱橋最大懸臂狀態(tài)下拱肋彈性壓縮所導(dǎo)致的拱頂合龍段無應(yīng)力狀態(tài)改變量計(jì)算公式。運(yùn)用優(yōu)化原理開展了以拱頂合龍段無應(yīng)力狀態(tài)改變量最小為目標(biāo)的索力優(yōu)化計(jì)算,得到了一組在分階段施工中實(shí)現(xiàn)合理成橋狀態(tài)的索力。大寧河特大橋的工程實(shí)踐表明,該方法用于確定大跨度鋼桁架拱橋合理成橋狀態(tài)是可行的。
　　③將實(shí)際施工誤差等效為結(jié)構(gòu)無應(yīng)力狀態(tài)改變量,提出了扣索無應(yīng)力長度、拱肋節(jié)段無應(yīng)力長度、拱肋節(jié)段接頭段無應(yīng)力曲率三類誤差及其仿真算

4、法。針對大寧河特大橋,開展了上述三類誤差的敏感性分析;結(jié)合扣索力限值、現(xiàn)有規(guī)范對拱肋高程容許誤差的規(guī)定及扣索無應(yīng)力長度誤差敏感性分析的結(jié)論,推導(dǎo)了各施工階段扣索無應(yīng)力長度容許誤差計(jì)算公式,得到了各施工階段扣索無應(yīng)力長度容許誤差和對應(yīng)的節(jié)段預(yù)抬量容許誤差。
　?、芤源笮陀邢拊治鲕浖嗀NSYS為平臺,運(yùn)用APDL開發(fā)了大跨徑多肋鋼桁拱橋施工控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包括了前進(jìn)分析、后退分析、合理成橋狀態(tài)分析、結(jié)構(gòu)無應(yīng)力狀態(tài)量計(jì)算、結(jié)構(gòu)無應(yīng)力狀態(tài)