平轉(zhuǎn)法施工橋梁轉(zhuǎn)動球鉸受力精細化分析及平衡控制研究.pdf

1、由于可以最大限度地減小對既有線運營的影響，橋梁平轉(zhuǎn)法施工技術(shù)在立體交叉交通網(wǎng)布局施工中被廣泛應用，但其理論研究明顯落后于工程實踐。本文以橋梁平轉(zhuǎn)施工中的關(guān)鍵部件——轉(zhuǎn)動球鉸為研究對象，旨在建立合理的轉(zhuǎn)動球鉸局部受力分析模型、解決轉(zhuǎn)動體穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵問題，為平轉(zhuǎn)法施工的工程實踐奠定可靠的理論基礎(chǔ)。論文開展了如下的研究工作：
　?。?）采用空間分析方法，對球鉸接觸面的壓應力進行了理論計算，并探討了其分布規(guī)律。通過對球鉸受力狀態(tài)深入分

2、析，推導出了球鉸接觸曲面空間壓應力計算公式。通過計算發(fā)現(xiàn)球餃豎直方向壓應力的分布規(guī)律為中間大、兩端小，總體分布上呈拋物線型。
　?。?）采用通用有限元程序，對轉(zhuǎn)體過程中球鉸在不同工況下的受力狀態(tài)進行了模擬計算；在實際施工過程中，對球鉸的受力變化情況進行了現(xiàn)場測試，通過與有限元程序計算結(jié)果的對比分析，掌握了球鉸的受力特性和變化規(guī)律。此外，對球鉸在豎向荷載、存在不平衡力矩、撐腳與滑道接觸等三種不利工況下接觸面應力進行仿真分析，得出了球

3、鉸接觸面的壓應力數(shù)值相對較小、采用普通鋼筋混凝土球鉸也可以滿足大跨徑平轉(zhuǎn)法施工橋梁受力要求的結(jié)論。
　?。?）根據(jù)球鉸的受力特點和施工工藝，提出了有關(guān)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)構(gòu)造方面的參數(shù)優(yōu)化，以及控制參數(shù)計算方法的改進措施。
　?。?）運用聲發(fā)射技術(shù)，設(shè)計了球鉸受力的動態(tài)測試方案，對轉(zhuǎn)體過程中球鉸內(nèi)部的受力狀態(tài)進行了實時測量和記錄。提出了以聲發(fā)射信號向量組的相識程度作為球鉸異常情況的監(jiān)測控制指標。
　?。?）結(jié)合轉(zhuǎn)體過程中

4、可能出現(xiàn)的失穩(wěn)類型，推導得到了轉(zhuǎn)動體失穩(wěn)臨界力矩計算公式，并對實際工程的轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性進行了計算分析。提出了考慮穩(wěn)定性的偏心距控制范圍，并根據(jù)代表性橋梁統(tǒng)計分析提出了球鉸靜摩擦系數(shù)改進計算公式。
　　（6）通過對轉(zhuǎn)體平衡控制開展研究，推導出了轉(zhuǎn)體穩(wěn)定臨界力矩公式，提出了基于墩柱底應力監(jiān)測和球鉸下混凝土應力差的兩種新的不平衡力矩預估方法；基于施工中的應力測量數(shù)據(jù)，開展了轉(zhuǎn)動體不平衡力矩估算方法研究，并結(jié)合現(xiàn)場稱重測試結(jié)果驗證了估算方法的

5、精度。
　?。?）針對轉(zhuǎn)體施工提出了結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測方案，在掌握結(jié)構(gòu)受力規(guī)律的基礎(chǔ)上設(shè)計了合理的傳感器布置方案，開發(fā)了轉(zhuǎn)體動態(tài)實時監(jiān)測及預警系統(tǒng)，對梁端振動情況，以及左、右幅同時轉(zhuǎn)體的同步性進行監(jiān)測，并在異常狀態(tài)時發(fā)出預警，構(gòu)建了“預估控制—實時監(jiān)測—動態(tài)預警”為一體的橋梁轉(zhuǎn)體過程平衡控制系統(tǒng)。
　　本文采用理論分析、數(shù)值模擬計算和試驗測量相結(jié)合的手段對橋梁平轉(zhuǎn)法施工過程中的關(guān)鍵力學問題進行了深入的研究，給出了轉(zhuǎn)動球鉸局部受力特