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混凝土自锚式悬索桥施工控制研究

作　者: 黄强
导　师: 王宗林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 自锚式悬索桥施工控制解析法吊杆张拉
分类号: U448.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

悬索桥具有造型优美，跨越能力强等优点，是千米跨径以上桥梁通常采用的桥型方案，对于千米以下的悬索桥存在锚锭结构造价比提高，地址条件不良无法建造锚锭等诸多困难，限制了悬索桥的修建，自锚式悬索桥解决了以上问题，将主缆锚固加劲梁上节省了锚锭结构，特别在城市中小跨径桥梁中，成为最具有竞争力的桥型。我国从20世纪90年代自锚式悬索桥开始起步到现在只有十几年的历史，对自锚式悬索桥的相关研究仍十分有限，特别是自锚式悬索桥的施工过程复杂，决定能否达到设计的成桥状态。本文以实桥为研究背景进行以下内容的研究：应用解析算法求解主缆线形。验算成桥状态主缆线形的分段悬链线法、分段抛物线法、分段直线法以及传统抛物线法计算公式并比较结果，利用无应力长度不变原理计算主缆空缆线形、索夹放样坐标、吊杆下料长度等内容，讨论计算过程的质量守恒问题。利用索鞍处主缆的力学关系和几何条件推导计算索鞍切点的八元非线性方程组，对成桥状态索鞍位置设计和空缆状态索鞍切点进行精确计算，分析主缆理论顶点和索鞍圆心在索鞍变化时的位置关系，索鞍的理论顶点改变和索鞍位置改变量并不相同，具体由计算公式推导。探讨空缆状态下索鞍预偏量设计问题，分析在满足空缆状态主塔安全性、保证索股顺利架设的条件，提出在合理范围内索鞍预偏越小越好甚至不进行预偏的方案，对使用散索套的结构空缆架设时需要设置临时支撑架，对支撑架的合理位置进行计算才能保证索股架设准确。应用大型有限元程序对自锚式悬索桥吊杆张拉的施工过程进行模拟计算，比较采用不同张拉顺序一轮到目标索力以及分两轮张拉的方案，结果表明通过较多轮次张拉可以减小施工过程中的吊杆张力但是张拉效率降低。分析吊杆在安装张拉和锚固后张拉过程中表现的力学特性，提出牵引张拉以及部分吊杆重复张拉的吊杆张拉优化方案，在实桥验证取得很好的效果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-15
  1.1 自锚式悬索桥的发展  9-11
  1.2 自锚式悬索桥的特点  11-12
  1.3 施工控制的研究现状  12-13
  1.4 本文主要研究内容  13-15
第2章主缆系统的计算  15-34
  2.1 引言  15-16
  2.2 悬索桥主缆计算的方法  16-19
    2.2.1 基本假定  16
    2.2.2 主缆线形计算的抛物线方法  16-18
    2.2.3 主缆线形计算的悬链线方法  18-19
  2.3 成桥线形的计算方法  19-25
    2.3.1 分段悬链线法  19-21
    2.3.2 分段抛物线法  21
    2.3.3 分段直线法  21-22
    2.3.4 几种方法计算结果比较  22-24
    2.3.5 主缆成桥线形计算的质量守恒定律  24-25
  2.4 空缆线形的计算方法  25-27
    2.4.1 主缆无应力长度不变原理  25
    2.4.2 空缆线形计算  25-27
  2.5 索夹位置的计算  27
  2.6 吊杆下料长度的计算  27-28
  2.7 索鞍切点修正计算  28-33
    2.7.1 成桥状态索鞍切点计算  28-30
    2.7.2 空缆状态索鞍切点计算  30-32
    2.7.3 空缆状态主缆长度修正计算  32-33
  2.8 本章小结  33-34
第3章主缆空缆状态的架设与控制  34-42
  3.1 引言  34
  3.2 空缆状态索鞍预偏量的计算  34-36
    3.2.1 索鞍预偏的原则和要求  34-35
    3.2.2 索鞍预偏量的设置  35-36
  3.3 空缆状态散索套支撑架设置  36-38
  3.4 索股架设控制  38-41
    3.4.1 索股架设要求  38-39
    3.4.2 无应力长度对主缆垂度的影响  39-41
    3.4.3 主缆跨径对主缆垂度的影响  41
  3.5 本章小结  41-42
第4章张拉过程中的控制  42-49
  4.1 引言  42
  4.2 张拉过程的控制内容  42-44
    4.2.1 施工控制的目标  42-43
    4.2.2 施工过程的控制内容  43-44
  4.3 张拉过程中的力学特性  44-45
  4.4 体系转换方案的目标  45-46
  4.5 有限元模型的建立与模拟  46-48
    4.5.1 工程背景简介  46-47
    4.5.2 主体结构的模拟  47
    4.5.3 张拉过程的模拟  47-48
  4.6 本章小结  48-49
第5章吊杆张拉方案的提出和优化  49-65
  5.1 引言  49
  5.2 吊杆张拉方案优化原则  49-50
  5.3 张拉方案比较  50-60
    5.3.1 实桥算例  50-51
    5.3.2 顺序张拉方案  51-53
    5.3.3 倒序张拉方案  53-54
    5.3.4 间隔张拉方案  54-56
    5.3.5 分级张拉方案  56-59
    5.3.6 不同张拉方案比较  59-60
  5.4 吊杆张拉方案优化  60-64
    5.4.1 牵引张拉方法  60-62
    5.4.2 部分吊杆重复张拉的方法  62-64
  5.5 吊杆张拉过程的控制方法  64
  5.6 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-72
致谢  72

混凝土自锚式悬索桥施工控制研究

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