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封闭箱肋拱桥吊杆更换技术研究

作　者: 许华东
导　师: 周志祥
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 中承式拱桥吊杆更换封闭式拱肋有限元临时支撑关键技术施工监控
分类号: U445.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近二十年来,拱桥在我国得到迅速发展,特别是中承式拱桥,已经成为我国一种主要的桥型。由于该桥型在我国起步比较晚,发展比较快,而桥梁设计中却未对吊杆更换予以重视。近年来,不断有中承式拱桥吊杆破损甚至更换的工程案例出现。尤其对封闭式的箱形拱桥,对拱肋的开窗、吊杆的更换技术及吊杆更换施工监控技术研究变得非常重要和迫切。本文的主要研究内容有:1.本文概述了中承式拱桥的发展状况、类型和特点,吊杆更换的研究现状;总结了吊杆破损的表现、原因和机理,对新吊杆的构造、选型进行了分析和对比,总结了新吊杆的优缺点,从疲劳的角度分析了吊杆的使用寿命。2.针对封闭式混凝土拱肋吊杆更换,依据有限元方法,对拱肋开人孔的形状、大小和方式等参数对拱肋工作性能的影响进行了分析,得出一般规律性的结论,在一定范围内,开窗断面的应力受开窗高度影响较大,开窗长度影响较小。提出不同开窗面积时的拱肋应力变化最直计算公式可供参考。3.针对依托工程,提出利用临时支撑法更换吊杆,对吊杆更换过程中的关键技术进行研究。提出吊杆更换时应对临时支撑进行强度和稳定性计算,对千斤顶垫板进行弯曲和抗剪切验算,对吊杆横梁临时支撑点负弯矩配筋进行验算及新吊杆索长计算方法。4.有效的施工监控能确保施工顺利进行,本文针对临时支撑法更换吊杆的特点,提出有效的施工监控方法和利用吊杆特征点标高变化值推算拱肋变形值的方法。通过全桥模拟计算分析,指出吊杆更换过程中,拱肋受力最不利的位置,以及吊杆横梁允许上升的最大位移值,保证施工时桥面板和纵梁不被损坏。通过本文提出调索方法,可使桥梁吊杆更换后的受力状况与吊杆更换前基本一致。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-20
  1.1 拱桥的发展史及钢筋混凝土拱桥在我国的发展现状  9-11
    1.1.1 拱桥的发展史  9-10
    1.1.2 钢筋混凝土拱桥在我国的发展现状  10-11
  1.2 中承式钢筋混凝土拱桥的构造  11-14
    1.2.1 概述  11
    1.2.2 中承式钢筋混凝土拱桥的构造  11-13
    1.2.3 提篮拱体系  13-14
  1.3 中承式拱桥吊杆更换的研究现状  14-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-20
第二章吊杆使用性能及寿命  20-37
  2.1 长江路大桥承重结构概况  20
  2.2 中承式拱桥吊杆的构造  20-23
    2.2.1 钢索  21
    2.2.2 锚具  21-22
    2.2.3 防护  22-23
  2.3 吊杆破损现状及原因  23-31
    2.3.1 国内外大桥吊杆破损现状  23-24
    2.3.2 德阳市长江路大桥吊杆破损现状  24-27
    2.3.3 吊杆破损原因分析  27-31
  2.4 长江路大桥吊杆构造  31-33
    2.4.1 长江路大桥原吊杆构造  31-32
    2.4.2 长江路大桥新吊杆构造及优点  32-33
  2.5 由疲劳理论推算吊杆的寿命  33-36
  2.6 本章小结  36-37
第三章开人孔对封闭箱形拱肋工作性能的影响  37-64
  3.1 概述  37-38
  3.2 箱型拱肋局部开窗受力分析  38-57
    3.2.1 有限元分析软件概述  38
    3.2.2 建模单元的选用  38-39
    3.2.3 部分拱肋有限元模型的建立  39-41
    3.2.4 孔洞几何参数及应力分析  41-42
    3.2.5 开窗几何参数对截面正应力的影响  42-49
    3.2.6 腹板开窗应力最值的确定  49-57
  3.3 开窗施工方法探索  57-62
    3.3.1 施工方法概述  57-59
    3.3.2 有限元模拟计算分析  59-62
  3.4 本章小结  62-64
第四章吊杆更换施工关键技术研究  64-92
  4.1 吊杆更换施工概述  64-66
    4.1.1 施工前的准备  64-65
    4.1.2 吊杆更换施工方法概述  65-66
    4.1.3 吊杆更换施工注意事项  66
  4.2 有限单元法建模基本原理及模型的建立  66-73
    4.2.1 有限元法的基本思想  66-67
    4.2.2 有限元方程的建立  67-68
    4.2.3 杆单元的刚度矩阵  68-69
    4.2.4 梁单元的刚度矩阵  69-70
    4.2.5 有限元分析的基本步骤  70-71
    4.2.6 有限元模型的建立  71-73
  4.3 吊杆更换过程中对内力控制和位移控制的讨论  73-77
  4.4 吊杆更换施工过程中，各受力构件的安全性验算  77-89
    4.4.1 临时支撑的强度及稳定性验算  78-83
    4.4.2 临时支撑钢顶板的强度及弯曲验算  83-87
    4.4.3 吊杆横梁临时支撑点的验算  87-89
  4.5 吊杆索长的计算  89-90
  4.6 旧吊杆的卸载及新吊杆的安装施工注意事项  90-91
  4.7 本章小结  91-92
第五章吊杆更换施工监控  92-114
  5.1 吊杆更换结构受力分析  92-103
    5.1.1 模型的建立及施工阶段模拟概述  92-93
    5.1.2 吊杆更换拱肋内力计算  93-99
    5.1.3 吊杆更换时吊杆横梁支撑点允许上升最大位移量计算  99-103
  5.2 吊杆更换施工监控  103-111
    5.2.1 吊杆更换施工要点  104-105
    5.2.2 吊杆更换施工监控主要内容  105-109
    5.2.3 吊杆更换拱肋竖向变形推算  109-111
  5.3 调索计算方法  111-113
  5.4 本章小结  113-114
第六章结论与展望  114-116
  6.1 结论  114-115
  6.2 有待进一步研究的问题  115-116
致谢  116-117
参考文献  117-120
在学期间发表的论著及取得的科研成果  120

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