福元路大桥主桥吊杆张拉与桥面板铺设关键技术研究

作     者：向利明 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李传习;董创文;谭立心

授予年度：2013年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：拱桥 钢混梁拱组合体系 膜张力 施工控制 吊杆张拉 桥面板铺设 

摘      要：拱桥作为中国一种传统的桥型，曾在我国的桥梁史上写下了光辉的一页。新型钢混梁拱组合拱桥的应用，给拱桥的发展带来了新的活力，钢结构与混凝土桥面板的结合更加充分发挥了两种材料的各自优点。钢混梁拱组合体系拱桥由于其造型优美，受力合理，跨越能力大而被广泛应用于工程建设中。本文以长沙市福元路大桥主桥的施工监控为工程背景对新型钢混梁拱组合拱桥的体系转换过程中的吊杆张拉顺序和桥面板铺设顺序进行了研究。获得了最优的吊杆张拉方案与桥面板铺设方案，对于今后指导相同类型桥梁的施工控制具有良好的借鉴意义与社会效益。论文的主要工作如下： （1）综述了钢混组合结构桥梁的发展历程 阐述了国内外钢混组合结构桥梁的发展，归纳了钢混组合结构的计算理论与施工技术发展概况，提出了梁拱组合拱桥体系转换过程中的吊杆张拉顺序问题与钢混组合桥面系铺设桥面板顺序对桥梁结构在施工过程中的局部受力影响。 （2）阐述了梁拱组合拱桥的实用计算方法 对前人关于梁拱组合体系变形协调机理的理论进行了详细解释：将所有吊杆力假设为大小相等，并将吊杆力简化为膜张力，将梁拱组合体系分解为两部分即梁拱闭合体和吊杆两种构件。由变形协调关系，结合结构力学的方法求解出了均布荷载作用下梁拱组合体系的吊杆膜张力t的计算表达式及跨中拱肋、主梁挠度的表达式。还从动态变形协调角度推导出了同样的吊杆力简化公式。 （3）研究了吊杆张拉的最优顺序及方案 梁拱组合桥梁的体系转换尤为重要，是施工控制的难点和重点。通过不同的吊杆张拉力可以使梁拱达到合理的受力状态。吊杆张拉顺序也对体系转换过程中的结构局部受力有很大影响。针对吊杆张拉顺序文中提出了3种不同的张拉方案，并通过建立模型模拟施工过程得出了计算数据，通过对比拱肋、主梁关键截面的应力变化与吊杆力的变化趋势获得了最优的吊杆张拉方案。 （4）研究了桥面板铺设顺序，提出了施工最优方案 随着新型钢混组合结构的发展，钢纵横梁结合混凝土桥面板的钢混组合桥面系的应用越来越多。钢混组合桥面系多采用先施工钢结构后铺设预制桥面板的方式，这样对于桥面板的铺设方式的研究很有必要。文中对于桥面板的铺设方式进行了探讨，提出了3种不同的桥面板铺设方式，并通过有限元模型进行了模拟计算，对计算结果的关心数据进行了对比分析，获得了受力最优与施工最优的铺板方案。