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大跨度变截面曲线钢箱梁悬拼施工线形控制方法研究

大跨度变截面曲线钢箱梁悬拼施工线形控制方法研究

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作者：陈林峰重庆交通大学

学位级别：硕士

钢箱梁桥和钢混组合梁桥以其结构轻巧、跨越能力强、施工周期短等优点,成为中大跨径桥梁的首选桥型之一。由于钢箱梁安装精度要求高,施工现场难以调节,因此准确的钢箱梁制造参数是桥梁能否达到理想成桥线形的前提条件。钢箱梁通常采用... 详细信息

钢箱梁桥和钢混组合梁桥以其结构轻巧、跨越能力强、施工周期短等优点,成为中大跨径桥梁的首选桥型之一。由于钢箱梁安装精度要求高,施工现场难以调节,因此准确的钢箱梁制造参数是桥梁能否达到理想成桥线形的前提条件。钢箱梁通常采用悬臂吊装施工或顶推施工,而使用缆索逐节段吊装施工的曲线钢箱梁则较为少见,由于施工中存在不平衡弯矩引起的偏载问题,因此对主梁线形控制提出了更高要求。本文依托山区某曲线钢箱梁桥施工,开展变截面钢箱梁无应力制造尺寸计算、曲线钢箱梁施工阶段线形预测与线形误差调控方法,以及钢箱梁临时锚固合理模拟方法研究,主要研究工作如下:(1)基于等截面钢箱梁无应力制造尺寸计算方法,推导出以顶板线形为基准变截面钢箱梁无应力制造尺寸计算公式,利用施工阶段分析结果与钢箱梁空间几何形态,计算出变截面钢箱梁制造尺寸。将此方法运用到依托工程钢箱梁制造中,结果表明,该桥主梁安装顺利,成桥后线形平顺。采用Abaqus有限元软件模拟梁段吊装,验证了钢箱梁段吊装接近于无应力状态,为钢箱梁按无应力状态安装提供了理论支撑。(2)日照引起的竖向梯度温度会影响施工过程中梁段安装线形的控制,为了计算梯度温度引起的安装误差,基于结构力学中的位移法理论,将变截面梁分段等效为等截面梁段,推导出梯度温度下变截面钢箱梁竖向位移近似公式。采用Visual Basic编写了计算程序,利用该程序得到的各梁段悬臂端位移与有限元结果吻合良好,为钢箱梁的安装高程与实测安装高程数据分析提供了便捷的分析方法。(3)针对钢箱梁采用切线拼装法施工中出现的误差,开展了钢箱梁梁段安装误差对后续节段安装线形的影响研究。基于最小二乘法原理和切线拼装原理,采用Visual Basic开发了钢箱梁安装/松钩线形预测程序,根据已安装梁段高程,将本节段误差值合理分配到后续梁段,由程序自动预测后续梁段安装/松钩线形状态,做出下一节段是否需要调整的判断,为钢箱梁安装线形控制提供了便利。(4)针对钢箱梁安装阶段由两排临时锚杆及预应力锚束不能完全实现墩梁固结所引起的梁体转动问题,分析梁体产生刚体转动的原因并推导相应公式。重新定义用于模拟临时锚固的弹性拉压刚度,通过现场实测值与有限元模型验证该方式的正确性,提出相应临时锚固改进措施。并分析边跨临时支墩最佳布置位置。

关键词：连续钢箱梁桥缆索吊装无应力制造线形控制不平衡偏载临时锚固拉压刚度

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