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大跨度单肋拱桥竖转施工及吊杆张拉过程分析

大跨度单肋拱桥竖转施工及吊杆张拉过程分析

作者：吴阳大连理工大学

学位级别：硕士

庄河市干沟大桥是目前国内跨度最大的单支撑面下承式系杆拱桥,净跨径250m。超大吨位的钢拱肋需要通过竖转的施工方法进行拼装合龙;同时,在拱肋竖转和提升过程使用了由万能杆件组装而成的50多米高的起重塔架,因此转动体系和起重塔架的安... 详细信息

庄河市干沟大桥是目前国内跨度最大的单支撑面下承式系杆拱桥,净跨径250m。超大吨位的钢拱肋需要通过竖转的施工方法进行拼装合龙;同时,在拱肋竖转和提升过程使用了由万能杆件组装而成的50多米高的起重塔架,因此转动体系和起重塔架的安全与稳定问题显得尤为重要,必须进行计算分析,以保证施工过程安全顺利地进行。拱肋成功合龙后要进行吊杆的张拉,合理的吊杆张拉顺序和张拉力是保证结构安全的关键。本文采用大型有限元分析软件Midas建立了干沟桥及起重塔架有限元模型,对整个施工过程结构的安全与稳定进行了分析,并把无应力状态法成功运用到了干沟桥的吊杆张拉过程中。具体做了如下几个方面的工作：首先,介绍了干沟桥主桥的施工步骤,建立平面有限元模型对边跨拱肋的转动脱架、转体及到位合龙全过程进行模拟。提出了满足施工安全要求的预转体方案,推导出了牵引索力关于转动角度的函数表达式,以提出最不利工况进行整体计算,并对临时系杆拆除顺序进行了对比分析,保证整个转体合龙过程拱肋受力满足要求。通过对边跨拱肋的屈曲分析,转体过程中拱肋的稳定性满足要求。其次,对施工单位提供的塔架拼装方案进行优化,建立空间有限元模型对其静力和稳定性进行计算分析,并讨论了风缆对起重塔架静力及稳定性的影响。结果表明,塔架在不利工况下弹性安全稳定系数在6-7之间,但塔架立柱轴力最大值接近容许值,建议对塔架进行加固;风缆单根钢绞线张拉力推荐采用40kN,张拉角度可综合现场条件选取与水平面夹角40°-45°为宜。最后,建立平面有限元模型对干沟桥的理想成桥索力及吊杆张拉顺序、张拉次数及张拉时机进行了对比分析计算。采用最小弯曲能量法确定了干沟桥的理想成桥索力,并运用无应力状态法分析得到了较为合理的两轮张拉法张拉方案,为干沟桥后期施工监控提供参考。

关键词：单肋拱桥竖转施工起重塔架吊杆张拉无应力状态法

福元路大桥主桥吊杆张拉与桥面板铺设关键技术研究

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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：向利明长沙理工大学

学位级别：硕士

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，... 详细信息

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。

关键词：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

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下承式拱桥顶推及吊杆张拉施工控制研究

下承式拱桥顶推及吊杆张拉施工控制研究

作者：陈启东长沙理工大学

学位级别：硕士

下承式拱桥是一种结构较为复杂的梁拱组合结构,在我国处于高速发展阶段。但从施工方法上,应用步履式顶推法建设大型下承式拱桥的工程实例较少。已有的顶推法施工大多运用于大型连续梁桥梁的建设,较少用于下承式拱桥施工。梁拱组合体系... 详细信息

下承式拱桥是一种结构较为复杂的梁拱组合结构,在我国处于高速发展阶段。但从施工方法上,应用步履式顶推法建设大型下承式拱桥的工程实例较少。已有的顶推法施工大多运用于大型连续梁桥梁的建设,较少用于下承式拱桥施工。梁拱组合体系在顶推施工过程中的受力情况较采用常规施工方法更为复杂,也和采用顶推法施工的连续梁桥梁完全不同,因此有必要对施工过程进行准确的模拟。本文完成的主要工作如下:（1）本文对吊杆拱桥建设及施工控制方法的国内外研究现状进行了详细的介绍和说明。本文以大源渡上游引航道桥施工建设为工程背景,针对其施工特点确定了施工控制的内容方法与主要监测工作布置,介绍并比较了已知的常用吊杆张拉力测试方法。（2）本文研究了既有顶推施工仿真计算方法的特点,结合本工程的具体情况,计算确定了顶推施工过程中的结构荷载和安全允许的最大极限荷载。运用有限元软件对桥梁顶推施工全过程建立计算模型,并对施工过程中的应力和位移进行分析。对顶推施工中起重要作用的临时结构——临时墩进行了极限荷载计算与安全性校核。（3）在顶推施工就位之后,本文根据已有确定张拉力的方法,运用有限元计算软件对大源渡桥的初张拉张拉力和后续施工全过程进行计算,并将之用于指导实际施工控制工作。本文分析了比较少见的支撑拆除、桥面板铺设与吊杆张拉相结合的复杂施工程序中拱梁受力、全桥位移和吊杆张拉力变化等情况,可以作为以后类似桥型的施工参考。最后,本文综合已有研究成果,分析了弦理论的主要误差来源和影响程度。采用吊杆初张拉后实测基频与成桥索力理论基频之比作为系数来衡量吊杆张拉力受边界条件影响的程度,并确定适用范围。运用有限元软件建立单一吊杆模型进行研究,采用单参数和多参数方法修正计算结果并进行比较,显著减小了测量误差。

关键词：下承式拱桥步履式顶推吊杆张拉仿真计算施工控制

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下承式系杆拱桥吊杆张拉过程控制研究

下承式系杆拱桥吊杆张拉过程控制研究

作者：叶志诚合肥工业大学

学位级别：硕士

系杆拱桥结构形式变化多样，常受到城市规划人员和桥梁设计者们的青睐，并因此成为我国许多公路桥梁和城市景观桥梁的首选桥型。然而，在施工过程中，特别在吊杆张拉过程中，由于其受力较为复杂，有很多问题需要进行深入的研究探讨。系... 详细信息

系杆拱桥结构形式变化多样，常受到城市规划人员和桥梁设计者们的青睐，并因此成为我国许多公路桥梁和城市景观桥梁的首选桥型。然而，在施工过程中，特别在吊杆张拉过程中，由于其受力较为复杂，有很多问题需要进行深入的研究探讨。系杆拱桥桥面系的恒载和活载是通过横梁作用于系杆上，再由各吊杆传递至承重构件拱肋上，对于外部静定的系杆拱桥结构体系来说，拱脚水平力是由系杆来承受的,因此吊杆张拉过程不同对其结构受力影响很大，吊杆张拉是这类拱桥施工中的一个关键工序。论文以涡河三桥为工程背景，拟定了六种不同的吊杆张拉方案，运用桥梁博士分析软件，对涡河三桥（柔性吊杆系杆拱桥）吊杆张拉力的大小、张拉批次和张拉顺序进行了详细的分析比较，优选出了较为合理的吊杆张拉方案，通过对涡河三桥的现场施工监控，将实测数据与理论数据进行对比分析，结果表明两者吻合较好，验证了优选方案的正确性，保证了结构在施工期间的安全。吊杆作为系杆拱桥的一个重要受力构件，吊杆失效对拱桥的影响不容小觑，所以论文还对吊杆失效的稳定性进行了分析研究，得出了吊杆失效对该桥的高阶稳定系数影响较大，对该桥的低阶稳定系数影响较小结论。该研究可为同类工程的施工提供参考。

关键词：吊杆张拉方案优化稳定性施工监控

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拱梁组合体系吊杆张拉受力行为的分析及优化

拱梁组合体系吊杆张拉受力行为的分析及优化

作者：韦伟广州大学

学位级别：硕士

本文对拱梁组合体系吊杆张拉受力行为进行了分析及优化，主要包括以下几方面的工作：（1）探讨了结构合理设计状态，并将其分为施工、成桥、运营三个阶段，论述了三个阶段合理设计状态的定义和相互关系。提出桥梁合理设计状态应以... 详细信息

本文对拱梁组合体系吊杆张拉受力行为进行了分析及优化，主要包括以下几方面的工作：（1）探讨了结构合理设计状态，并将其分为施工、成桥、运营三个阶段，论述了三个阶段合理设计状态的定义和相互关系。提出桥梁合理设计状态应以运营阶段永久作用下的合理设计状态即成桥时的合理设计状态作为优化目标。（2）借鉴斜拉桥合理成桥状态索力的计算方法求解拱梁组合体系合理成桥状态索力;探讨了拱梁组合体系的合理设计状态，提出拱梁组合体系施工阶段索力优化目标。（3）以江门东华大桥为工程实例，建立有限元模型对吊杆张拉过程做了模拟分析，研究吊杆张拉过程中结构主要构件的受力性能及变形，为施工提供参考;优化吊杆张拉顺序以改善主拱在吊杆张拉过程中受力状况。（4）对比分析不同吊杆张拉顺序下拱肋应力变化，按“拱脚区域吊杆→L/4区域吊杆→拱顶区域吊杆”的顺序对称交替张拉吊杆，计算结果表明拱肋应力得到明显改善。（5）计算了当吊杆一次张拉到成桥索力设计值时拱肋和系梁的应力，结果表明在拱肋应力、吊杆材料利用率及成本控制上均不适合在东华大桥上使用。

关键词：拱梁组合体系合理设计状态索力优化吊杆张拉初始张拉力

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吊杆张拉程序对拱梁组合体系内力影响的分析

广州大学学报（自然科学版） 2012年第2期11卷 43-48页

作者：韦伟张俊平广州大学土木工程学院广东广州510006

以某拱梁组合体系为研究对象,研究不同吊杆张拉程序对结构内力的影响。分析表明:对称依次张拉会造成局部应力过大,但若根据结构受力情况,分次、逐级张拉,则可显著降低结构在张拉过程中的应力,保证结构的安全;对称交替张拉可以使结构在... 详细信息

以某拱梁组合体系为研究对象,研究不同吊杆张拉程序对结构内力的影响。分析表明:对称依次张拉会造成局部应力过大,但若根据结构受力情况,分次、逐级张拉,则可显著降低结构在张拉过程中的应力,保证结构的安全;对称交替张拉可以使结构在张拉过程中内力分布更均衡,对结构安全有利,在张拉设备等条件允许时可以考虑一次张拉到最终吊杆力。对这两类吊杆张拉程序在张拉施工中结构安全性的研究,可为同类工程提供参考.

关键词：拱梁组合体系吊杆张拉对称依次张拉对称交替张拉

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吊杆张拉无应力长度控制法误差影响分析

低温建筑技术 2014年第3期36卷 90-92页

作者：朱德海哈尔滨市城市建设投资集团有限公司哈尔滨150076

自锚式悬索桥"先梁后缆"的施工顺序决定了其需要进行一步吊杆张拉的体系转换过程,在吊杆张拉过程中,可以通过张拉控制力和吊杆无应力长度两种控制手段来达到设计成桥目标。无应力长度控制法指在结构构件单元内的无应力长度和无应力曲率... 详细信息

自锚式悬索桥"先梁后缆"的施工顺序决定了其需要进行一步吊杆张拉的体系转换过程,在吊杆张拉过程中,可以通过张拉控制力和吊杆无应力长度两种控制手段来达到设计成桥目标。无应力长度控制法指在结构构件单元内的无应力长度和无应力曲率一定时,结构的最终内力和位移状态与结构的施工过程无关,该方法操作简单并且实用。实际施工中的实测值受到仪器设备及人为因素影响,吊杆无应力长度与理论值均会产生一定的偏差,本文分析部分吊杆无应力长度产生误差(偶然误差)和全部吊杆无应力长度产生误差(系统误差)对成桥状态的影响,得出了两种误差情况下,为保证合理成桥状态需要达到的控制精度。

关键词：吊杆张拉无应力长度误差分析

某双塔混凝土自锚式悬索桥吊杆张拉方案的对比分析

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广东建材 2020年第12期36卷 50-55页

作者：林彦哲福建省建筑科学研究院有限责任公司福建省绿色建筑技术重点实验室

为探讨自锚式悬索桥体系转换过程中吊杆张拉施工方案的合理性,本文以某双塔自锚式悬索桥(25m+70m+25m)为工程背景,介绍了自锚式悬索桥吊杆张拉的控制条件与基本方法,并应用Midas Civil建立了有限元分析模型;在确立了自锚式悬索桥合理成... 详细信息

为探讨自锚式悬索桥体系转换过程中吊杆张拉施工方案的合理性,本文以某双塔自锚式悬索桥(25m+70m+25m)为工程背景,介绍了自锚式悬索桥吊杆张拉的控制条件与基本方法,并应用Midas Civil建立了有限元分析模型;在确立了自锚式悬索桥合理成桥状态的前提下,基于无应力状态法,依据不同张拉顺序模拟了2个吊杆张拉方案,对吊杆张拉过程中的索塔与主梁的位移及应力、吊杆索力等因素的响应进行分析对比,并通过施工监测论证了吊杆张拉方案的可行性,为同类桥梁吊杆张拉施工提供参考借鉴。

关键词：自锚式悬索桥吊杆张拉体系转换有限元

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自锚式悬索桥索鞍无预偏施工吊杆张拉研究

低温建筑技术 2010年第5期32卷 71-73页

作者：张志伟蔡金标浙江大学交通工程研究所杭州310058

索鞍无预偏施工是现代悬索桥使用较少的一种施工方式,文章针对一座采用索鞍无预偏施工的自锚式悬索桥,先得出主缆吊点位移与主缆水平分力增量的近似线形关系,再采用有限元建模的方法计算出其主塔容许水平力,在吊杆张拉施工过程中以位移... 详细信息

索鞍无预偏施工是现代悬索桥使用较少的一种施工方式,文章针对一座采用索鞍无预偏施工的自锚式悬索桥,先得出主缆吊点位移与主缆水平分力增量的近似线形关系,再采用有限元建模的方法计算出其主塔容许水平力,在吊杆张拉施工过程中以位移控制为主进行优化并制定合理的张拉顺序,最后通过有限元软件模拟真实的施工过程,研究了吊杆张拉过程中索鞍无预偏施工的一些基本理论方法和控制因素。结果表明优化后的吊杆张拉施工可以有效地控制主塔的内力和偏位,确保了桥梁施工安全和质量。

关键词：自锚式悬索桥索鞍无预偏吊杆张拉仿真计算优化分析施工监控