基于零应力状态的拱桥无支架拆除方法研究

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桁式组合拱桥是中国自主研发的一种桥型,兼有梁桥与拱桥的受力特性。在上弦杆合适位置处设置断缝,使全桥杆件受力趋于均匀,配合爬杆架设施工,解决了小设备建大桥的问题,因此在20世纪80年代得到了快速推广。由于连接构件刚度较弱且在车辆反复荷载作用下,桥体产生大量裂缝,危及桥梁安全。近年来越来越多的桁式组合拱桥列入危桥行列,不得不进行拆除。目前国内对桁式组合拱的拆除技术研究很少,为此,本文依托贵州省交通运输厅科技项目“拱桥原桥位拆除重建综合解决方案研究(2020-123-018)”,以贵州花鱼洞大桥(主跨150m的桁式组合拱桥)为工程背景,开展以下研究工作:
  ①结合原桥位重建采用钢管混凝土拱桥方案的特点,提出“钢管混凝土拱支撑拆除法”,即先建造钢管混凝土拱,尔后作为旧桥拆除的辅助支撑,在钢管拱和桁式组合拱桥间设临时扣挂,作为旧桥拆除的临时支撑。
  ②对花鱼洞大桥进行了详细的拆除方案设计,进一步给出桥面系及主拱圈拆除方案;并借助MIDAS/Civil有限元软件建立了新桥-吊索-旧桥于一体的整体化模型,详细分析了拆除过程中新桥、旧桥拱圈的应力位移变化。
  ③由于旧桥实际内力状态难以准确评估,且开拱过程难以通过有限元精确模拟,因此拱圈开拱存在施工风险高、不确定性大等问题。针对以上问题,首先对开拱阶段拱圈内力常见的影响因素进行敏感性分析,得到对拱圈安全性影响较大的因素;其次通过计算确定吊索调整方案来控制拱顶截面内力,并对开拱前后的拱圈内力状态做了详细比较分析;最后,提出“千斤顶辅助释放内力”的施工方案,给出详细的施工步骤,进一步保证开拱过程的平稳安全。
  ④失稳破坏往往发生迅速,其造成的经济损失与人员伤亡也不可估量。因此本文对拆除过程中重要的施工阶段进行了全桥的稳定性分析,给出提高稳定性的施工措施;对拆除过程中对拉杆的设置时机进行了研究,详细分析了不设置、吊索一次张拉时设置、开拱前设置三种方案下拱圈的应力位移变化和对稳定性的影响,最后得出最优的设置方案。
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