大跨度劲性骨架拱桥拱圈施工技术研究及优化

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随着我国在大跨度拱桥方面的发展,其施工技术和计算理论也得以不断改进和更新。自从广西邕宁邕江大桥的劲性骨架采用缆索吊装斜拉扣挂法施工以来,该方法就逐渐成为了修建大跨度拱桥的主要施工方法之一。许多科研人员在斜拉扣索索力和线形控制等方面展开了大量的研究,虽然其中的许多理论研究成果都能够准确的指导施工,但是也有各自的局限性。而在确定外包混凝土浇筑方案的研究方面,通常也是先根据实际施工情况拟定不同的浇筑方案,然后进行施工模拟分析来确定最优方案。因此,在劲性骨架拱桥的施工技术方面还需要做进一步的深入研究,本文以在建的劲性骨架混凝土拱桥—糯扎渡澜沧江特大桥为依托,在已有成果的基础上主要开展了以下研究:(1)首先概括了拱桥以及劲性骨架拱桥的发展历程,然后总结了目前斜拉扣索索力的计算方法、拱肋线形影响因素以及外包混凝土浇筑技术方面的研究现状,最后简要介绍了本文依托的工程背景。(2)简要阐述了缆索吊装系统的组成,劲性骨架拱肋节段采用缆索吊装斜拉扣挂法进行吊装施工的基本流程以及外包混凝土的几种浇筑方法和技术。总结了目前常用的斜拉扣索索力计算理论,分析了各计算理论的优缺点。(3)将结构优化计算理论用于扣索索力计算中,建立了求解扣索索力的优化数学模型,利用ANSYS参数化设计语言编写了扣索索力优化计算程序,基于ANSYS的结构优化分析模块,采用一阶优化算法,求解最优扣索索力值。(4)对比分析了节段接头采用固结和铰接吊装对拱肋线形的影响差异,研究推导了由塔架偏位和温度变化对节段控制点标高的影响计算公式,通过考虑这些影响因素对拱肋节段安装预抬值进行修正。(5)基于影响线加载法来确定外包混凝土浇筑的分段加载顺序,利用ANSYS有限元软件和Origin数学工具拟合出劲性骨架拱顶截面挠度影响线函数表达式,通过Mathematica数学工具积分得到各浇筑段引起的拱顶截面挠度变形值。基于影响线加载的基本原则,根据挠度变形值来确定外包混凝土浇筑的分段加载顺序。
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