弯曲引桥作为钢管拱吊装扣锚平衡系统的可行性研究

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在上承式钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工中,常以两岸交界墩代替扣索塔,并利用引桥向两岸传递扣索与锚索产生的不平衡力。这种施工方法省去了扣索塔,能够充分利用自身结构与地形条件,在工程中获得了成功的应用。由于山区地形条件复杂,常将引桥设计成曲线桥。对于弯曲引桥来说,在纵向荷载作用下的受力状况会复杂得多,弯曲引桥在不平衡纵向荷载作用下将可能出现引桥的弯曲变形及混凝土湿接缝开裂、交界墩应力过大、交界墩位移过大影响拱肋吊装精度等问题。本文以湖北省交通厅科技项目——钢管混凝土拱桥设计及施工控制关键技术研究景阳河大桥为工程背景,围绕“弯曲引桥作为钢管拱吊装扣锚平衡系统的可行性”的问题展开。首先,采用桥梁专业有限元计算软件MIDAS/CIVIL建立了有限元计算模型,分析了弯曲引桥采用不同支座时、扣锚不平衡力作用下结构的受力和变形,论证该工程利用弯曲引桥作为钢管拱吊装扣锚平衡系统的可行性。然后,考虑到现场工程师计算方便,根据最小势能原理建立了扣锚不平衡力作用下弯曲引桥的简化计算模型,提出了基于能量原理的扣锚不平衡力作用的弯曲引桥的计算方法,得出了弯曲引桥纵向位移与横向位移的计算公式,并编制了MATLAB分析计算程序。景阳河大桥的施工监测数据与上述两种方法分析计算结果的比较表明,基于能量原理的扣锚不平衡力作用下弯曲引桥的计算方法满足工程要求。研究表明:景阳河大桥弯曲引桥情况下钢管拱肋吊装中以交界墩代替扣索塔,并以弯曲引桥作为钢管拱吊装扣锚平衡系统的施工方法是可行的;基于能量原理的扣锚不平衡力作用的弯曲引桥的计算方法是一种简便有效的计算方法,计算结果具有满意的精度,可以供今后类似工程参考。
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