钢管混凝土拱桥缆索吊装少扣索精确控制技术研究

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钢管混凝土拱桥具有造型优美、跨越能力强、经济性好、施工时可将空钢管作为核心混凝土的模板等诸多优点,在中国得到快速发展。迄今为止,国内建造的钢管混凝土拱桥绝大多数采用缆索吊装斜拉扣挂法施工,通常在每个拱肋节段对应布置一对扣锚索。随着钢管混凝土拱桥跨径不断增大,为合理控制节段吊重,必须划分更多节段数,相应需要布置更多的扣锚索。为此,本文以主跨458m四川犍为岷江特大桥为依托工程,研究缆索吊装少扣索法施工及其控制措施。主要研究内容如下:(1)针对传统索力优化分析法存在约束条件多、计算复杂、预抬值与索力值波动大等问题,基于最优化理论,引入拱肋节段预抬值影响矩阵,改进目标函数及约束条件,提出基于影响矩阵法与基于无应力状态法的扣索索力优化算法,以实现对施工过程中拱肋线形与松索成拱线形的双重控制。(2)分别对缆索吊装满扣索与少扣索施工方案的扣锚索索力、拱肋节段预抬值进行计算。并以此为基础,从扣塔与锚碇受力、拱肋线形与应力、扣锚索材料用量等多方面对比分析两种施工方案的优劣性。(3)以四川犍为岷江特大桥缆索吊装少扣索施工过程为研究对象,分析温度变化、塔架偏位、安装误差对拱肋线形的影响,同时提出了相应的施工控制措施,以实现缆索吊装少扣索法施工的高精度控制。(4)研究缆索吊装少扣索法施工中临时扣索与正式扣索的两种转换方式对拱肋线形及应力的影响,确定了合理的转换方式。针对少扣索法施工过程中可能出现的线形误差,提出基于影响矩阵的少扣索拱肋线形调整方法,以解决少扣索法施工过程中拱肋线形误差的调整问题。(5)将缆索吊装少扣索施工方案及其施工控制措施运用于四川犍为岷江特大桥的拱肋吊装施工中,开展拱肋吊装施工中索力与线形测量,对比分析实测数据与理论计算结果,验证了少扣索法施工及其控制措施的可行性,同时实现了少扣索法施工的高精度控制。
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