大跨度钢筋混凝土系杆拱桥施工监控与关键技术研究

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随着我国基础建设实力迅速发展,我国桥梁建设水平也日益提高,在系杆拱桥的建设当中,拱肋为钢管混凝土的桥梁比较常见,而拱肋为钢筋混凝土结构的桥梁却较少见,本文以新建兴泉铁路中某座108米的下承式预应力钢筋混凝土系杆拱桥为研究背景,该桥地处东南沿海的福建省,其系梁为预应力混凝土,拱肋为钢筋混凝土,其系梁和拱肋均采用支架现浇模式,其施工步骤繁琐,且拱脚部位为一次性浇筑大体积混凝土,其受力状况比较复杂。且吊杆为柔性吊杆,其吊杆成桥张拉力和施工张拉力的确定非常关键。针对以上问题,通过阅读大量参考文献和桥梁模型计算,本文主要做了如下的工作与研究:(1)使用有限元软件Midas·Civil对桥梁进行了建模分析,并结合施工图纸进行了全面的施工阶段计算分析,将每个施工阶段拱肋和系梁的竖向位移、弯矩值和应力值提取出来,又对成桥之后运营状态下的桥梁性能进行了探讨,并对其进行了总结归纳,冀以与实际施工做比对,希望能对现场施工起到一个引领作用。(2)以施工图纸为基础,以桥梁有限元模型为参考,在每个施工阶段都分别测量了各关键位置的标高和应力,而且将它们与模型理论计算的结果来进行对比,以寻求它们之间异同处,将分析结果进行提炼与总结,为以后相同类型的桥梁施工提供参照。(3)结合施工图纸与现场的实际施工情况,使用有限元实体软件Midas·FEA对该桥拱脚部位进行了实体建模,考虑了竖向和横向的预应力钢筋,研究分析了拱脚在不同施工过程以及运营过程中的应力变化情况,对拱脚的不利受力部位进行了标注,在拱脚有棱角的地方,系梁与拱肋交汇的地方都有应力集中现象,但拱脚的整体受力性能在整个施工过程中都比较良好。(4)使用有限元软件Midas·Civil对该桥的吊杆力进行仿真计算,分别计算了该桥的成桥吊杆力和施工吊杆力,成桥吊杆力运用弹性支撑连续梁法、未知荷载系数法和最小弯曲能法进行了计算,并比较了这3种计算方法的优缺点,得出其最小弯曲能法更为适用。进而以成桥吊杆索力为目标,利用有限元软件对该桥进行施工阶段分析,并分别应用未闭合配合力法和正装迭代法计算力该桥的施工索力,并将理论吊杆力与现场实测吊杆力进行了比对分析,其正装迭代法更为适用。
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