大跨度拱桥拱肋斜拉扣挂施工扣挂体系力学分析

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斜拉扣挂法是大跨度拱桥施工的常用方法之一。大跨度钢桁拱桥扣挂体系在斜拉扣挂施工过程中受力复杂,扣塔结构的力学性能对施工安全和施工质量至关重要。本文依托MXH双线特大钢桁拱桥项目,对拱肋施工斜拉扣挂体系展开研究,在扣挂体系力学建模基础上,利用软件Midas/Civil建立了三维整体分析有限元模型,探讨了温度变化对三种扣塔结构方案的影响,基于扣锚索一次张拉原则和施工精度控制条件计算了合理有效的施工扣锚索索力,讨论了扣塔结构在施工全过程和极限工况下的力学行为。本文主要研究工作概括如下:(1)MXH拱桥拱肋斜拉扣挂体系中扣塔立于交界墩墩顶,搭接的引桥、交界墩和扣塔之间力的作用关系复杂。本文研究了温度变化时,引桥、交界墩和扣塔之间不同结构连接方式对扣塔结构刚度、强度的影响,确定合理的扣挂体系结构方案,既保证扣挂施工过程中扣挂体系具有足够刚度、强度,又能减小温度变化产生的不利影响。(2)基于扣锚索索力一次张拉原则,应用未知载荷系数法对扣挂体系中的扣锚索进行索力计算,得到能够满足拱肋斜拉扣挂施工精度控制条件和扣挂体系安全性要求的扣、锚索索力值,确保拱肋的精确合拢和扣挂施工安全。(3)拱桥斜拉扣挂施工过程中不完整结构体系存在多次转换。本文根据工程实际进行施工全过程仿真分析,探讨扣塔在不同施工阶段的力学性能,掌握扣塔结构应力、位移偏大的区域和相对的施工阶段,为实际施工提供监测依据。(4)拱桥施工过程中存在扣挂体系受力最不利施工状态。考虑温度变化与风荷载共同作用,本文设计了12种可能的极限工况,探究扣塔在极限工况下结构的刚度、强度和稳定性,保障斜拉扣挂施工安全和施工质量。(5)施工过程中对斜拉扣挂体系扣塔系统进行实时监测,并将位移和应力监测数据与有限元计算结果进行对比分析,检验计算模型,保证扣塔在施工过程中安全可靠。本文对MXH双线特大桥斜拉扣挂体系的分析结果不仅为实际施工提供技术支持和安全保障,也为同类型桥梁施工的扣挂体系结构设计和工程应用提供参考。
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