超宽钢管劲性骨架混凝土拱桥施工优化设计研究

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现今社会的发展,在新的技术、新的方法、新型材料的发展和应用下,钢管劲性骨架混凝土拱桥的建设迎来了崭新的一面。但是,目前而言钢管劲性骨架混凝土拱桥在施工中仍然存在着一些需要优化的方方面面,对于钢管劲性骨架混凝土拱桥的关键性及其重要性的技术还是没有得到更好的更全面的认识,对在实际的施工项目中技术的指导意义不是很大,因此针对钢管劲性骨架混凝土拱桥的关键施工技术优化,需要理论联合实际。进而使我国的此类桥梁建设能够更为科学和经济。本文以万州密溪沟大桥工程项目为依托,利用Midas Civil软件建立该桥的有限元模型,本文主要从主拱圈拱肋吊装控制及其系统的计算、管内混凝土灌注及其外包混凝土浇筑等方面来阐述。具体研究如下:(1)确保钢管成拱状态与理论计算状态一致,在施工过程中采用了综合施工控制方法。综合法是对施工过程中的拱轴线形、扣索张拉力、关键截面应力的实测值与预抬高值进行比较分析。劲性骨架拱肋施工安装通过施工控制,体现出有序的科学程序,在吊装过程中可以尽量减少各种因素的影响,从而确保成拱状态与设计理论值状态保持一致。(2)在拱肋节段合龙后的索力解除方面,采用了“逐段、逐级松索”的科学、合理的方法,分为三级从上到下逐段松索,保证了结构的受力平顺,致使索力分布均衡,防止部分索力承受的荷载突然增大的情况,降低了工程施工过程中的风险。从实践过程中来看,整个松索过程顺利,实测值和理论值较为符合,从另一方面验证了方案选择的正确性。(3)钢管混凝土灌注方面:在原设计施工工序中,依次灌注中间下弦管,中间上弦管,右边下弦管,左边下弦管,右边上弦管和左边上弦管。每次灌注完一段弦管后等混凝土强度达到设计强度的90%后进行下阶段的灌注。为了提高施工效率,本章对原设计施工工序进行了一定程度的优化,其施工工序拟更变为同时灌注中间上、下弦管,然后同时灌注左右下弦管,最后同时灌注左右上弦管。每次灌注完两段弦管后等混凝土强度达到设计强度90%后进行下阶段的灌注。经计算分析后,新的施工工序在强度、刚度、稳定性方面符合设计要求,具有实践意义。(4)外包混凝土浇筑方面:本章提出的外包混凝土浇筑施工方案,既是传统的自拱脚至拱顶及自拱顶至拱脚的施工方案的折中,也是对该类型拱桥是外包混凝土施工方法的一种优化,该结果在结构对应的挠度变化规律及趋势的体现十分明显。由本文提出的外包混凝土浇筑方案,在施工过程中,主拱圈结构拱脚截面应力基本呈线性变化,拱顶截面应力变化趋势相对均匀,无明显起伏变化,对应的关键截面应力在施工过程中,将更有利于现场控制分析,结构且趋于更安全。该类型的拱桥在外包混凝土浇筑施工过程中,混凝土的浇筑方案对结构的稳定性的影响十分明显,尤其是在前期施工阶段,对此应予以高度关注,而在后期对应的稳定性系数基本相同。实桥应用结果表明本文提出的外包混凝土施工方案合理可行,优势明显,施工过程中结构线形变化合理,应力分布均匀。(5)通过钢管劲性骨架混凝土参数设计改变对于施工的影响进行分析,得出通过提高外包混凝土的容重对比分析得出:在各个施工阶段中,稳定性相比更好,应力和挠度相比来说比为提高前在1/4截面处影响较大,跨中截面影响较小。在提高灌注管内混凝土强度的前提下,所对应各施工阶段的1/4截面和跨中截面应力和挠度值与没有提高前的灌注管内混凝土强度所对应各施工阶段的1/4截面和跨中截面应力和挠度值基本没有任何的变化,折现图数据基本重合,说明在改变灌注管内混凝土强度参数对于施工的影响较小。
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