【博士】大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工控制與模型試驗(yàn)研究【2008】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　隨著我國(guó)交通事業(yè)的不斷發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)不斷向大跨度、高強(qiáng)度混凝土方向發(fā)展。當(dāng)鋼筋混凝土拱橋施工現(xiàn)場(chǎng)周邊沒(méi)有預(yù)制場(chǎng)地或預(yù)制件運(yùn)輸困難時(shí)，懸臂澆注施工拱圈較為經(jīng)濟(jì)，且具有施工方便、結(jié)構(gòu)整體性好、后期維護(hù)少、維修簡(jiǎn)便的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?？紤]到西部山區(qū)交通建設(shè)的實(shí)際情況，多數(shù)道路需穿越高山、深谷，大跨度鋼筋混凝土拱橋在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上與其他橋型相比具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行山區(qū)鋼筋混凝土拱橋施工新工藝研究具有現(xiàn)實(shí)意義。鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工工藝在國(guó)內(nèi)首次采用，在收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，本文圍繞該課題存在的問(wèn)題，進(jìn)行了如下問(wèn)題的研究工作：　　1、在收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，參照斜拉橋、連續(xù)梁橋及其他橋型懸臂澆注施工時(shí)的控制方法及計(jì)算分析理論，分析了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工誤差的來(lái)源和類(lèi)型，并提出了消除誤差的方法；對(duì)鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工的控制方法進(jìn)行研究，建立一套適于鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工控制體系?！　?、將應(yīng)力平衡法引入到鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注合理施工狀態(tài)的確定中，推導(dǎo)了求解拱圈懸臂澆注施工時(shí)中間索力合理范圍的公式，并編制了相應(yīng)的MATLAB程序進(jìn)行求解。將“單元生死技術(shù)”引入到鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工過(guò)程的模擬分析中，基于ANSYS中的APDL語(yǔ)言編制了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工階段分析的程序，并編制出相應(yīng)的ANSYS命令流程序，以實(shí)現(xiàn)施工仿真分析的程序化、簡(jiǎn)單化，提出了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工時(shí)錨索索力確定的方法?！　?、提出懸臂澆注施工拱圈合攏前的索力調(diào)整可有效地改變成橋后拱圈的內(nèi)力分布，并建立拱圈合攏前索力優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。利用多目標(biāo)、多約束優(yōu)化算法編制了相應(yīng)的MATLAB程序，對(duì)白沙溝1撐橋拱圈合攏前索力優(yōu)化進(jìn)行研究，并對(duì)拱圈合攏后扣索的拆除順序進(jìn)行了探討?！　?、為了減小大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工過(guò)程中的施工控制誤差，對(duì)依托工程白沙溝1#橋懸臂澆注施工時(shí)引起施工誤差的參數(shù)進(jìn)了敏感性分析。從而確定出該橋的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，利用最小二乘法對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，估計(jì)出各參數(shù)的真實(shí)值，以消除施工控制中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)誤差?！　?、以西昌至攀枝花高速公路上的白沙溝l并大橋?yàn)楣こ瘫尘?，進(jìn)行室內(nèi)鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑施工模型試驗(yàn)，測(cè)試了拱圈的變形、控制斷面的應(yīng)力、扣索索力；并采用應(yīng)力平衡法進(jìn)行索力優(yōu)化和拱圈合攏前索力調(diào)整，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，拱圈的變形、控制斷面的應(yīng)力、扣索力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值符合較好，拱圈在施工過(guò)程中是安全的，鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑施工工藝是可行的。通過(guò)模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工過(guò)程中索力調(diào)整方法和合攏前索力優(yōu)化算法的合理性，并驗(yàn)證了拱圈進(jìn)行懸臂澆注施工的安全性和工藝的可行性。最后，對(duì)建成后的主拱進(jìn)行極限承載力測(cè)試，表明利用懸臂澆注施工方法建成的拱圈有很大的安全貯備?！　?

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