松雅湖自锚式悬索桥成桥线形计算及施工控制分析

论文摘要

近年来,混凝土自锚式悬索桥在国内迅速发展,但由于起步较晚,无论从设计理论研究还是从施工控制方法研究,均不及传统地锚式悬索桥成熟。本文以松雅湖（15+50+132+50+15）m双塔五跨混凝土箱梁自锚式悬索桥为工程背景,以主缆成桥线形及施工控制计算为主要内容展开研究,采用基于迭代计算的解析法和非线性有限元相结合,重点探讨了自锚式悬索桥施工控制初始线形和吊索张拉方案。完成的主要工作如下：1.采用分段悬链线理论,编程求解主缆成桥状态下的线形和内力、主缆及吊索的无应力索长,所得到的成桥线形与设计线形完全吻合；根据主缆成桥状态内力求解了主索鞍圆心位置,建立了主索鞍上圆弧段主缆考虑摩擦力的无应力长度的修正公式,得出了主缆实际下料长度。2.针对自锚式悬索桥的特点,本文背景工程采用满堂支架法施工,为得到主缆和主梁施工控制的初始线形,首先根据悬链线理论编程迭代计算空缆方程；其次根据无应力索长不变的原则确定吊点位置；最后基于空缆线形解析解建立全桥结构的平面有限元模型,进行施工过程分析,通过假设-修正-计算的迭代过程,确定了结构能够正装到成桥设计状态的初始线形。3.采用不同的吊索张拉顺序和控制方法拟定了四个张拉方案,将各方案成桥线形及内力与设计值进行对比,结果均满足要求；考虑张拉批次、张拉力、张拉接长杆数量及吊索相对于钢导管的偏移量等控制因素,比选出两个较经济合理的吊索张拉方案,进一步对比分析索鞍顶推次数、吊杆张拉次数、主梁应力、主梁脱模时机等,最终推荐一个安全可靠的方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 自锚式悬索桥发展及研究现状
• 1.1.1 自锚式悬索桥国内外的发展历史及现状
• 1.1.2 自锚式悬索桥计算与分析理论研究现状
• 1.1.3 存在的问题及发展方向
• 1.2 自锚式悬索桥施工控制计算研究现状
• 1.2.1 自锚式悬索桥施工控制研究
• 1.2.2 自锚式悬索桥成桥线形计算研究
• 1.2.3 自锚式悬索桥空缆线形计算研究
• 1.2.4 吊索张拉控制分析的研究
• 1.3 本文主要研究思路及内容
• 第二章 主缆系统成桥线形计算
• 2.1 工程背景
• 2.1.1 主要技术标准
• 2.1.2 主桥布置
• 2.1.3 结构计算主要参数
• 2.1.4 荷载
• 2.2 主缆成桥坐标计算
• 2.3 主缆无应力索长计算
• 2.4 吊索的无应力索长
• 2.5 本章小结
• 第三章 施工控制初始线形计算分析
• 3.1 施工控制初始态内容
• 3.2 空缆状态索鞍预偏量及水平力的计算
• 3.2.1 设置索鞍预偏量的原因
• 3.2.2 预偏量及空缆水平力迭代计算
• 3.2.3 索鞍施工过程中的顶推
• 3.3 空缆状态索夹位置计算
• 3.3.1 吊点坐标计算
• 3.3.2 吊点至索夹两端距离计算
• 3.4 加劲梁初始线形及主塔初始标高确定
• 3.4.1 有限元模型建立
• 3.4.2 施工过程分析步骤
• 3.4.3 初始线形修正结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 施工过程及吊索张拉方案对比分析
• 4.1 概述
• 4.2 吊索张拉方案
• 4.2.1 吊索张拉的控制因素
• 4.2.2 吊索张拉方案的拟定
• 4.3 吊索张拉方案成桥状态与设计值对比
• 4.3.1 塔底反力对比
• 4.3.2 主缆内力及线形对比
• 4.3.3 主梁成桥线形对比分析
• 4.3.4 吊索内力及无应力索长对比分析
• 4.4 张拉方案比选
• 4.4.1 张拉批次
• 4.4.2 吊索张拉力
• 4.4.3 吊索张拉接长杆数量
• 4.4.4 钢导管出口处吊索水平偏移量
• 4.4.5 方案比选结果
• 4.5 推荐吊索张拉方案
• 4.5.1 主索鞍顶推
• 4.5.2 吊索张拉次数
• 4.5.3 主梁应力
• 4.5.4 主梁脱模时机
• 4.5.5 最终推荐方案
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文的主要工作及结论
• 5.1.1 本文的主要工作
• 5.1.2 本文的主要结论
• 5.2 今后工作及努力的方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果