【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研究【2008】

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　　學(xué)科專業(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、高強度混凝土方向發(fā)展。當(dāng)鋼筋混凝土拱橋施工現(xiàn)場周邊沒有預(yù)制場地或預(yù)制件運輸困難時，懸臂澆注施工拱圈較為經(jīng)濟，且具有施工方便、結(jié)構(gòu)整體性好、后期維護少、維修簡便的獨特優(yōu)勢。考慮到西部山區(qū)交通建設(shè)的實際情況，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)濟上與其他橋型相比具有較明顯的優(yōu)勢，進行山區(qū)鋼筋混凝土拱橋施工新工藝研究具有現(xiàn)實意義。鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工工藝在國內(nèi)首次采用，在收集國內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，本文圍繞該課題存在的問題，進行了如下問題的研究工作：　　1、在收集國內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析國內(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的控制方法及計算分析理論，分析了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工誤差的來源和類型，并提出了消除誤差的方法；對鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工的控制方法進行研究，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中間索力合理范圍的公式，并編制了相應(yīng)的MATLAB程序進行求解。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程的模擬分析中，基于ANSYS中的APDL語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，以實現(xiàn)施工仿真分析的程序化、簡單化，提出了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工時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)化問題的數(shù)學(xué)模型。利用多目標、多約束優(yōu)化算法編制了相應(yīng)的MATLAB程序，對白沙溝1撐橋拱圈合攏前索力優(yōu)化進行研究，并對拱圈合攏后扣索的拆除順序進行了探討?！　?、為了減小大跨度鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工過程中的施工控制誤差，對依托工程白沙溝1#橋懸臂澆注施工時引起施工誤差的參數(shù)進了敏感性分析。從而確定出該橋的主要設(shè)計參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，利用最小二乘法對這些參數(shù)進行識別，估計出各參數(shù)的真實值，以消除施工控制中結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)誤差?！　?、以西昌至攀枝花高速公路上的白沙溝l并大橋為工程背景，進行室內(nèi)鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑施工模型試驗，測試了拱圈的變形、控制斷面的應(yīng)力、扣索索力；并采用應(yīng)力平衡法進行索力優(yōu)化和拱圈合攏前索力調(diào)整，將計算結(jié)果與實測結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明，拱圈的變形、控制斷面的應(yīng)力、扣索力實測值與計算值符合較好，拱圈在施工過程中是安全的，鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑施工工藝是可行的。通過模型試驗，驗證了鋼筋混凝土拱橋懸臂澆注施工過程中索力調(diào)整方法和合攏前索力優(yōu)化算法的合理性，并驗證了拱圈進行懸臂澆注施工的安全性和工藝的可行性。最后，對建成后的主拱進行極限承載力測試，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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