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钢-混凝土组合梁斜拉桥塔梁临时固结措施研究

李凯光  
【摘要】:钢-混组合梁斜拉桥具有自重轻、跨越能力大、易工厂化生产、现场拼装快捷等优点,因此近些年钢-混组合梁斜拉桥得到快速地兴起。斜拉桥的主梁一般采用悬臂施工,对于飘浮或半飘浮的斜拉桥,主梁施工期间应塔梁临时锚固。因为上部结构体系悬臂施工将使主塔两侧上部结构产生不平衡荷载,而主梁在不平衡荷载作用下施工,主梁结构可能发生纵向或者侧向的漂移、失稳现象,甚至出现倾覆,造成严重的安全问题。因此,必须采取一定的措施将主梁和主塔柱进行临时固结,从而抵抗不平衡荷载。而桥梁设计和施工规范关于塔梁临时固结没有明确的规定;现有与其相关的论文、文献有限,仅有几篇论文都是关于分离式塔梁固结体系,整体式塔梁固结体系的研究是现今未涉及到研究领域,因此钢-混组合梁斜拉桥的塔梁临时固结是值得研究的课题。本论文依托鄱阳湖二桥(钢-混组合梁斜拉桥)为计算模型,通过施工全过程仿真分析,确定塔梁临时固结受力历程。利用有限元软件MIDAS FEA对塔梁临时固结做局部受力分析,明确塔梁固结混凝土柱和精轧螺纹钢筋应力分布规律;然后对塔梁临时固结作参数敏感分析,依据各个因素的影响程度提出合理的优化措施。本文主要研究内容及相关结论如下:(1)基于鄱阳湖钢-混组合梁斜拉桥为工程背景,利用有限元软件MIDAS CIVIL仿真施工全过程,分析塔梁临时固结在整个施工过程中的受力历程,确定临时固结的最不利受力工况,即为11号索一张阶段。结合现场实际情况分析塔梁临时固结在整个施工过程中出现的反力突变现象。(2)针对塔梁临时固结的五种仿真分析方法,探讨不同仿真方法及约束刚度对主梁内力及位移、塔梁临时固结反力、拉索索力的影响。判别出塔梁临时固结的转动刚度、索塔及下横梁刚度是影响结构受力和变形的敏感因素,并对这些影响因素做敏感分析。(3)采用有限元软件MIDAS FEA对塔梁临时固结作局部受力状态开展研究,探讨塔梁固结混凝土柱和精轧螺纹钢筋的应力分布规律。发现原设计塔梁临时固结混凝土柱的法向拉应力超过施工阶段混凝土的法向拉应力限定值;外侧三对短的精轧螺纹钢筋没发挥预应力钢束的性能;中跨合龙后塔梁临时固结拆除耗时费力。(4)根据塔梁固结混凝土柱和精轧螺纹钢筋的应力分布规律,开展塔梁临时固结设计参数研究,提出改善塔梁固结受力的合理措施。发现削弱下横梁、张拉精轧螺纹钢筋、改变精轧螺纹钢筋抗拉强度、改变精轧螺纹钢筋直径及间距、增设预应力钢束与精轧螺纹钢筋相结合能很好地改善塔梁固结受力。


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