寶蘭客專1-80m系桿拱橋施工控制及索力設(shè)計(jì)方法研究

發(fā)布時(shí)間：2019-11-13 23:24

【摘要】：系桿拱橋作為系梁、拱肋和吊桿的三元構(gòu)件,可以通過(guò)調(diào)整索力值使系桿拱的線形和受力達(dá)到理想狀態(tài)�，F(xiàn)有的一些研究工作雖然對(duì)系桿拱橋的索力優(yōu)化有了一定的研究討論,但是這些研究工作都沒(méi)有考慮到短吊桿的安全,而在實(shí)際系桿拱橋安全事故中尤以短吊桿最先發(fā)生破壞。本文以一座寶蘭客專上某鋼管混凝土系桿拱橋?yàn)檠芯繉?duì)象,以短吊桿受力安全為目標(biāo),提出了吊桿等頻率索力優(yōu)化。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:1.系統(tǒng)全面的分析了現(xiàn)有的成橋索力和施工初拉力計(jì)算原理總結(jié)了這些方法的優(yōu)缺點(diǎn),并利用有限元分析軟件建立了背景橋梁的有限元模型。2.采用剛性支承連續(xù)梁法針對(duì)所研究的系桿拱橋,利用有限元分析軟件進(jìn)行了索力計(jì)算,得到了所研究橋梁的成橋索力。系梁應(yīng)力與撓度滿足要求,拱腳處短吊桿索力發(fā)生突變。結(jié)果表明:采用剛性支承連續(xù)梁法計(jì)算成橋索力,雖可使系梁受力均勻但是吊桿索力值極易發(fā)生突變。3.利用吊桿等強(qiáng)度設(shè)計(jì)對(duì)成橋索力進(jìn)行優(yōu)化,得到了優(yōu)化后成橋索力。索力值分布規(guī)律為長(zhǎng)吊桿索力小短吊桿索力大且吊桿索力值大致相等。此時(shí)所有的吊桿應(yīng)同時(shí)破壞,但是索力一定時(shí)短吊桿比長(zhǎng)吊桿的固有頻率要高既短吊桿處于高頻振動(dòng)狀態(tài),同時(shí)短吊桿處受力復(fù)雜。這就造成了短吊桿比長(zhǎng)吊桿要先發(fā)生破壞。4.對(duì)成橋索力進(jìn)行等頻率索力優(yōu)化。利用吊桿固有頻率計(jì)算公式推導(dǎo)出了索力與索長(zhǎng)之間的比例關(guān)系,兩者之間的關(guān)系為索力之比等于索長(zhǎng)的平方比。利用索長(zhǎng)與索力之間的關(guān)系對(duì)計(jì)算索力進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后索力值分布規(guī)律為短吊桿索力小長(zhǎng)吊桿索力大。優(yōu)化后短吊桿索力比剛性支承連續(xù)梁法計(jì)算所得索力和等強(qiáng)度優(yōu)化索力明顯降低。本文提出的等頻率索力優(yōu)化在保證系梁和拱肋安全的前提下,同時(shí)保證了短吊桿受力安全。5.運(yùn)用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法進(jìn)行施工初拉力計(jì)算。采用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法進(jìn)行施工階段分析后的成橋狀態(tài)與預(yù)定成橋狀態(tài)吻合較好。針對(duì)拱肋預(yù)制、系梁一次落架的系桿拱橋,當(dāng)控制好吊桿的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度時(shí)通過(guò)施工階段分析后的成橋狀態(tài)就可以達(dá)到預(yù)定成橋狀態(tài)。6.采用頻率法實(shí)測(cè)了吊桿頻率,同時(shí)計(jì)算出了實(shí)測(cè)索力值,索力實(shí)測(cè)值與理論值的差值滿足設(shè)計(jì)要求。采用頻率法進(jìn)行索力測(cè)試,數(shù)據(jù)采集方便,索力測(cè)試結(jié)果較為準(zhǔn)確。最后總結(jié)了全文的研究工作,并對(duì)未來(lái)的研究方向做了展望。
【圖文】：

柔性拱,系桿,剛度,拱肋