對(duì)于下承式鋼筋混凝土系桿拱橋,吊桿是一個(gè)起傳遞力作用且非常關(guān)鍵的受拉構(gòu)件。吊桿索力是否合理對(duì)于橋梁的內(nèi)力狀態(tài)與線形狀態(tài)有非常大的影響,若不合理會(huì)縮短橋梁的使用壽命。因此,如何確定系桿拱橋的成橋吊桿索力和施工吊桿索力,在施工階段中怎樣才能實(shí)現(xiàn)實(shí)際狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)的高度擬合,以及從設(shè)計(jì)-施工及運(yùn)維過(guò)程中某些參數(shù)發(fā)生變化是否影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性。本文以某大橋?yàn)橐劳芯颓蠼庀禇U拱橋合理成橋吊桿索力、合理施工吊桿索力、施工階段控制分析以及針對(duì)某些參數(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響分析展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先建立橋梁的成橋有限元模型,采用剛性支承連續(xù)梁法、剛性吊桿法、零位移法,彎曲能量法四種方法,確定出合理成橋狀態(tài)下吊桿索力值,并依據(jù)四種方法,橋梁的受力狀態(tài),總結(jié)出四種方法優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)對(duì)合理成橋狀態(tài)吊桿索力進(jìn)行優(yōu)化。采用剛性支承連續(xù)梁法、剛性吊桿法、零位移法得到的索力相差較小,索力較為均勻,方法的本質(zhì)是相同的,對(duì)于彎曲能量法以控制拱肋系梁最小彎曲能為目標(biāo)得到的索力合理均勻,方法簡(jiǎn)單。得出的索力值,為成橋狀態(tài)提供一個(gè)目標(biāo)值。(2)其次對(duì)于合理施工階段吊桿索力值的確定,本文分別采用正裝迭代法、倒退分析法、倒退分析-正裝迭代綜合法、無(wú)應(yīng)力狀態(tài)分析法以上面章節(jié)得到的合理成橋狀態(tài)為目標(biāo)。求解出合理施工吊桿索力值,總結(jié)這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn):對(duì)于采用正裝迭代,方法原理簡(jiǎn)單,意義明確,適用于大部分橋梁,能夠考慮混凝土的收縮徐變與吊桿的垂度效應(yīng),但是一次計(jì)算的結(jié)果與目標(biāo)值偏差較大,需要多次迭代,工作量較大。倒拆-正裝迭代這種計(jì)算方法,首先提出一組較為接近的初始索力進(jìn)行迭代計(jì)算,有效減小迭代次數(shù)。無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法只要保證其無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度與無(wú)應(yīng)力曲率不變,對(duì)不同張拉方案得到的結(jié)果都是一致的。同時(shí)用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法對(duì)比分析三種張拉方案下橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),對(duì)比分析出方案3:拱肋的1/4、3/4處分別向中部與端部間隔張拉時(shí),結(jié)構(gòu)的內(nèi)力處于最優(yōu)狀態(tài)。(3)對(duì)于橋梁的施工控制,本文主要對(duì)混凝土水化熱、支架變形與承載力、吊桿索力、拱肋與系梁應(yīng)力以及線形進(jìn)行監(jiān)控,保證橋梁的安全施工。通過(guò)上述計(jì)算可得到水化熱控制值、支架變形值、吊桿的初張拉力與鋪裝完成后的終張吊桿力的理論值以及吊桿張拉的每個(gè)階段拱肋與系梁的應(yīng)力及變形值。并且得出以下結(jié)論:水化熱控制主要是溫度的記錄,主要包括:進(jìn)、出水口的溫度;混凝土內(nèi)部溫度傳感器的溫度;大氣溫度;混凝土表面的溫度,因此施工階段應(yīng)該嚴(yán)格控制。對(duì)于支架的控制,主要包括消除彈性變形,調(diào)整立模標(biāo)高,同時(shí)保證支架有足夠的支撐力。對(duì)于吊桿索力、應(yīng)力與線形的控制主要是針對(duì)關(guān)鍵施工階段理論控制值,施工時(shí)需注意實(shí)測(cè)值與理論值的對(duì)比,若有偏差及時(shí)調(diào)整。我們能將理論計(jì)算得到的理論值應(yīng)用于實(shí)踐,指導(dǎo)橋梁施工,同時(shí)希望能為同類型橋梁的施工提供技術(shù)參考。(4)由于設(shè)計(jì)思路的不同、施工的誤差、或者由于橋梁運(yùn)營(yíng)階段造成的橋梁損傷等因素。本章主要探究拱肋剛度、橫撐類型、拱肋側(cè)傾、自重誤差、吊桿剛度折減、吊桿破壞等參數(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,得出以下結(jié)論:拱肋的剛度與材料的特性和截面尺寸有關(guān),設(shè)計(jì)階段選擇不同材料與截面對(duì)拱肋的應(yīng)力、自振頻率、橋梁的穩(wěn)定性有非常大的影響,而對(duì)吊桿索力基本無(wú)影響。橫撐類型不同,本質(zhì)上也是橫撐剛度的不同,橋梁的屈曲系數(shù)與自振頻率對(duì)橫撐剛度的變化很敏感,橫撐剛度變化對(duì)拱肋的應(yīng)力和吊桿索力基本無(wú)影響;由于施工誤差會(huì)導(dǎo)致生拱軸線的側(cè)傾,研究發(fā)現(xiàn),拱肋側(cè)傾5°雖然會(huì)對(duì)拱肋、吊桿的內(nèi)力造成影響,但影響相對(duì)較小,而且對(duì)比向外側(cè)傾與不發(fā)生側(cè)傾兩種狀態(tài),向內(nèi)側(cè)傾更加安全�；炷脸脚c少方對(duì)吊桿索力的影響最為明顯;運(yùn)營(yíng)期間,吊桿發(fā)生銹蝕、損傷會(huì)影響吊桿自身的受力,同時(shí)也會(huì)影響橋梁其他構(gòu)件的受力,從而影響橋梁的安全。研究發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)間的推移,吊桿剛度降低后,對(duì)拱肋的影響并不大,在拱腳、1/4、跨中、3/4位置影響相對(duì)突出:對(duì)吊桿影響明顯,特別是邊吊桿的變化最大。最后希望可以為同類型橋梁的設(shè)計(jì)與施工提供一些參考。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U448.225
【部分圖文】：

1.1 引言拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用從古代就已經(jīng)開(kāi)始了，對(duì)于拱式結(jié)構(gòu)外部構(gòu)型美觀，優(yōu)美的橋梁線形，同時(shí)也符合當(dāng)代大眾的審美習(xí)慣和需求。因此在我國(guó)拱式建筑的應(yīng)用案例非常多，我國(guó)著名結(jié)構(gòu)專家林同彥先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“拱是結(jié)構(gòu)和建筑物。”由于拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是抗壓承載能力高，受力較為明確，而且對(duì)空間能夠充分利用，對(duì)于選擇不同結(jié)構(gòu)形式的拱橋，可以適用于有標(biāo)高要求的地段，因此在現(xiàn)實(shí)中，這種橋梁被廣泛應(yīng)用。在建筑歷史上建造有許多著名的橋梁，在古羅馬許多石拱橋被應(yīng)用于交通運(yùn)輸與一些其他功能性的應(yīng)用，比如加爾輸水橋(圖 1-1)還保存至今。同樣對(duì)于中國(guó)早期，建造拱橋也非常流行并且成果碩碩，其中最為人知的是河北趙縣安濟(jì)橋(圖 1-2)，至今都廣為流傳，趙州橋是由當(dāng)時(shí)非常有名的工程師-李春修建的，這個(gè)橋歷史悠久，經(jīng)歷過(guò)幾百年，橋梁至今還在，可見(jiàn)是多么令人贊嘆。

1.1 引言拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用從古代就已經(jīng)開(kāi)始了，對(duì)于拱式結(jié)構(gòu)外部構(gòu)型美觀，優(yōu)美的橋梁線形，同時(shí)也符合當(dāng)代大眾的審美習(xí)慣和需求。因此在我國(guó)拱式建筑的應(yīng)用案例非常多，我國(guó)著名結(jié)構(gòu)專家林同彥先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“拱是結(jié)構(gòu)和建筑物。”由于拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是抗壓承載能力高，受力較為明確，而且對(duì)空間能夠充分利用，對(duì)于選擇不同結(jié)構(gòu)形式的拱橋，可以適用于有標(biāo)高要求的地段，因此在現(xiàn)實(shí)中，這種橋梁被廣泛應(yīng)用。在建筑歷史上建造有許多著名的橋梁，在古羅馬許多石拱橋被應(yīng)用于交通運(yùn)輸與一些其他功能性的應(yīng)用，比如加爾輸水橋(圖 1-1)還保存至今。同樣對(duì)于中國(guó)早期，建造拱橋也非常流行并且成果碩碩，其中最為人知的是河北趙縣安濟(jì)橋(圖 1-2)，至今都廣為流傳，趙州橋是由當(dāng)時(shí)非常有名的工程師-李春修建的，這個(gè)橋歷史悠久，經(jīng)歷過(guò)幾百年，橋梁至今還在，可見(jiàn)是多么令人贊嘆。

共同承受荷載[1]，主梁以主要承受彎矩為主、拱肋主要以承受壓力為主的組合結(jié)構(gòu)形式，在拱腳產(chǎn)生的水平作用力依靠拱腳兩端的構(gòu)件連接承受，使拱腳的支座受豎向力作用[2]。從拱的結(jié)構(gòu)形式上可分為有推力拱橋與無(wú)推力拱橋兩種結(jié)構(gòu)形式，針對(duì)無(wú)推力的結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)的就是系桿拱橋。我國(guó)系桿拱橋的發(fā)展相對(duì)其他國(guó)家起步較晚些，在其他國(guó)家早在 19 世紀(jì)就開(kāi)始系桿拱橋的建造。比如在 1858 年奧地利人蘭格爾(Josef Langer)申請(qǐng)了剛性系桿柔性拱的專利，后來(lái)人們以他的名字來(lái)命名這種結(jié)構(gòu)形式，稱為蘭格爾拱[3]。1.2.2 系桿拱橋的分類對(duì)于拱橋按橋面位置的不同分為上承式（圖 1-3）、中承式（圖 1-4）和下承式（圖 1-5）。系桿拱橋常見(jiàn)的兩種結(jié)構(gòu)形式為:中承式和下承式[4]。系桿拱橋可按照連接方式分類，對(duì)于不同連接可以分為剛架系桿拱和桁架系桿拱。對(duì)于剛架系桿拱結(jié)構(gòu)其拱與橋墩是連接在一起的，共同受力，而桁架系桿拱是拱與梁連接在一起。

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本文編號(hào)：2831857