【摘要】：由于鋼桁架拱橋具有較強(qiáng)的豎向剛度和橫向剛度，從而成為臺(tái)風(fēng)區(qū)跨越大江大河的常用橋型。隨著我國(guó)橋梁向更長(zhǎng)、更大、更柔的方向發(fā)展，安全質(zhì)量問(wèn)題越發(fā)突出，特別是在臺(tái)風(fēng)區(qū)建設(shè)大跨度鋼桁架拱橋，需要考慮的不確定因素較多。為了使成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求更加吻合，本文以在臺(tái)風(fēng)區(qū)建設(shè)的廈深鐵路榕江特大橋?yàn)檠芯勘尘埃瑢?duì)臺(tái)風(fēng)區(qū)建設(shè)大跨度鋼桁架拱橋施工控制成套關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。主要完成了以下研究工作： （1）基于運(yùn)籌學(xué)理論的施工方案對(duì)比研究 總體施工方案的優(yōu)劣對(duì)施工安全質(zhì)量的控制成敗起著關(guān)鍵性作用，針對(duì)目前采用專家討論會(huì)評(píng)選施工方案具有較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和主觀性特征，嘗試將運(yùn)籌學(xué)決策理論應(yīng)用于臺(tái)風(fēng)區(qū)大跨度鋼桁架拱橋施工方案比選，選定施工過(guò)程中最為關(guān)心的安全、質(zhì)量、工期、技術(shù)和成本等5個(gè)子目標(biāo)，對(duì)擬采用的3個(gè)方案進(jìn)行統(tǒng)籌建模計(jì)算，最終得出的方案與召開(kāi)專家討論會(huì)的選定結(jié)果相符，且大橋按照該方案施工，已順利完工并投入使用，從而在一定程度上驗(yàn)證了該方法的可靠性。 （2）抗風(fēng)穩(wěn)定性控制措施設(shè)置研究 首先采用針對(duì)榕江特大橋結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗(yàn)的三分力系數(shù)和風(fēng)壓時(shí)程成果，對(duì)施工階段進(jìn)行了風(fēng)振響應(yīng)分析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在臺(tái)風(fēng)作用下，主梁最大拉應(yīng)力較在施工臨時(shí)主要荷載（大噸位懸拼吊機(jī)）大，且在風(fēng)荷載和自重作用下，主梁最大拉應(yīng)力超出鋼材受力允許范圍；長(zhǎng)吊桿的渦激共振和馳振起振風(fēng)速均小于相應(yīng)檢驗(yàn)風(fēng)速，為保證大橋順利安全架設(shè)，對(duì)主梁和拱肋施工分別采取了如下控制措施：在主梁施工階段，創(chuàng)造性地在大跨度連續(xù)鋼桁梁懸拼架設(shè)過(guò)程中對(duì)局部若干薄弱桿件采取如下臨時(shí)加強(qiáng)設(shè)施：對(duì)薄弱斜腹桿，直接在板外附加一T形截面桿件進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)；對(duì)較薄弱的下弦桿，直接附加一H形截面桿件進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)，加強(qiáng)桿件和被加強(qiáng)桿件共用螺栓連接副，從而形成組合截面，加強(qiáng)桿件與主桁結(jié)構(gòu)協(xié)同工作性能較好；在拱肋施工階段，創(chuàng)新性地通過(guò)采用鋼絲繩將兩片拱肋與上弦桿交叉連接起來(lái)，有效地提高了吊桿和拱圈在施工過(guò)程中抗風(fēng)穩(wěn)定性。 （3）施工過(guò)程特殊節(jié)點(diǎn)應(yīng)力控制研究 首先對(duì)比計(jì)算分析了特殊節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)最不利工況狀態(tài)和施工階段最不利狀態(tài)的區(qū)別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)桿端內(nèi)力相差很大，其中受力上弦桿兩端在施工階段較運(yùn)營(yíng)階段分別增大了58.6%（靠支座端）和73.1%（靠跨中端），故對(duì)于大跨度鋼桁梁橋，除在設(shè)計(jì)階段需要驗(yàn)證特殊節(jié)點(diǎn)受力的合理性外，還需考慮施工階段的受力狀態(tài)。 在此基礎(chǔ)上，參照縮比模型試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算模型的成果，建立施工階段節(jié)點(diǎn)計(jì)算模型并對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行局部受力分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最不利工況下，存在局部受力超出鋼材允許應(yīng)力現(xiàn)象，然后結(jié)合架設(shè)工藝和結(jié)構(gòu)特征，提出先合攏弦桿后再拼橋面板法施工，實(shí)現(xiàn)了安全合理架設(shè)。然后以大橋?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了有限元計(jì)算模型及等效加載方式的可靠性。 （4）高強(qiáng)螺栓連接施工質(zhì)量控制研究 著重對(duì)在自然暴露下的2組拼接板的摩擦面進(jìn)行了試驗(yàn)研究分析，試驗(yàn)結(jié)果得出，抗滑移系數(shù)降低較多，分別從出廠實(shí)測(cè)滑移系數(shù)0.83和0.74降低至0.47和0.47，最終只略微高于規(guī)范要求的安裝前不小于0.45。然后對(duì)影響施工質(zhì)量的扭矩系數(shù)控制進(jìn)行了研究，鑒于連接接頭的頭尾排傳力比占整個(gè)接頭的絕大部分，提出在終擰后對(duì)螺栓檢測(cè)時(shí)，建議采取如下方案：頭尾兩排螺栓按100%檢查，而中間排數(shù)的螺栓按規(guī)范10%抽查，從而確保頭尾兩排螺栓的施擰質(zhì)量。 （5）大跨度鋼桁梁拼裝線形控制技術(shù)研究 首先推導(dǎo)了鋼桁梁懸臂法架設(shè)的拼裝線形，然后對(duì)架設(shè)前的準(zhǔn)備階段和拼裝過(guò)程中及合攏階段的誤差控制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。架設(shè)前的準(zhǔn)備階段，對(duì)臨時(shí)支墩的標(biāo)高設(shè)置推導(dǎo)了經(jīng)驗(yàn)公式，且依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)水中臨時(shí)墩的承載力試驗(yàn)提出了錨樁壓重聯(lián)合反力裝置，保證了眾多臨時(shí)墩合理設(shè)置；拼裝階段，著重對(duì)在架設(shè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的鋼梁受溫度、風(fēng)和施工荷載的影響變位進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)控制措施；合攏階段，對(duì)雙跨不對(duì)稱合攏，系統(tǒng)研究了合攏方案及三向調(diào)整措施，最終架設(shè)線形和理論線形吻合得較好，驗(yàn)證了本章線形控制方法的適用性和合理性。
【圖文】：

圖 1-1 國(guó)家快速鐵路規(guī)劃網(wǎng)圖 1-2 “十二五”鐵路規(guī)劃網(wǎng)年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵制造技術(shù)的提高，16 錳釩氮橋梁鋼(16MnVNq)、14(15MnVNq)和 15 錳釩氮橋梁鋼(15MnVNq)[2]相繼在鋼橋中得到應(yīng)用，，Q4D 和 Q345qD 鋼[3]已逐漸成為大橋主體結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)，相應(yīng)的焊接技術(shù)

2圖 1-2 “十二五”鐵路規(guī)劃網(wǎng)年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵制造技術(shù)的提高，16 錳釩氮橋梁鋼(16MnVNq)、14(15MnVNq)和 15 錳釩氮橋梁鋼(15MnVNq)[2]相繼在鋼橋中得到應(yīng)用，Q4D 和 Q345qD 鋼[3]已逐漸成為大橋主體結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)，相應(yīng)的焊接技術(shù)厚板焊接[4]及不等厚板焊接技術(shù)不斷成熟，使得鋼橋成為大跨度鐵路橋梁[5]，與鋼桁架懸索橋[6-8]和鋼斜拉橋[9-13]相比，鋼桁架拱橋具有較好的橫向度，且其穩(wěn)定性能[14-17]和抗震性能[18-21]均較后兩種橋型更好，更能滿足鐵[22]和抵抗自然災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn)高等要求，特別是對(duì)于客運(yùn)專線橋梁結(jié)構(gòu)要求有向剛度[23-25]和動(dòng)力性能[26-29]等要求，且鋼桁架拱橋具有外形雄偉壯觀[30]，于風(fēng)速或地震烈度較大的地區(qū)更能充分發(fā)揮其性能。近些年來(lái)，鋼桁架拱和結(jié)構(gòu)型式均得到較好地發(fā)展，部分具有技術(shù)代表性的橋梁如：九江長(zhǎng)江大
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U445.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2524021