【摘要】：自錨式懸索橋相較于地錨式懸索橋,省去了龐大的錨碇,將主纜直接錨固在加勁梁上,結(jié)構(gòu)造型優(yōu)美,橋跨布置多樣,在城市橋梁競爭中占有巨大優(yōu)勢。但由于其先梁后纜的施工順序以及非線性的施工過程,結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換成了該類型橋梁設(shè)計與施工的難點(diǎn)。本文結(jié)合某獨(dú)塔非對稱自錨式懸索橋,首先優(yōu)化了全橋成橋吊索索力,然后研究了溫度對空纜線形的影響以及空纜狀態(tài)下索股架設(shè)精度的控制,接著分析了施工誤差對索夾定位與吊索無應(yīng)力長度的影響,最后對該橋吊索張拉方案進(jìn)行了設(shè)計與優(yōu)化,具體研究內(nèi)容分為以下幾個方面:(1)本文對自錨式懸索橋成橋吊索力進(jìn)行分步優(yōu)化確定,首先使用最小彎曲能量法和均布質(zhì)量法初步確定恒載吊索力,然后對部分不合理的吊索力進(jìn)行調(diào)勻;接著通過有限元軟件建立全橋有限元模型,計算分析成橋各構(gòu)件受力狀態(tài),再利用線性化有限位移法計算加勁梁恒活載彎矩包絡(luò)圖;最后,根據(jù)內(nèi)力平衡法繪制彎矩可行域,并利用其對成橋狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)并調(diào)整,直至求得滿足要求的成橋狀態(tài)。(2)利用合理的成橋有限元模型倒拆出空纜線形,然后在此基礎(chǔ)上,利用拋物線解析法計算出了空纜線形下溫度與垂度的關(guān)系,與有限元計算結(jié)果進(jìn)行了比較,確定拋物線法計算結(jié)果具有足夠精度,可將其結(jié)果用于現(xiàn)場空纜架設(shè);最后對基準(zhǔn)索股架設(shè)進(jìn)行施工控制研究,為準(zhǔn)確確定橋梁環(huán)境溫度和索股溫度,制定了相關(guān)的溫度測量方案,然后根據(jù)實(shí)測溫度,對基準(zhǔn)索股進(jìn)行架設(shè)調(diào)整,使架設(shè)精度滿足要求。(3)由于實(shí)測空纜線形與理論空纜線形不會完全一致,兩者會存在一定的誤差。首先分析確定了誤差來源,然后分析了誤差對成橋線形的影響,根據(jù)主索鞍偏移量誤差等計算出成橋時主纜跨中標(biāo)高誤差。為保證加勁梁線形與設(shè)計線形相接近,在主纜線形發(fā)生變化的情況下,重新計算索夾位置,調(diào)整吊索無應(yīng)力長度,使成橋后吊索保持豎直狀態(tài),加勁梁線形滿足設(shè)計要求。(4)首先根據(jù)各構(gòu)件參數(shù),確定張拉控制原則,然后擬定4個張拉方案,其中方案一為全橋吊索一次性張拉,其他方案在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化。通過對各方案進(jìn)行施工階段模擬分析,比較各方案安全性、施工工期及經(jīng)濟(jì)性,最后確定最優(yōu)的吊索張拉方案。
【圖文】：

修建懸索橋提供了解決方案。隨著各類橋梁跨徑的增大，自錨式懸索橋也在主跨 500m 以內(nèi)的橋型方案中不斷提升，尤其是在城市橋梁景觀需求的今天，自錨式懸索橋以其經(jīng)濟(jì)性能好，造型結(jié)構(gòu)優(yōu)美，對不良地質(zhì)適特點(diǎn)脫穎而出，成為城市及其周邊中小跨徑橋梁的主力軍[1~3]。在不斷吸錨式懸索橋修建的經(jīng)驗(yàn)后，我國也紛紛效仿它們，對自錨式懸索橋進(jìn)行修建，目前我國也已建成多座大跨徑自錨式懸索橋。.2 國外典型自錨式懸索橋早在 19 世紀(jì)后半葉，自錨式懸索橋的造型就已經(jīng)被美國工程師查理斯.本利工程師約瑟夫.朗金構(gòu)想出來了。查理斯.本德在 1867 年申請了專利，金則在 1870 年，在波蘭修建了世界上第一座小型鐵路自錨式懸索橋。1915 年，第一座大型自錨式懸索橋—科隆—迪茲橋[1][2][4]（圖 1-1）在萊成，當(dāng)時主要是受地質(zhì)條件的限制，不適合修建錨碇，而使得德國工程將主纜錨固在主梁上，進(jìn)而選擇了該種橋型。這座橋主跨跨徑 185m，主用拱門式結(jié)構(gòu)，且鉸支在承臺上，，用木腳手架支撐鋼梁直到主纜就位。

圖 1-2 Seventh Street Bridge其中較著名的是美國舊金山—奧克蘭海灣新橋[6~8]（圖 1-3），該橋?yàn)楠?dú)塔自錨式懸索橋，塔高 160m，由 4 根鋼箱柱構(gòu)成，跨徑為 385m+180m。為在風(fēng)和地震荷載作用下發(fā)生破壞，加勁梁之間采用橫梁相互聯(lián)系。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.25

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本文編號：2616934