非对称独塔斜拉桥多曲面拱形桥塔施工及成桥关键问题分析

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本文依托韶关曲江大道韶州大桥,研究非对称混合梁独塔不等跨斜拉桥中多曲面拱形桥塔这一异形桥塔在施工与成桥阶段的若干关键问题。论文首先介绍了斜拉桥及斜拉桥塔的发展概况,介绍了常见的斜拉桥塔受力特点,介绍了桥塔锚固区的构造形式。然后通过对大桥、桥塔的工程概况及国内外目前的研究情况进行分析,提出该桥塔在施工阶段的关键问题为爬模施工阶段的主动横撑方案设计、桥塔力学行为以及现浇合龙阶段的超高支架力学性能分析;在成桥阶段的关键问题为桥塔锚固区的受力性能。针对主动横撑及桥塔施工阶段力学行为的研究,本文运用大型有限元软件Midas/Civil建立了桥塔施工阶段的计算模型,通过对施工阶段的详细分析,验证了横撑设计原则在本桥塔上的适用性,设计并验证了横撑的位置及水平推力方案,得出了多曲面拱形桥塔施工阶段的力学行为。针对超高合龙支架的安全性,本文利用Midas/Civil软件建模计算该支架方案的力学性能,并考虑了支架结构的初始缺陷对其稳定性进行了分析。最后分析了该桥塔锚固区的受力性能,本文利用Midas/Civil软件建立了该桥成桥状态下的计算模型,通过基于荷载平衡法的索力调整方法确定了大桥的成桥合理索力,找到了桥塔锚固区在运营阶段最不利的位置与该位置承担的拉索索力值,最后通过Midas/FEA软件建立锚固区实体有限元计算模型,分析了该位置的预应力储备效果以及极限承载力,结果表明该桥采用的U型预应力钢束效果良好、应力储备充足,但是应在锚孔和混凝土齿块处加强结构,以防应力集中对局部造成破坏。
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