多跨缆索吊装施工关键技术研究及应用

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缆索吊装施工方法因其自身特有的优势主要用于大多数跨河流、峡谷等险要地势桥梁施工,目前比较常用的是单跨缆索吊装施工,只在其中一跨进行吊装作业。但有时由于场地及高度限制或者工期紧张等原因,单跨缆索吊无法完成整个桥梁的吊装工作或满足工期要求,此时可以通过多跨缆索吊完成整个施工。多跨缆索吊自身结构的差异性主要存在于主索,由于跨数增加,主索可以在整个结构体系中通长,也可以在索鞍顶部断开进行固结。同时多跨缆索吊由于自身可吊装跨数多,可以实现多跨同时作业,相比于单跨吊装施工速度快,但受力较为复杂,而在多跨中由于塔的位置不相同,在受力特性上也有所差异。同时多跨缆索吊与单跨最大的区别,它能实现多跨同时吊装,快速完成整个项目的吊装工作。本文以广西梧州西江四桥为例,施工方法为三跨缆索吊机施工,通过对多跨缆索吊施工关键技术及结构优化进行研究,为今后多跨缆索吊设计及施工提供有用参考,主要研究内容如下:(1)多跨缆索吊根据主索的结构形式可分为两种情况,一种是主索在整个缆索吊系统中通长,另一种是主索在塔顶索鞍处进行固结。两种结构由于主索与索鞍结构上存在差异,因此受力性能不尽相同。本文通过有限元软件Midas/Civil对全桥吊装模型进行受力分析,通过得出的数据对比两种结构受力性能上的差异。结果表明,无论吊装荷载处于何位置,主索通长结构在索塔立柱及索鞍横梁上产生的应力均小于主索固结,同时主索通长塔顶位移远小于主索固结。在荷载位置变化过程中,主索通长各索塔受力性能更稳定,不会因为荷载位置变化而出现突变,各索鞍横梁及索塔立柱受力更均匀,便于设计。(2)由于多跨缆索吊多跨的存在,缆索吊装索塔在设计优化时是否会因为其它跨索塔刚度的改变造成索塔受力及位移发生较大变化,本文通过不断改变边塔和中塔的刚度进行吊装计算分析。结果表明,无论是边塔还是中塔刚度的改变均不会引起其它索塔受力性能发生变化,同时这种刚度改变造成的受力影响不会通过主索传递到其它索塔而会通过通风缆影响与其连接的索塔。因此优化设计时不用考虑所优化的索塔对其余索塔的影响。(3)多跨缆索吊与单跨缆索吊最大不同是可以实行多跨同时吊装,本文通过有限元软件对多跨同时吊装进行数值分析。结果表明,当索塔两边均进行吊装时,此索塔顶部产生的位移最小,同时其中一跨荷载无论如何移动,对未进行吊装和在进行吊装的其它跨影响较小,因此在设计时可以忽略其它跨影响。(4)多跨缆索吊在实行单跨吊装时,如何从一跨到另一跨继续实行吊装作业,为解决这一弊端,本文对索鞍结构进行了优化,保证跨孔吊装作业。同时多跨缆索吊平衡体系比单跨更为复杂,本文通过有限元分析计算。结果表明,多塔通风缆能保证塔顶位移,但张力大于两塔的通风缆。
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