大噸位平轉(zhuǎn)施工拱橋的轉(zhuǎn)體系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究.pdf

1、拱橋轉(zhuǎn)體施工是一項(xiàng)無(wú)支架施工技術(shù)，在特定的橋位條件下，常常帶來(lái)方便施工、減少對(duì)橋下干擾以及經(jīng)濟(jì)合理等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著大跨度拱橋結(jié)構(gòu)形式的多樣化，傳統(tǒng)的僅針對(duì)單跨拱肋的豎轉(zhuǎn)、平轉(zhuǎn)技術(shù)，也進(jìn)一步拓展到適用于多跨連續(xù)拱橋的新型平轉(zhuǎn)施工技術(shù)。廣州丫髻沙大橋、佛山東平大橋、滬杭高鐵跨滬杭高速特大橋等大跨度拱橋的建成，使平轉(zhuǎn)施工橋梁的噸位與跨度記錄不斷刷新。然而，針對(duì)這一特殊技術(shù)，工程界仍然面臨著缺少設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，對(duì)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中的球鉸、抗傾覆構(gòu)造、

2、下承臺(tái)等關(guān)鍵構(gòu)造缺乏計(jì)算研究。本文以滬杭高速鐵路跨滬杭高速(88.8+160+88.8)m特大跨平轉(zhuǎn)施工拱橋?yàn)楣こ瘫尘?，系統(tǒng)研究了平轉(zhuǎn)施工轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中關(guān)鍵構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，并總結(jié)其整套施工技術(shù)。具體研究?jī)?nèi)容概括如下：
　　(1)平轉(zhuǎn)施工的球鉸設(shè)計(jì)方法提出了平轉(zhuǎn)施工中所使用球鉸的一般設(shè)計(jì)流程，并對(duì)球鉸關(guān)鍵參數(shù)的取值和計(jì)算公式給出建議；對(duì)混凝土球鉸和鋼制球鉸進(jìn)行三維數(shù)值模擬，結(jié)合對(duì)現(xiàn)有工程轉(zhuǎn)體噸位、應(yīng)力水平與選用材料的統(tǒng)計(jì)分析，提出了混凝

3、土球鉸與鋼制球鉸各自的適用范圍，可方便同類工程借鑒；運(yùn)用彈性力學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)了球鉸接觸面應(yīng)力分布的解析解，將之與簡(jiǎn)化方法對(duì)比，結(jié)果表明簡(jiǎn)化方法可以滿足工程精度要求；結(jié)合應(yīng)力分析和現(xiàn)有工程中球鉸參數(shù)取值的統(tǒng)計(jì)，給出了不同噸位下球鉸支承半徑、球鉸半徑的取值范圍；在球鉸啟動(dòng)力矩的計(jì)算上，計(jì)算表明簡(jiǎn)化方法與解析十分接近，可以滿足工程精度的要求。
　　(2)平轉(zhuǎn)施工的抗傾覆計(jì)算方法對(duì)橋梁平轉(zhuǎn)施工的傾覆問(wèn)題進(jìn)行了探索性研究，指出轉(zhuǎn)體過(guò)程中橋梁的

4、傾覆形式有三種：轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆、支承面邊緣點(diǎn)傾覆及撐腳傾覆，并給出每種傾覆形式的抗傾覆力矩計(jì)算公式；研究表明，以撐腳為支點(diǎn)的傾覆是最危險(xiǎn)的傾覆形式，基于轉(zhuǎn)動(dòng)體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的幾何關(guān)系分析，提出了撐腳軸力的計(jì)算公式及撐腳與環(huán)道間隙的控制方法。
　　(3)一般樁基承臺(tái)計(jì)算的拉壓桿模型回顧了一般樁基承臺(tái)拉壓桿模型(Strut and Tie Model，STM)的研究現(xiàn)狀；以兩樁承臺(tái)為研究對(duì)象，通過(guò)數(shù)值分析確定兩樁承臺(tái)拉壓桿模型的關(guān)鍵參數(shù)，并提出了

5、針對(duì)不同荷載作用方式的兩樁承臺(tái)拉壓桿構(gòu)形方法；對(duì)拉壓桿模型在樁基承臺(tái)計(jì)算中的適用范圍給出了建議；提出了運(yùn)用STM進(jìn)行樁基承臺(tái)驗(yàn)算的一般流程，并對(duì)一實(shí)際工程中的樁基承臺(tái)進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。
　　(4)平轉(zhuǎn)施工下承臺(tái)計(jì)算的設(shè)計(jì)方法針對(duì)平轉(zhuǎn)施工橋梁大型樁基下承臺(tái)的拉壓桿構(gòu)形復(fù)雜、荷載邊界確定困難等問(wèn)題，提出了承臺(tái)計(jì)算的新方法--錐形面空間拉壓桿模型(Cone-shaped spatial strut and tie model，CS-STM

6、)，該方法可解決多樁承臺(tái)計(jì)算中拉壓桿構(gòu)形及尺寸確定難的問(wèn)題。其核心思想是：以承臺(tái)中心為圓心，將處于不同半徑上的樁分組，形成若干構(gòu)形簡(jiǎn)單的錐形面空間拉壓桿模型。利用樁基反力分布隨承臺(tái)相對(duì)剛度變化的一般規(guī)律，計(jì)算不同錐面拉壓桿模型的荷載分配比例。通過(guò)荷載分配比例由單個(gè)錐面拉壓桿模型的承載力預(yù)測(cè)整體結(jié)構(gòu)的承載力。
　　在CS-STM計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出了平轉(zhuǎn)施工下承臺(tái)設(shè)計(jì)的一般流程。即，首先根據(jù)樁基布置確定承臺(tái)的平面尺寸；然后根據(jù)轉(zhuǎn)體