pc斜拉桥塔梁施工研究

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1、PC斜拉桥塔梁施工研究第一章绪论1.1斜拉桥的发展概述斜拉桥相对于其他桥型来说，是一种很年轻的桥梁。它是由加劲梁作为桥面体系受压，而钢索作为支承体系受拉的组合桥梁结构体系。从真正意义上的现代斜拉桥的诞生至今，斜拉桥的发展，大约经历了如下四个时代[1]：①第一代斜拉桥稀索体系在现代斜拉桥的发展之初，把较少量的斜拉索布置在不能设置桥墩的区域，以提供中间弹性支承，主梁以受弯为主，由于索塔此时承受弯矩较小一般采用柔性桥塔，这种结构形式的早期斜拉桥则被称为稀索体系的第一代斜拉桥。这一代斜拉桥中具有代表性的主要有瑞典的Stromsund桥（如图1-1）和

2、委内瑞拉的Maracaibo桥（如图1-2）等。稀索体系的缺点是主梁上的无支承长度很长，梁重而且配筋多，使仅有的几根拉索上索力很大，在梁上锚固点处有明显的应力集中现象，较难处理。针对稀索斜拉桥的问题，德国Fin-ster以下。在此种索距情况下，梁主要以受压为主，截面减小，解决了锚固点的应力集中问题，且对与悬臂施工是有利的。同时，对于密索体系，由于各个索之间的自振频率存在差异，使他们之间能够相互干扰、提供阻尼作用，以至于对提高空气动力稳定性也是有利的。这种构造后被人们称为密索体系，即第二代斜拉桥结构。.1.2斜拉桥的施工方法概述鉴于斜拉桥的变量

3、很多，且相互影响。在进行斜拉桥设计时，就必须将施工方案考虑在内，以免在日后的施工中造成不可恢复的损失和浪费。不言而喻，斜拉桥的施工在整个桥梁的实现中占有举足轻重的地位。在此，仅就主梁和索塔两个承重构件的施工方法进行概述[4][7][8]。对于悬臂施工法，又可分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法两种。悬臂拼装法是将主梁先在预制场分段预制好，然后将预制块件分别运输至桥位处，按一定的安装程序起吊就位的一种施工方法。该施工方法由于主梁是事先预制完成的，墩、塔、梁可平行作业。因此，一方面可以缩短工期；另一方面梁段的截面尺寸和混凝土的浇筑质量可以得到保证，主梁受混

4、凝土收缩徐变影响较小。通常，为了减小块件吊装重量多采用密索体系斜拉桥，或采取主梁与行车道板分别预制吊装的办法。在有条件解决大型吊装设备时，亦可采用全截面整体吊装方法，施工速度将更快，整体性也好。此种方法对于采用钢主梁的斜拉桥应用较多；对于混凝土主梁，如我国安康汉桥(1979)、上海柳港桥(1982)、郧阳汉江大桥(1994)等都是采用悬臂拼装法。悬臂浇筑法是将挂篮悬挂在已浇筑梁段上，进行主梁悬臂浇筑的一种施工方法。由于梁段的制作和安装作业均可在挂篮上完成，而不在河道上作业，这就不受河流水文、地质条件的影响，也不影响通航。悬臂浇筑法无需大型的吊

5、运设备，节省施工场地，模板可多次周转，施工用钢材较少，主梁接缝比较紧密，整体性好，施工简便。但采用该法施工时，其主梁标高须考虑挂篮变形和混凝土收缩、徐变的影响，高空作业较多，施工周期长。对于此种施工方法，目前应用较多是前支点挂篮形式，其结构形式比起后支点挂篮来说，承载力方面得到大大的提高，有助于提高施工效率。第二章斜拉桥施工阶段受力特点与分析理论2.1斜拉桥的施工受力特点及计算理论斜拉桥是由塔、梁、拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系，具有柔性结构的受力特征。斜拉桥的这种结构特点决定了其与一般梁式桥在施工阶段受力性能的差异，主要表现在一下几

6、个方面[13][14][15][16]：①斜拉桥的主梁高跨比一般较小，梁体比较柔薄，从而抗弯能力较弱。当采用悬臂施工时时，由于悬吊系统或者挂篮等施工荷载很大，可能会使得梁、塔、索由施工内力控制设计。②施工阶段的结构内力、位移具有继承性。随着施工阶段的推进，结构型式、约束条件、荷载形式等不断发生变化，前一施工阶段的位形与内力是后一施工阶段分析的基石，后期结构的内力状态、力学性能与前期结构的施工情况密切相关。当施工方案改变后，成桥结构的受力状态也将随着改变。③非线性效应对斜拉桥的施工阶段影响很大。与成桥状态相比，施工过程中结构体系转换前一直处于悬

7、臂状态，即整体刚度相对较小，且施工过程中斜拉索应力平较低，尤其是当拉索采用多次张拉施工时，前几次张拉时斜拉索应力平很低，此时结构非线性行为表现更为突出。④内力、变形具有可控性。在梁式桥等其他桥型设计中，一旦结构的尺寸、材料、施工方法等确定下来，结构恒载内力也随之确定，无法再进行人为调整。而斜拉桥在施工阶段斜拉索安装或调索进行张拉时，索力以外荷载形式作用在主梁和桥塔上，此时结构是一种主动受力（如图2-1）；对汽车活载、二期恒载而言，斜拉索对主梁的作用相当于弹性支承，此时受力为被动受力（如图2-2）。正是由于斜拉桥这种主动受力特征，使得其可通过调

8、索达到优化结构内力和线形的目的[16]。2.2斜拉桥几何非线性分析理论对于柔性结构的桥梁，其非线性影响比较突出。为此，在计算分析时，这种非线性效应必须计入。在斜拉桥