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大跨度斜连续梁桥顶推新技术及施工控制研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2009
  • 中图分类:
    U445.462, U448.215
  • 关键词:
  • 成果简介:
    1、项目来源“大跨度斜连续梁桥顶推新技术及施工控制研究”是2004年交通部西部交通建设科技项目(编号:2004-318-223-16)。由交通部公路科学研究院、长沙理工大学、山西交通科学研究院、贵州省公路局共同承担完成。2、项目应用领域与主要研究成果项目研究成果可应用于大跨度混凝土连续梁桥的顶推施工、悬索桥钢箱梁主梁的顶推施工和斜拉桥主梁的顶推施工等多种桥型。项目组通过计算理论的对比研究、国内外调研和实地考察,结合项目的两个依托工程(常张高速公路张家界澧水大桥和株洲绿水大桥),对斜连续梁桥顶推工艺以及相关的理论计算的难点问题进行了系统,全面的研究,主要研究成果如下:(1)系统研究了大跨度斜连续梁桥顶推仿真计算与分析方法,采用VC++语言编制了可视化顶推施工分析系统(ILMAP)(V1.0),并在依托工程上得到应用验证,计算结果准确可靠,操作简便。程序获得了国家软件著作权登记(登记号:2008SR38245),具有一定的推广价值。(2)研究了顶推施工连续梁的自重和纵向预应力大小、顶推力大小,箱梁与滑道间的摩擦力以及桥墩高度和刚度等因素对顶推施工的影响,总结了保证桥墩安全的临时措施。(3)针对顶推连续梁桥的钢导梁合理设计问题,从影响钢导梁的主要设计参数出发,通过敏感性分析和计算,提出了钢导梁的优化设计方法,解决了导梁长度、刚度和重量与混凝土主梁的最优匹配问题。(4)分析了顶推施工法箱梁的裂缝产生原因,并提出防治措施,对传统顶推施工工艺进行了改进。(5)对斜连续梁与桥墩在顶推过程中的关键参数进行了敏感性分析,得到了优化设计值,为优化设计,精细化施工和施工控制提供了理论依据。针对落梁过程中体系转换的受力特点,提出了斜连续梁落梁的最优方案。(6)通过依托工程的实施,对预制场设置、临时墩布置、导梁设计、导向纠偏装置设置以及落梁工艺等施工方法进行了总结,提出了一套实用性强,操作简单的顶推施工工艺。3、主要技术性能指标(1)本项目研究开发的大跨度斜连续梁桥顶推施工分析软件,丰富和发展了顶推计算理论和算法,解决了斜梁桥顶推计算的难题,为顶推梁优化设计提供了理论依据,提高了顶推施工方法经济性。该软件还可以用于顶推过程中施工监控的分析与计算,确保顶推过程安全、顺利,成桥线性平顺,内力分布合理。(2)本项目研究编制了大跨度斜连续梁桥顶推施工工艺、施工控制技术实用指南,完善了斜梁桥顶推的工艺,提高了顶推施工功效。(3)项目研究成果在依托工程的上应用经验可供其它斜、弯连续梁桥顶推施工以及其它桥型顶推施工参考和借鉴。4、与国内外同类技术比较此前,国内外对直桥的顶推施工已是一项比较成熟的桥梁施工方法,但对于斜连续梁桥顶推工艺以及相关理论计算的难点问题研究不多,成果较少。本项目研究成果极大程度上补充完善了此方面的理论分析、设计优化、工艺改进等方面的内容。创造性的提出采用半解析解法计算斜桥顶推过程受力,并以此为基础编写了针对斜梁顶推模拟计算的软件,全面总结并改进了顶推工艺,编制出了顶推施工工艺和施工控制技术指南,使我国顶推施工方法达到国际先进水平。5、项目研究成果的创造性、先进性项目研究成果在斜梁桥顶推施工全过程仿真计算与分析、顶推施工的钢导梁优化设计、大跨度斜梁桥顶推施工控制技术和施工工艺研究方面具有创新性和实用价值。(1)创造性的提出采用半解析解法进行斜桥顶推过程受力计算,在保证算法便捷、清晰的同时又保证了计算结果的精确性。采用VC++语言编制了可视化顶推施工分析系统(ILMAP)(V1.0),该程序为国内第一套专门针对斜桥顶推施工过程模拟计算的有限元程序,此外,该程序也可用于一般桥梁整体计算。(2)项目在顶推斜连续梁设计参数优化、施工关键参数确定及精细化施工控制技术等方面进行了全面研究,提出了钢导梁的优化设计方法;提出了斜、弯桥预应力束的设计方法及减少预应力摩阻损失的措施;对斜连续梁桥及桥墩在顶推过程中的关键参数进行了敏感性分析;研究了不同高度的桥墩及不同材料的临时墩在体系温度下的变形差异对主梁附加内力的影响程度;研究并提出了斜连续梁桥落梁的最优方案。(3)项目针对斜桥顶推的特点提出了一套实用、先进的斜桥顶推施工工艺指南,对于保证施工质量,提高施工效率和施工安全性等方面具有较强的指导意义。6、项目的经济、社会效益我国西部地区地广人稀,经济不够发达,基础设施和交通运输条件较差,社会发展较为缓慢。其中,交通运输条件是阻碍我国西部地区经济社会发展的一大障碍,西部地区交通建设对西部地区国土开发、改善投资环境、保证国家安全等方面有着举足轻重的作用。根据世界银行的调查研究,在社会经济发展方面的作用,西部地区高速公路效益远远大于东部地区高速公路效益。我国西部地区,山谷沟壑众多,在西部山区修建高等级公路,受地形、地貌和地质条件的限制以及公路线形的制约,跨越沟壑的大跨度斜连续梁桥的修建将非常普遍。在这些地区,桥梁建设往往受到施工场地和运输条件的限制,不利于大型建桥设备的运输和安装,在这样的条件下,顶推施工方法是比较经济的一种桥梁建设方法,具有很大的优势。 此外,顶推法施工与其它施工方法(悬臂法、移动支架)相比对周围环境的影响也较小,具有潜在的巨大环境效益。随着我国西部交通建设事业的不断发展,顶推施工方法必将在西部交通建设中发挥巨大的经济、社会效益。我国正在实施西部大开发战略,西部地区在受经济、地形、施工场地和运输条件限制的情况下,顶推施工法在西部地区的桥梁建设中具有很大的竞争优势和推广应用价值。采用顶推法施工进行桥梁建设,还可保护环境,减小对原有地貌地形的破坏,减少环境污染。该项目研究成果的推广应用,必将在我国的桥梁建设领域,特别是西部地区的桥梁建设中发挥良好的经济和社会效益。此外,本项目研究成果也可广泛应用于其它桥型的桥梁建设中。如:自锚式悬索桥的钢箱梁顶推施工、大跨径斜拉桥的主梁顶推施工、大跨径拱桥先梁后拱法施工。在项目研究过程中,国内多个设计院、高校和施工单位先后到依托工程现场参观、咨询和考察,对顶推施工技术表示出极大的兴趣。为使该项目研究成果能够得到广泛地推广应用,可采取以下措施:1.开发更先进的顶推仪器设备,使顶推法施工更加高效、安全、保证施工质量。并通过进一步研究,将顶推施工方法推广应用到其他桥型的施工建设中。2.编辑出版顶推关键技术手册和编著相关技术专著,开发顶推连续梁桥的设计定型图,以利于顶推法施工的推广应用。3.加大人才培养力度,使更多的从事设计、施工、管理的技术人员了解和掌握顶推施工方法。
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