基于顶推施工的跨越铁路线钢箱梁的力学性能研究

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使用顶推施工工法的钢箱梁受力复杂,本文将通过使用ABAQUS有限元软件,对钢箱梁的顶推施工过程进行分析,以探明结构在顶推施工中的受力情况。在顶推过程中,后丁香一号桥出现了局部屈服,而根据原设计,腹板强度应能承受顶推过程中的支承力,本文对产生这一局部屈曲的原因进行了分析;由于在传统的钢箱梁顶推中,使用带顶板的箱体进行顶推,过大的自重不仅对顶推设备、顶推精度、临时墩等提出更高的要求,也对梁体提出了更高的要求,增加了施工的成本,本文对这一工法进行了改进;为了解决在后丁香一号桥在顶推中出现的屈服问题,本文对钢箱梁进行了加固分析,以保证顶推施工的安全。本文的主要工作和结论如下:(1)对顶推钢箱梁的顶推施工过程分析可知,该钢箱梁桥总体满足施工受力要求,但是会出现一定的局部屈曲,本文通过对良好接触的梁体进行后屈曲分析表明,梁体可以满足施工要求,因此解决施工中出现的局部屈曲应采用保证支承与梁体良好接触面积的方法来实现。(2)通过数值模拟分析以及对原计算书分析发现,原设计未考虑结构起拱变形导致支承面积减少和结构中的应力集中,与施工时的状况存在一定差异,这是使用杆系有限元软件无法分析的地方。本文通过对升高相邻支座高程的分析表明,升高相邻支承高程来分担荷载,能有效降低结构中的最大应力。(3)本文提出不带顶板的钢箱梁顶推工法,这是对传统顶推工法的改进。通过有限元模型分析其顶推过程以及梁体的弯曲失稳表明,此种工法能满足顶推的施工受力要求。(4)由加固分析可知:1)仅使用三角板加固不能有效防止梁体局部屈服,只能降低腹板以及底板处的应力,且会使横隔板中的应力上升,导致横隔板屈服;2)同时加厚腹板、横隔板以及使用三角加筋的复合加强能有效降低箱体中应力,但底板中应力会上升,总体满足顶推要求,但施工面临困难;3)使用0.5m×0.5m的三角形混凝土带对钢箱梁进行加固,混凝土与梁体腹板以及底板通过剪力钉稳固粘结,其计算结果表明,加固后梁体中腹板、底板、以及横隔板中的应力均满足要求。
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