平轉(zhuǎn)法施工橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸受力精細(xì)化分析及平衡控制研究.pdf

1、由于可以最大限度地減小對(duì)既有線運(yùn)營的影響，橋梁平轉(zhuǎn)法施工技術(shù)在立體交叉交通網(wǎng)布局施工中被廣泛應(yīng)用，但其理論研究明顯落后于工程實(shí)踐。本文以橋梁平轉(zhuǎn)施工中的關(guān)鍵部件——轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸為研究對(duì)象，旨在建立合理的轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸局部受力分析模型、解決轉(zhuǎn)動(dòng)體穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵問題，為平轉(zhuǎn)法施工的工程實(shí)踐奠定可靠的理論基礎(chǔ)。論文開展了如下的研究工作：
　?。?）采用空間分析方法，對(duì)球鉸接觸面的壓應(yīng)力進(jìn)行了理論計(jì)算，并探討了其分布規(guī)律。通過對(duì)球鉸受力狀態(tài)深入分

2、析，推導(dǎo)出了球鉸接觸曲面空間壓應(yīng)力計(jì)算公式。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)球餃豎直方向壓應(yīng)力的分布規(guī)律為中間大、兩端小，總體分布上呈拋物線型。
　?。?）采用通用有限元程序，對(duì)轉(zhuǎn)體過程中球鉸在不同工況下的受力狀態(tài)進(jìn)行了模擬計(jì)算；在實(shí)際施工過程中，對(duì)球鉸的受力變化情況進(jìn)行了現(xiàn)場測試，通過與有限元程序計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析，掌握了球鉸的受力特性和變化規(guī)律。此外，對(duì)球鉸在豎向荷載、存在不平衡力矩、撐腳與滑道接觸等三種不利工況下接觸面應(yīng)力進(jìn)行仿真分析，得出了球

3、鉸接觸面的壓應(yīng)力數(shù)值相對(duì)較小、采用普通鋼筋混凝土球鉸也可以滿足大跨徑平轉(zhuǎn)法施工橋梁受力要求的結(jié)論。
　?。?）根據(jù)球鉸的受力特點(diǎn)和施工工藝，提出了有關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)構(gòu)造方面的參數(shù)優(yōu)化，以及控制參數(shù)計(jì)算方法的改進(jìn)措施。
　?。?）運(yùn)用聲發(fā)射技術(shù)，設(shè)計(jì)了球鉸受力的動(dòng)態(tài)測試方案，對(duì)轉(zhuǎn)體過程中球鉸內(nèi)部的受力狀態(tài)進(jìn)行了實(shí)時(shí)測量和記錄。提出了以聲發(fā)射信號(hào)向量組的相識(shí)程度作為球鉸異常情況的監(jiān)測控制指標(biāo)。
　?。?）結(jié)合轉(zhuǎn)體過程中

4、可能出現(xiàn)的失穩(wěn)類型，推導(dǎo)得到了轉(zhuǎn)動(dòng)體失穩(wěn)臨界力矩計(jì)算公式，并對(duì)實(shí)際工程的轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析。提出了考慮穩(wěn)定性的偏心距控制范圍，并根據(jù)代表性橋梁統(tǒng)計(jì)分析提出了球鉸靜摩擦系數(shù)改進(jìn)計(jì)算公式。
　?。?）通過對(duì)轉(zhuǎn)體平衡控制開展研究，推導(dǎo)出了轉(zhuǎn)體穩(wěn)定臨界力矩公式，提出了基于墩柱底應(yīng)力監(jiān)測和球鉸下混凝土應(yīng)力差的兩種新的不平衡力矩預(yù)估方法；基于施工中的應(yīng)力測量數(shù)據(jù)，開展了轉(zhuǎn)動(dòng)體不平衡力矩估算方法研究，并結(jié)合現(xiàn)場稱重測試結(jié)果驗(yàn)證了估算方法的

5、精度。
　　（7）針對(duì)轉(zhuǎn)體施工提出了結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測方案，在掌握結(jié)構(gòu)受力規(guī)律的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了合理的傳感器布置方案，開發(fā)了轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)梁端振動(dòng)情況，以及左、右幅同時(shí)轉(zhuǎn)體的同步性進(jìn)行監(jiān)測，并在異常狀態(tài)時(shí)發(fā)出預(yù)警，構(gòu)建了“預(yù)估控制—實(shí)時(shí)監(jiān)測—?jiǎng)討B(tài)預(yù)警”為一體的橋梁轉(zhuǎn)體過程平衡控制系統(tǒng)。
　　本文采用理論分析、數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)測量相結(jié)合的手段對(duì)橋梁平轉(zhuǎn)法施工過程中的關(guān)鍵力學(xué)問題進(jìn)行了深入的研究，給出了轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸局部受力特