超大型深水鋼吊箱受力特性和關(guān)鍵施工技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，一大批跨越大江大河、甚至跨海灣的超大型橋梁正如雨后春筍般建立起來，我國獨特的深水高樁承臺基礎(chǔ)已成為引領(lǐng)世界橋梁工程基礎(chǔ)的主流型式之一。鋼吊箱結(jié)構(gòu)是適應(yīng)超大型橋梁深水基礎(chǔ)的施工需要而發(fā)展起來的一種新的施工技術(shù)，并呈現(xiàn)出規(guī)模大、水域深、施工條件復(fù)雜、施工周期長等特點。鋼吊箱圍堰是深水高樁承臺施工的先行結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到工程的質(zhì)量和施工的進度，是深水橋梁基礎(chǔ)施工的重要一環(huán)。因此，對鋼吊箱施工過程中的受力特

2、性進行研究，有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 本文在借鑒現(xiàn)有工程經(jīng)驗和參考現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上，主要對超大型鋼吊箱結(jié)構(gòu)進行了靜力分析、屈曲分析、結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化分析和關(guān)鍵施工技術(shù)四個方面的研究，總結(jié)出其在施工過程中的受力特性，充實和完善鋼吊箱的設(shè)計計算理論，促進鋼吊箱施工技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)化、規(guī)范化，有利于指導(dǎo)實際大型工程。 超大型鋼吊箱施工周期長、施工條件復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受力狀況難以確定，如何對這一施工全過程進行力學(xué)分析以確定鋼吊箱的

3、受力性能是需要高度關(guān)注的問題之一。結(jié)合蘇通大橋主4＃墩鋼吊箱的施工，以有限元理論為基礎(chǔ)，參考相關(guān)規(guī)范，在平衡荷載簡化程度與滿足工程精度要求二者關(guān)系的前提下，提出了關(guān)于鋼吊箱結(jié)構(gòu)所受水流力、波浪力、風(fēng)荷載、靜水壓力及施工荷載的計算理論，并詳細研究超大型深水鋼吊箱施工全過程的受力變形特性。研究結(jié)果表明，在鋼吊箱設(shè)計過程中，需要充分考慮各構(gòu)件在整個施工過程中的受力特點和變化規(guī)律，選取最不利工況確定各構(gòu)件的材料及截面尺寸。 超大型鋼吊箱

4、結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有截面輪廓尺寸小、構(gòu)件細長和板材柔薄的特點。在復(fù)雜的施工條件下，結(jié)構(gòu)整體及局部穩(wěn)定性可能成為鋼吊箱設(shè)計和施工的關(guān)鍵問題。以穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ)，以有限單元法為手段，結(jié)合蘇通大橋主4＃墩鋼吊箱進行整體屈曲分析和局部屈曲分析，得出各工況下鋼吊箱的臨界狀態(tài)，指出在結(jié)構(gòu)起吊工況需充分考慮結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，并針對設(shè)計過程中的屈曲分析提出建議。 考慮到超大型深水鋼吊箱規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響因素眾多，在降低造價的同時

5、提高結(jié)構(gòu)的可靠性具有重大意義。以結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，結(jié)合蘇通大橋鋼吊箱工程，利用超大型深水鋼吊箱的受力特性，進行基于參數(shù)化有限元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，指出了鋼吊箱整體形狀以及各組成構(gòu)件尺寸的改變對整體結(jié)構(gòu)受力的影響，并提出具體的優(yōu)化建議。 目前國內(nèi)外在超大型深水鋼吊箱方面缺乏建設(shè)經(jīng)驗，且現(xiàn)有標準、規(guī)范、指南無法完全適用于如此大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)。因此，針對超大型深水鋼吊箱的加工拼裝、下放、定位、封底混凝土等關(guān)鍵施工技術(shù)開展系統(tǒng)全面的研究，