山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的设计及施工技术研究.doc

山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的设计及施工技术研究
报告简本
1、立项背景及研究思路
我国已建钢筋混凝土箱型拱桥300余座，跨径大于100米的钢筋混凝土箱型拱桥50余座，是世界上建造主跨超过200米拱桥最多的国家。但是，由于受历史技术发展水平、经济条件、建设环境等系列因素影响，钢筋混凝土箱型拱桥建设存在以下技术难题：①已建钢筋混凝土箱型拱桥不同程度存在病害；②面对现代山区复杂地形地质条件和恶劣交通运输条件限制，新结构、新工艺的开发应用；③大跨度钢筋砼箱型拱桥位移理论的应用及软件开发；④已有设计、施工和耐久性技术的改进和完善。
课题研究是在广泛调查分析研究已建山区大跨径钢筋砼箱型拱桥设计、施工和养护等环节存在的问题、桥梁使用存在的病害、典型事故的基础上，借鉴国内外同类桥梁建设采取的对策措施，结合我国钢筋混凝土箱型拱桥建设面临的技术难题，依托攀（枝花）西（昌）高速公路白沙沟大桥等工程，组织设计单位、科研单位、施工单位和大专院校等机构联合攻关，采取新措施、确定合理的设计参数和计算理论、开发新材料、新结构、新工艺、形成同类桥梁设计施工技术指南，以求达到建设同类桥梁先进水平，提高桥梁建设质量和延长桥梁使用寿命，满足现代桥梁和新时期山区复杂地形地质条件建设需要。
2、研究内容
2.1主要研究内容
课题研究内容一览表
标题序号研究内容成果报告子课题1山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥现状调查分析试验研究上、下册2山区大跨径钢筋砼箱型拱桥的合理布置和结构选型研究全一册3山区大跨径钢筋砼箱型拱桥合理计算理论和实用计算方法研究上、下册4山区大跨径钢筋砼箱型拱桥施工监控技术研究全一册5山区大跨径钢筋砼箱型拱桥的模型试验及实桥现场试验研究全一册6高强砼、钢—砼组合结构箱型拱桥调查试验研究上、下册7山区大跨径钢筋砼箱型拱桥设计及施工技术指南全一册辅助
课题1攀枝花白沙沟大桥施工监控报告全一册2攀枝花白沙沟大桥静动载试验报告全一册技术总报告山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥设计与施工研究技术总报告全一册工作总报告山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥设计与施工研究工作总报告全一册用户使用报告山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥设计与施工研究用户使用报告全一册科技查新报告山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥设计与施工研究科技查新报告全一册2.2试验项目
根据课题研究需要，完成了白沙沟大桥1：10模型试验研究，完成了悬臂施工过程、成桥结构承载能力试验研究；完成主跨160米钢筋混凝土箱型拱桥、波折腹板钢筋混凝土箱型拱桥、钢管腹杆钢筋混凝土箱型拱桥1：10的三个模型试验研究；完成了主跨75米钢筋混凝土箱肋拱桥、箱板拱桥1：20玻璃纤维模型试验研究；完成了施工现场岩锚、岩孔锚和悬臂施工全过程的测试研究和成桥测试研究。
3、关键技术及创新点
3.1、钢筋混凝土箱型拱桥病害系统调查分析
本课题普查了近300座钢筋混凝土拱桥，收集分析、整理了以云南、贵州、重庆、四川、广西等地区已建159座钢筋混凝土箱型拱桥的施工概况、使用现状、事故病害情况，从建设环境、设计、施工、材料、后期养护、各部位加固处理措施等不同方面提出了处理措施。从钢筋混凝土箱形拱桥设计、施工、使用的各阶段提出改进措施，从结构体系、设计计算、细部构造、施工方法等方面介绍了病害形成原因和相应对策措施。并将研究成果吸收到课题研究设计与施工指南中。
3.2、钢筋混凝土箱型拱桥计算参数研究
根据调查分析，设计箱板拱桥不计横向分配系数、箱肋拱桥按“偏心受压法”计算横向分配系数，是与这类桥梁实际受力不吻合的。为了准确确定箱型拱桥横向分配系数，模拟跨度为70m的箱板拱，进行了1：20玻璃纤维钢模型试验。
通过对国内外拱桥偏心弯矩增大系数计算方法的调查研究，结合模型计算分析，探讨了箱型拱桥荷载横向分配系数、偏心弯矩增大系数及冲击系数的影响因素及其规律，并提出了相应的设计建议。

3.3、钢筋混凝土箱型拱桥挠度理论的应用研究
（1）、首次开发了针对拱桥结构的参数化建模模块，弥补了现有大型有限元分析软件在拱桥参数化建模模块开发方面的不足。
（2）、开发的静力计算模块考虑到桥梁结构计算及其规范的特点，计算工况丰富且包括了04新规范的活载标准。后处理模块可方便进行各种荷载工况的组合，同时计算结果也可以保存于word、excel等不同的文件类型中。
（3）、开发了谱分析及时程分析桥梁抗震计算模块。并考虑行波效应对于大跨度拱桥的地震算结果的影响。
（4）、将最优化的计算理论引入到正装迭代法的计算中，寻找拱圈浇筑的最佳施工路径。
（5）、结合拱桥挠度理论与几何非线性有限元分析方法，利用自主开发的基于ANSYS的钢筋混凝土拱桥参数化建模与计算模块，研究大跨钢筋混凝土拱桥的几何非线性特征与影响因素。
3.4、悬臂节段浇筑施工技术
山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥无支