【博士】特大型橋梁深水樁基平臺施工過程受力特性及施工技術研究【2008】

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內容簡介

　　學科專業(yè)：土木工程施工　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2008年　　鋼護簡施工平臺是一類特殊的結構體系，與一般工程構筑物有一定的差別，且目前尚沒有設計依據可循。本文以蘇通長江公路大橋基礎工程為背景，綜合借鑒海洋平臺、大型復雜空間結構、海底管線等結構的相似特點及成熟理論，對特大型鋼護筒施工平臺的結構選型、動力荷載等效方法、設計計算方法進行系統(tǒng)地分析研究，探討了相關規(guī)范的適用性。研究結果表明，平臺支承樁單樁應特別進行流致振動的穩(wěn)定性驗算；作用于平臺超長支承樁上的水流力、波浪力、風荷載的靜力等效方法可參照港口工程、海港水文相關規(guī)范近似計算，結果偏于安全且兼顧經濟性?！　檬┕ちW及有限元理論，采用基于時間凍結的增量迭代方法對鋼護筒平臺進行施工全過程受力特性分析，并研究了不同計算方法、不同施工順序對結構最終力學狀態(tài)的影響。研究結果表明，鋼護筒施工平臺的剛度是逐漸形成的，其最危險工況并不是最后時步，而通常出現(xiàn)在最初幾個時步。平臺下平聯(lián)構件的受力狀態(tài)相對不利，與其施工過程中的累加性和“路效”密切相關。在僅考慮幾何非線性的計算模型中，施IN序的改變對全過程分析結果在數值上影響不大，經合理的順序能有效的改善結構的力學狀態(tài)歷程。施工全過程分析較常規(guī)整體分析能更好的反映平臺形成過程的累積效應，有助于檢查結構的薄弱環(huán)節(jié)；其結果與實測值的發(fā)展趨勢具有良好的一致性，分析方法較為可靠?！　∫詼u致振動理論為基礎，對單根超長鋼護筒進行了振動穩(wěn)定性流固耦合分析；總結了流速、鋼護筒樁體直徑及厚度的變化對鋼護筒樁體的影響規(guī)律，并應用于工程實踐。研究結果表明，在深水域高速流體中，單根鋼護筒的遮流效應十分明顯；計算所得的流速分布規(guī)律與規(guī)范規(guī)定的遮流效應折減系數非常一致。在高速流體中的樁體穩(wěn)定性關鍵在于渦致振動?！　】紤]附連水質量與水動力阻尼的影響，對兩種施工平臺的動力特性進行了對比分析；并以隨機振動理論、莫里森方程(Morison)為基礎，進行波浪頻譜與波浪力譜的轉換，采用諧波疊加法模擬了隨機波浪力的時程曲線，對鋼護筒施工平臺波浪響應在頻域和時域內進行了分析。研究結果表明，鋼護筒施工平臺的各階自振頻率較高，頻率之間差值較小，平臺振型復雜。附連水質量使結構自振頻率降低，降低的幅度隨頻率階次的增加而增大，對振型規(guī)律則不造成影響。隨機波浪荷載的動力效應顯著，頻域、時域內的動力響應分析對平臺性能的評估與施工全過程分析、動力特性分析的結論一致，使各計算方法互為驗證。　　應用海洋平臺結構優(yōu)化理論、結構選型理論，對鋼護筒施工平臺進行基于離散變量敏感性的結構選型分析，提出優(yōu)化建議；并在總結鋼護筒平臺關鍵施工技術的基礎上，嘗試發(fā)展了適用于施工平臺的監(jiān)測技術。　　

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