挑战杯青春在沃作品设计计算书《钢管混凝土拱桥建造监控检测模拟仿真系统》全解.doc

湖北省第十届挑战杯大学生课外科技制作 钢管混凝土桥梁建造监测监控模拟系统设计及实验说明书 申报者：延法河 指导教师：李永信 1、摘要 9 2、概述 9 2.1、系统的总体布局 9 2.2、系统的应用前景展望 12 3、下沉式钢管混凝土模型设计 13 3.1、塔架/扣架 13 3.1.1、设计方案的提出 13 3.1.2、塔架／扣架一体化设计相关技术 14 3.1.3、塔架／扣架塔强度分析 14 3.1.4、塔架／扣架塔稳定性分析 15 3.1.5、塔架／扣架塔应力监测 15 3.1.6、塔架/扣架塔顶位移控制 16 3.2、主桥上部结构与构造 17 3.2.1、主桥拱肋设计 17 3.2.1.1 、合理拱轴线的选定 17 3.2.1.2、三次样条插值数学函数 17 3.2.1.3、用三次样条插值函数确定合理拱轴线的方法 18 3.2.1.4、三次样条插值函数逐步逼近合理拱轴线 20 3.2.1.5 、用三次样条插值函数计算出的本桥合理拱轴线的坐标 21 3.3、钢管混凝土结构设计 22 3.3.1 、钢管混凝土基本性能介绍 22 3.3.2 、钢管混凝土结构设计 23 3.4、横向联结系 24 3.4.1、桥面系 24 3.4.2 、吊杆设计 24 3.4.3、横梁的设计 25 3.5、下部结构与构造 26 3.5.1 、基础设计 26 3.6、桥台拱脚的设计 27 3.7水陆两用桥梁探测吊篮 28 3.7.1、技术领域 28 3.7.2、技术背景 28 3.7.3 、主要功能 29 3.7.4、具体实施方案 31 3.8、吊装系统 31 3.8.1、概况 32 3.8.2、缆索吊机的组成 32 3.8.2.1、承重缆索（主索、天索） 32 3.8.2.2、起重索 33 3.8.2.3、牵引索 33 3.8.2.4、塔架（索塔） 33 3.8.2.5、锚碇（地锚、地垅） 34 3.8.2.6、扣索（天扣、通扣） 34 3.8.2.7 、扣索（塔扣、墩扣） 35 3.8.3、吊装方法及要点 35 3.8.4、吊索 36 3.8.4.1、设计原理及计算 36 3.8.4.1.1、缆索方案选择 36 3.8.4.1.2、缆索吊机计算 37 3.8.4.1.2.1、主索计算 37 3.8.4.1.2.2、起重索计算 39 3.8.4.1.2.3、牵引索计算 40 3.8.4.1.2.4、结索计算 41 3.8.4.1.2.5、缆风索力计算 41 3.8.4.1.2.6 、支柱基础反力 43 3.8.4.1.2.7 、重力式锚碇稳定性验算 43 3.8.4.1.2.3 、缆索设备检查及检查方法 44 3.8.4.2、吊施工观测 46 3.8.4.2.1、主索垂度观测 46 3.8.4.2.2 、塔顶及锚碇位移观测 46 3.8.4.2.3 、拱肋中线观测 46 3.8.4.2.4 、拱肋高程观测 46 3.8.4.3 、设置缆风时注意的问题 47 3.8.4.4、拱肋合拢后，松索过程中必须注意事项 48 4、模型上所开展的实验 48 4.1、应变测量 48 4.1.1、实验分析 48 4.1.2、传感器的选择与防护 49 4.1.3、灵敏系数和温度补偿 50 4.1.4、导线电阻值修正 50 4.1.5、高低温长期应变监测规 51 4.1.5.1、技术领域 51 4.1.5.2、技术背景 51 4.1.5.3 、主要功能 52 4.1.5.4、具体实施方案 53 4.2 、拱肋线形监测与控制 55 4.2.1、线形测量 55 4.2.1.1、监测方法 56 4.2.1.2、钢管拱肋的线形监测 57 4.2.1.2.1、　拱轴线的监测 57 4.2.1.2.2、　拱肋标高的监测 58 4.2.1.3、　线形监测的精度估计 59 4.2.1.3.1、　拱轴线监测精度估计 60 4.2.2、线型控制 60 4.2.2.1 扣索伸长量与拱肋位移 60 4.2.2.2、扣索动态调整法 63 4.3、扣索索力监测 65 4.3.1、基本原理 65 4.3.2、扣索内办测量中的有关问题 67 4.3.2.1、激励方式的选取 67 4.3.2.2、传感器安装位置的确定 68 4.3.2.3、弯曲刚度的影响 68 4.3.2.4、附加质量的影响 69 4.3.2.5、温度的影响 70 4.4、成桥静动载试验 70 4.4.1、概述 70 4.4.2、实验任务 71 4.4.3、实验内容及加载工况 72 4.4.3.1、静载实验 73 4.4.3.1.1、位移测试 73 4.4.3.1.2、应力测试 73 4.4.3.2、成桥动载实验 78 4.4.3.2.1、行车实验 79 4.4.3.2.2、跳