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快速成桥的应急桥梁在救灾、军事以及城市改扩建工程等方面具有重要的运用价值,而现有的应急桥梁多以装配式桥型为主,构件分散化程度高,施工速度仍受制约。本文围绕开发一种新型快速可展式预应力钢桥展开研究。 本研究主要内容包括:⑴提出一类新型的可展式预应力钢桥方案。该方案以剪叉式杆件为基本可展单元,采用沿桥身纵向开合方式,实现快速展开的功能,同时结合实施预应力技术,提高整桥的承载能力。在荷载作用下,桥面板承受轴力以及弯矩的双重作用,预应力拉索可充分发挥钢材的抗拉能力。为充分体现快速成桥特点,桥面板与横梁采用特殊的插接形式,预应力索通过安装在桥身上的菱形千斤顶实现张拉。⑵以几何非线性理论为基础,详细分析了典型应用条件下可展式预应力钢桥的结构性能。首先,为控制桥面板自重,实现快速施工,分析了不同跨度桥面板力学性能,以此确定节间间距。然后,分析了桥梁在典型荷载条件作用下随结构高度、剪叉杆截面刚度及初拉力三个参数的影响规律:随着结构高度增大,跨中位移及剪叉杆应力线性减小,索力增大后减小;随着剪叉杆截面刚度增大,位移及索力减小,剪叉杆应力显著增大至峰值后缓慢减小;随着初拉力增大,剪叉杆应力呈先线性减小后线性增大趋势,位移随之线性减小,索力线性增大。最后分析确定了可展式预应力钢桥的关键参数,与同等条件321型钢桥相比,质量减轻23%。⑶采用特征值屈曲分析的方法,分析了屈曲系数随上述参数的变化规律。屈曲系数随结构高度增大而减小,随剪叉杆截面刚度增大而增大,随初拉力增大而线性减小。通过研究分析,验证了结构整体稳定性能良好。⑷分析了可展式预应力钢桥的开合方案、吊点位置、桥面板铺装顺序、预应力施加工艺等关键问题,提出符合快速施工要求的施工方法。本文提出的快速可展式预应力钢桥具有质轻、可展性好、储存运输方便、施工快速、重复使用率高的优点,具有较好的推广应用价值。