非對稱外傾式鋼拱橋吊桿索力施工技術

朱仕耀

(華南理工大學土木與交通學院 廣東 廣州 510640)

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非對稱外傾式鋼拱橋吊桿索力施工技術

朱仕耀

(華南理工大學土木與交通學院 廣東 廣州 510640)

在高空胎架原位拼裝施工工藝下，吊桿張拉與調整難度大，基于監測測試數據與FEM理論值的對比，保證數值模型與實橋匹配，調整索力達到設計的合理成橋狀態。

索力；外傾式拱肋；施工監控

異型拱橋[1]對先進、高效、精準的施工方法要求愈高，對施工監控的理論分析、過程控制要求也愈嚴格?；谟邢拊治?，通過索力仿真計算，實施有效的監控與分析，完成符合設計要求的成橋狀態。

一、工程概況

本橋橋型采用外傾式非對稱吊桿拱橋結構，梁部為鋼箱梁。左側拱肋名義跨徑為75.5+155.5=231米，右側拱肋名義跨徑為55.5+175.5=231米，形成空間非對稱結構全橋共設44根吊桿，間距為6m，其中左側拱肋設置20根，右側拱肋設置24根。

二、施工仿真

采用有限元軟件進行模型建立與分析。鋼箱梁、拱肋使用梁單元模擬，吊桿、系桿采用僅受拉桁架單元模擬。全橋空間桿系模型共有1316個節點，1266個單元，92個施工階段。拱腳截面替換為換算截面，以擬合拱腳灌注混凝土后的力學特性。主拱拱腳在合攏后灌入微膨脹混凝土，全橋剛度分布發生變化，正確的剛度模擬對拱肋變形預測起到重要作用，通過組合截面及換算截面對截面特性的變化準確模擬。箱梁施工過程由于施工工期緊張，考慮多段節段焊接時對梁端里程的影響，計算焊縫收縮引起的箱梁梁端里程的變化量。吊桿張拉階段，每一根吊桿的張拉對其余吊桿均產生不同程度的影響[2]，在有限元分析過程中，考慮每根吊桿的相互影響值，計算影響矩陣，以實際施工實測數據修正影響參數。

三、結果與分析

建立有限元模型模擬施工階段，計算得到不同張拉工況下，各吊桿索力的損失量與增量。通過數值處理，確定吊桿張拉順序。根據目標索力以及張拉順序，計算各施工階段的張拉控制力。利用有限元模型模擬施工階段獲取每一個張拉工況影響值，在模型足夠精確的條件下，理論上是可行的。但模型的精細更新還需要進行成熟的理論，大量的、精細的工作支持。同時，現場施工、張拉的不確定性也增加了仿真模擬的不確定性。吊桿二次調索過程中，距離較近的吊桿存在相互影響。建立有限元模型模擬施工階段，計算得到不同張拉工況下，各吊桿索力的損失量與增量。圖1表示完成二次調索后得到的索力分布情況。可以看出，基本上大部分吊桿維持在500kN，左右拱吊桿幾何布置以及索力同時不對稱分布，適應橋型結構的不對稱性。

圖1 全橋吊桿索力分布

四、結論

本文基于有限元模擬，計算二次調索階段吊桿的相互影響值，結合實測數值修正，通過反復調索達到目標索力。但調索次數增加，需要優化，進一步工作需要有效考慮大變形、非線性以及施工參數不確定的影響，提高數值計算指導索力精確調整的效率。完成二次調索后，全橋線形平順、應力分布也反映出結構的非對稱性，索力的非對稱分布也適應了全橋結構的內力重分布。

[1]倪立群,林英,任淑琰.橋型設計探索_中承式蝶形雙曲拱橋[J].世界橋梁, 2006,4:7-9, 14.

[2]羅慧苓.蝴蝶拱橋發展概況與設計參數分析[J].福建建筑, 2016, 1:91-94.

朱仕耀(1992-)，男，漢族，海南人，碩士，華南理工大學，橋梁與隧道。