V型刚构连续梁组合拱桥吊杆张拉过程仿真分析研究

7 8 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 6 月第 6 期 V 型刚构连续梁组合拱桥 吊杆张拉过程 仿真分析研究 李子奇 樊燕燕 白家风z 1 兰州交通大学土木工程学院 甘肃兰州 7 3 0 0 7 0 2 兰州交大工程咨询有限责任公司 甘肃兰州7 3 0 0 7 0 摘 要 V型刚构连 续梁组合钢 管混凝 土拱桥是 一种 内外 超静定结 构 施工 过程复杂 随着施工 过程结构不 断的发 生着体 系转 换 吊杆张拉过程也直接影响吊杆的最终成桥索力和结构的成桥受力状态 通过对年楚河特大桥主桥v 型刚构加拱组合结构吊 杆施工过程有限元仿真模拟计算 研究了该桥吊杆采用一级张拉和多级张拉对结构变形 受力的影响 考虑该桥的实际情况提 出针对该桥的吊杆张拉施工过程 关键词 V 型 刚构连续 钢管混凝 土拱桥 吊杆张拉 一级 张拉 多级张拉 中 图分 类号 U 4 4 8 2 2 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 9 7 7 1 6 2 0 1 4 0 6 0 0 7 8 0 3 0 引言 V 型刚构连续 梁组合拱桥具有造型活泼 美 观 富有动感 的特点 桥梁景观效果较好 结构兼 具有梁桥和拱桥的特点 梁拱组合结构有效的提 高 了桥梁 的跨越能力 已成为 目前 比较流行 的一 种桥 型 V 型刚构连续 梁组合 拱桥结构 的拱结 构一般采用钢管混凝土系杆拱 主要 由钢管混凝 土主拱肋 预应力混凝土连续梁和 吊杆三部分组 成 主梁弹性支撑于吊杆上 并通过吊杆传递给 主 拱肋 主拱肋 主要 承压 产生 向外 的水 平 推 力 此推力可与预应力混凝 土主梁 内预应力来达 到平衡 形成 自平衡体 系 2 J 拱肋 主梁 和 吊杆 之间相互制约 依存关系 各部件在施工过程中 相 互影 响 因 此 在 设计 和施 工 中须 综合 各 因 素 使 拱桥受 力达到最佳 在桥 梁施工过程 中 系杆 的张拉过程和张拉力控制直接 影响 吊杆的成 桥索力合理性 吊杆在使用荷载作用下是一根轴心受拉构 件 可用预应 力高强钢丝 束或钢 绞线作为 吊杆 这种 吊杆不能受压只承受拉力 一般称 之为柔性 吊杆 吊杆张拉施 工程序是较为麻烦 的 其施工 控制也是 比较困难 的 因为柔性 吊杆 的预应 力施 工对于由拱肋 系杆及 吊杆组装而成的组合结构 的内力及变形有着 很大的影 响 吊杆力 张拉 如果 采取分批多级的方 法 即随着结构荷载 的不断增 收稿 时间 2 0 1 4 0 3 0 6 作者简介 李子奇 1 9 7 4 一 男 内蒙古武川人 副教授 从 事桥梁与隧道结构抗震及减隔振 大跨度桥梁结构施工控 制及受 力分析研 究工作 加 多次分阶段 张拉 吊杆钢束 最后 达到设计 张 拉力 同时不同的张拉次序也对结构产 生显 著的 影响 3 1 这样势必 加大施工难 度及周期 给 内力 及变形控制带来一定难度 而且 由于吊杆钢束 反 复多次张拉 对最终 吊杆力大小控制有更 高的要 求l 4 如果 采用 分批 一级 张拉 到设 计力 的方法 可以大大的缩短张拉周期 而且也减少 吊杆力 的 控制工作 可 以提 高最终成 桥索力控制 的精 度 但是 分批一级 张拉拱肋和主梁 的变形 和应力变化 要 大于分批 多级张拉 因此 在实 际工程 中应根 据现 场的条件 张拉设备及施 工工期等 因素 综 合考虑 吊杆的张拉施工 本文通过对年楚河特大桥主桥上部结构采用 6 0 m 1 4 8 m 6 0 m V 形 刚构加拱 组合结构 吊杆张 拉过程进行仿真模拟分析 确定了综合考虑现场 的条件 张拉设备及施工工期等 因素下 的该桥 的 实际张拉施工过程 1 工程概 况 年楚河特大桥主桥上部结构采用6 0 m 1 4 8 m 6 0 m V 形 刚构加拱组合结 构 拱肋 采用 1 8 次抛 物 线 计 算 跨 度 1 3 4 m 矢 高 3 9 3 m 矢 跨 比 1 3 4 拱肋横向间距7 6 m 拱肋采用变高度哑铃 型截面 两榀拱肋间共设7 道横撑 拱顶处一道 横撑为l 字形 其余六道为K 字形 横撑均为空钢 管组成的桁架结构 全桥 共设 1 3 对 吊杆 吊杆 采用双 吊杆形 式 中心间距均为8 m 每处 吊杆均 由双根7 3 丝 7 m m 的平行钢丝束组成 吊杆之间纵向间距6 0 c m 为 8 O 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 6 月第 6 期 表2 吊杆 张拉主梁 未拆 架前截面 变形 工过程要 比分两级张拉梁体最大的变形大0 8 m m 但两种工况下拱肋变形基本没有变化 2 在两种 张拉工况 下 采用 一级 张拉 的施 工过程要 比分两级张拉梁体最大的应力大0 6 M P a 但两种工况下拱肋应力基本没有变化 5结论 由上述的数值模拟计算分析结果来看 年楚 河特大桥 主桥6 0 m 1 4 8 m 6 0 m V形 刚构加拱组 合结构桥 吊杆在两种张拉施工工况预应力混凝 土 主梁 和钢 管 混凝 土拱 肋 的变形 和应 力都 偏 差较 小 主要是由于该桥的吊杆张拉力设计值较小 最大的张力设计力值7 吊杆为7 5 0 k N 同时预应 力混凝土主梁和钢管混凝 土拱肋 刚度较大 张 拉 某一 吊杆时对邻 近的 吊杆力 的影 响较小 可 以忽 表3 吊杆 张拉主梁未 拆架前截 面应 力 中跨梁 体最大 直力i MPa 1 吊杆 2 吊杆 3 吊杆 中跨 l 4处 4 吊杆 5 吊杆 6 吊杆 0 9 2 4 7 3 2 9 0 5 0 7 0 8 1 7 7 3 2 4 0 6 03 一 1 0 2 4 7 2 2 9 0 4 0 7 O 1 O 0 O O O 0 0 1 一O 1 7 样吊杆 中跨 1 2处 0 7 一 O 1 0 7 0 0 略不计 因此 该桥两种张拉工况都能满足结构 的受力要求 但综合考虑该桥的实际情况和工期 的要求 采用一级张拉到设计值的张拉方法进行 施工 参 考文献 1 刘兆丰 V 型刚构组合拱桥的梁格分析 J 科学技术与工程 2 0 1 2 1 2 3 1 8 4 6 5 8 4 6 8 2 尹 明 钢管 混凝 土 系杆拱 桥 吊杆施 工张 拉力 计算 J 公 路工 程 2 0 1 0 3 5 2 1 0 1 1 0 3 3 虞建成 叶政权 泰州大桥系杆拱预应力刚性 吊杆一次张拉模 型试 验研究 f J 1 公 路交通科 技 2 000 1 7 6 4 1 4 4 4 楚海建 何结兵 顾爱军 等 系杆拱桥吊杆一次张拉方案的优 化设计 J 华东公路 2 002 1 3 4 1 4 6 4 8 5 15 肖艳斌 V型刚构连续梁组合拱桥施工过程结构受力分析 J 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 1 0 6 9 7 1 上接 第 6 0页 砂路基的压实度比传统路基压实度低有关 对于 特殊性病害 其发生的可能性较小 且主要属于次 生病害 参考 文献 1 王国林 于永宏 用粉质细砂土 风积砂 填筑高速公路路基 J 辽宁交通科 技 1 9 9 7 2 0 6 1 1 1 3 2 李飨民 全断面填砂路基施工技术研究 D 成都 西南交通大 学 2 007 3 姚松 柏 崇 明岛接线