大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂浇筑施工关键技术

1、大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣 挂法悬臂浇筑施工关键技术大跨度钢筋混凝土拱桥斜拉扣挂法悬臂浇筑施工关键技术 尹洪明郭军肖霆（中交一公局四公司广西南宁530000 ）摘要：钢筋混凝土拱桥悬臂施工法分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法两大类。悬臂浇筑法主要采用挂篮悬臂浇筑施工，根据国内外目前的工艺技术又可以分为采用塔架斜拉扣挂法和悬臂桁架浇筑法。而悬臂浇筑法施工的拱桥在国内日前仅建成 3座，都采用塔架斜拉扣挂法施工，且因为施工情况又存在不同，技术理论不够完善，整体还处在起步阶段，为进一步完善悬臂浇筑拱桥的施工技术，本文以在建的马蹄河特大桥为背景，谈论大跨度塔架斜拉扣挂法悬臂浇筑拱桥的关键施工技术控制。关键词：悬

2、臂浇筑 斜拉扣挂 箱拱 挂篮 索力优化 施工技术0前言拱桥是一种以受压为主的结构，受力合理， 外形美观，是我国公路上广泛采用的一种桥梁 体系。随着钢筋混凝土的出现，拱桥的施工技术 得到提升，跨越能力增大，大跨度混凝土箱拱造 价低廉、施工方便、养护简单，在我国适合贵州、 广西、云南等多山地区。制约混凝土箱拱跨度的 一个重要因素是施工方法，拱桥的施工方法一般 有缆索吊装法、劲性骨架法、转体施工法、悬臂 施工法、悬臂施工与劲性骨架组合法等。小跨度 箱拱可以采用支架施工或分多个节段吊装，随着跨度增大，山区沟谷多，环境条件限制，提出采 用的悬臂施工法更能适应山区拱桥发展。悬臂法分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法

3、，我国钢筋混凝土拱桥发展在20世纪70年代得到提 升，伴随无支架缆索吊装技术的成熟和设计方法 进步，才逐渐出现了大跨度的钢筋混凝土悬臂拼 装拱桥。90年代后先后建造了跨度最大的中承 式钢筋混凝土广西邕林邕江大桥(312叫1996年)和世界第一跨的钢管混凝土劲性骨架钢筋混凝土拱桥重庆万州长江大桥(420m, 1997年)。然而，随着时间发展，国家对工程质量、技术要求更高，悬臂拼装法需要足 够大的预制空间和吊装能力，且成拱后拱圈接头 多，整体性不高，在进几年开始推广挂篮悬臂浇 筑施工的钢筋混凝土拱桥，由于主拱圈采用挂蓝 浇筑一次成形、无需分环、工艺简单、整体性好、 施工中横向稳定和抗风性能好、运营

4、阶段养护费 用低、耐久性好的特点。而在国外，20世纪60年代就开始采用悬臂 浇筑施工拱桥，目前施工技术已经比较成熟，最 大跨径由德国2000年建造的WildeGera桥，跨 径252m,我国建成挂篮悬浇拱桥仅有三座，2007 年净跨1501n的白沙沟1#大桥、2009年净跨182m 的新密地大桥,2010年净跨165m的木蓬特大桥,以及在建净跨180m的马蹄河特大桥，且都 采用斜拉扣挂悬臂浇筑施工。1工程简介马蹄河特大桥位于贵州省德江县境内，是沿 河至德江高速公路建设的重点工程，该桥为上承 式钢筋混凝土空腹箱型拱桥，桥跨布置为2 x30m谦+180m跨+2X 30m预制T梁，主跨桥面 板为15

5、X13m空心板，全桥长327.595m,分左、 右幅。主桥为钢筋混凝土箱形拱桥，净跨径1803 净矢高32mV争矢跨比1/5.625，拱轴系数1.756, 为等高截面悬链线拱，拱圈截面为单箱双室，横 向宽7.5m,高3.3m,整个拱箱分29个节段施工， 其中两岸各设一个拱脚现浇段，采用“斜拉支架 法”施工，拱顶设一个吊架浇筑合拢段，拱圈2-14#节段采用挂篮进行浇筑，其中2#节段长度 最长，为7.579m, 3#节段重量最大，为221.5t。 设计荷载公路I级，主桥抗震烈度按7度设防， 桥型立面布置图如图1所示。图1马蹄河特大桥桥型立面布置图（尺寸单位： cm）2塔架斜拉扣挂悬臂浇筑法马蹄河特

6、大桥主拱圈采用挂篮悬臂浇筑施 工完成，根据拉索扣挂方式为塔架斜拉扣挂法， 区别于悬臂桁架浇筑法。塔架斜拉扣挂法是国外采用最早、最多的大 跨径钢筋混凝土拱桥无支架施工的方法。 此法的 施工要点是：在拱脚墩、台处安装临时的钢或钢 筋混凝土塔架，用斜拉索一端拉住拱圈节段， 另一端绕向台后并锚固在岩盘上，这样逐节向 河中悬臂施工，直至拱桥拱顶合龙，再进行拱上 立柱、桥面板施工。图2斜拉扣挂悬臂浇筑施工示意图悬臂桁架法,也称斜吊式悬浇法,此施工原理是：在施工过程中，主拱圈、拱上立柱和桥 面板等同时向跨中施工，并与临时斜拉索构成 变高度的悬臂桁架，此种方法每个循环工序都需 要完成拱圈、立柱、桥面板施工，工

7、序之间衔接 紧密，且桥面板的设计因保证具有抗拉强度高的 特点，如采用钢梁。对设计和施工都提出较高的 水平，在我国尚未施工先例。1明鼾拉素图3悬臂桁架法现浇拱桥施工示意图3施工控制概述桥梁施工控制特点是在施工过程中采用有 效的技术措施保证结构的安全和特征状态符合 设计要求，满足最终成桥状态。过程中采取动态 控制法，主要判别方式是通过监控量测进行分 析、修正，以此达到预想要求。4悬臂浇筑法拱桥关键技术控制马蹄河特大桥采用的是悬臂浇筑施工中的 斜拉扣挂法，施工控制的关键结构为挂篮、扣挂 系统、索力，主要涵概结构体的设计分析、运行 监测控制。和普h,图4马蹄河特大桥挂篮悬浇施工简图4.11#节段斜拉支

8、架法拱圈第一节段拱圈长10.284m,宽7.5m,高 3.3m,单箱双室结构，采用C50混凝土，方量为 155.9m3,重量为405.4t。根据现场测量的实际 情况，2#拱座边缘靠近悬崖边线，3期座左幅边 缘离基座边缘最小距离为0.5m,最大距离为 5.9m,不能满足现浇段8m宽度的要求，故不能 采用常规的落地支架施工。分别从施工成本、施工工期、施工速度及难 易程度等进行了比较，推荐采用斜拉支架（墩柱 作为斜拉塔柱），即第四种方案，支架比选方案 见下表：表1现浇段支架比选方案序号支架类型优点缺点结论1落地支架（钢管支架或满堂支架）工艺成熟，施工简单；支架施 工速度块；安全性高；支架成本较低；支

9、架沉降可控；可与 墩柱同时开始施工，节约工期对地基承载力要求较高，受地 形条件限制，无法搭设落地支 架；不可用2悬臂支架（在拱座上预埋型钢支架，靠支架本身刚度作为支撑）结构简单，支架施工速度快；可与墩柱同时开始施工， 节约工期；型钢刚度要求高，钢材用量多；变形较大；安全性较低；不可用3斜拉支架（在拱座上安装钢 管，在钢管中灌注 混凝土，形成塔柱， 采用钢绞线作为斜 拉索将支架锚固于 钢管上，形成斜拉 支架）可与墩柱同时开始施工， 节约工期；钢管混凝土塔柱工艺成熟，施工简单，施工速度快；钢管混凝土塔柱不可回收，拆 除困难；成本高；塔柱上锚固 点设置复杂，且变形较大，安 全性不高；可用4斜拉支架（

10、利用墩柱作为斜 拉支架的塔柱，扣 索采用精扎螺纹钢 筋，反拉锚索采用 钢绞线锚固于承台 上）充分利用了现有结构物作为斜拉支架的塔柱（墩柱）和后 锚（承台）；墩柱作为塔柱， 刚度大，变形小，安全性高； 支架变形小，拱圈线性较好；墩柱内预埋件多，且预埋精度要求高；需要墩柱施工完成后，方可进行斜拉索的穿索，不能节约工期；推荐采用4.1.1支架的设计现浇段支架采用交界墩墩柱作塔柱，精轧螺 纹钢筋和钢绞线作拉索，形成简易“斜拉桥”的 方式进行悬浇，为保证墩柱的受力平衡，对墩柱 进行反拉，支架的设计施工必须考虑以下几个方面:、“斜拉支架”由拱脚处的三角托架和斜 拉扣锚索组成，斜拉支架必须承受1#节段拱圈碎

11、自重和施工荷载，以保证拱圈和拱座交接面不 出现裂缝。、“斜拉支架”的斜拉索锚固于交界墩上， 会对交界墩产生局部应力集中，同时扣索与锚索 受力的不平衡会引起墩顶偏位，因此，该支架方 案要求墩顶偏位不大于10mm ,墩底拉应力不大 于 1.83MPa。、1#节段混凝土浇筑过程中，斜拉支架的 斜拉索会逐渐伸长，加之三角托架的非弹性变 形，可能导致拱脚顶面出现裂缝。、对斜拉扣锚索的初拉力的确定，以及混 凝土浇筑过程中是否进行实时调整索力的问题， 这是控制托架标高和墩顶偏位的关键因素。针对以上问题，在设计上采取了以下措施：、采用三角托架+斜拉扣锚索形式组成“斜 拉支架”，三角支架选用双拼“ H'

12、型钢，并组合 成三角形，增加其刚度和稳定性，斜拉扣索选取 伸长率较小的高强度精扎螺纹钢筋，减小非弹性 变形；同时，在1#节段拱圈混凝土浇筑完成后，对拱脚处进行二次振捣，消除支架非弹性引起的 表面裂缝。、对斜拉扣锚索在墩柱上的锚固点位置， 埋设钢板，设置应力分散的楔形垫块，同时监控 墩顶偏位和墩底应力。、对于斜拉扣锚索初拉力的确定原则是保 证三角托架承受索力不变形，且墩柱承受水平力 尽量平衡的原则，采取有限元分析进行确定，详 见下一节支架验算；如果在混凝土浇筑过程中进 行索力调整，则施工非常繁琐且很难做到实时调 整，更容易引起斜拉索受力不均导致结构受力的 不明确，故采取一次张拉到位，混凝土浇筑过

13、程 中不调索的方式。斜拉支架如下图所示。图5斜拉支架立面图图6斜拉支架平面图图7斜拉支架扣锚索安装照片4.1.2支架验算采用有限元软件Midas/Civil建立拱圈现浇段斜拉支架模型。三角支架、横纵向分配梁和 交界墩用梁单元模拟，模板用板单模拟，扣锚索 用只受拉桁架单元模拟。主要检查支架的变形和 应力，墩柱的拉应力和偏位，扣锚索索力是否满 足规范要求。如表2所示的各计算工况进行分 析，计算结果如下。图8支架计算模型图及结果 表2斜拉支架计算工况序号计算工况工况说明1CS1自重2CS2扣锚索张拉（初张力 15t）3CS3现浇段混凝土浇筑完成通过midas/civil 计算）墩柱偏位、应力等 结果

14、如下表3所示：表3支架计算结果表序号名称计算最大值允许值1型钢支架竖向位移5.1mm11000/400=27.5mm2型钢支架应力72.9MPa140 MPa3I32工字钢应力66.1MPa140 MPa4交界墩墩柱偏位0.7mm （河心方向）10mm5交界墩墩底拉应力-0.74MPa （内侧）、-1.35MPa （外侧）1.83 MPa6扣锚索索力24.3t101t4.2悬浇拱桥挂篮4.2.1 悬浇拱桥挂篮的设计挂篮作为悬臂法施工的重要部分，其设计不 仅要考虑结构受力，因拱桥的挂篮不同于普通梁 桥的挂篮，普通梁桥的挂篮多数在坡度不大的桥 面上运行，拱桥的挂篮则要解决较大坡度上的浇 筑和行走问

15、题。所以挂篮结构形式选择将决定施 工效率的高低。马蹄河特大桥的挂篮采用下承式倒三角挂篮，与木蓬特大桥采用的挂篮结构形式形似， 但 又有所不同，在锚固形式和行走方法得到改进， 设计方案整体得到优化。图9马蹄河特大桥下承式倒三角挂篮挂篮的结构形式主要有平行弦、弓弦式、菱 形、三角形式、斜拉式等，不同的受力特点决定 不同的挂篮结构拓扑形式，通过拓扑优化设计分 析得到的受均布荷载悬臂梁的拓扑形状就是三 角形，对于斜拉式因刚度比较差，所以三角形的主桁结构是最优的选择。挂篮的承重形式按承重结构在混凝土上、下 分为上承式挂篮和下承式挂篮，其形式关系到挂 篮的重心高低，重心高低决定了挂篮的行走及工 作是否平稳

16、。三角形挂篮的支撑方式主要为上承 式，但上承式主要用于T型钢构桥、连续梁桥和 斜拉桥，对于拱圈结构，存在变角度机构复杂和 重心高影响移动等。经过比较采用主桁布置在拱 箱下部的下承式，重心底，实践证明了下承式挂 篮适合在在拱圈上的施工及行走。挂篮结构受力明确、传力直接，由于节段混 凝土重量大，承重结构避免常规挂腿受力，采用 锚固系统的精轧螺纹钢受力，挂腿仅在挂篮空载 时（挂篮行走）受力。锚固结构作用在已浇筑的 混凝土节段上，对于挂篮，相当于中支点作用。 考虑到拱圈弧形结构，锚固系统中的锚固箱体设 计为球较，解决了拱圈弧形角度对挂篮锚固结构 受力的影响。挂篮后支点为顶升千斤顶（行走时 为后滑轮），

17、可以调节挂篮倾角满足拱圈线型要 求。主要平衡由悬臂端节段重量对中支点产生的 弯矩作用。挂篮的行走形式采用连续千斤顶顶推履带小坦克，使挂篮沿拱圈爬行。连续千斤顶增加动 力、减少反力挡块的频繁转换，履带小坦克在轨 道上滚动前进，摩擦力小，速度快。4.2.2 悬浇拱桥挂篮的运行分析挂篮的运行状态主要为浇筑状态和行走状 态。浇筑状态为静轧螺纹钢受力，行走状态为挂 腿受力。挂篮浇筑施工控制变形、应力，行走控 制为效率分析。分别计算典型节段，工况 1:3 号节段（节段最重且长）碎方量85.2m3,节段重 量221.5t ,挂篮与水平夹角30.67° ;工况II : 13号节段（倾角小节段重）碎方

18、量 64.3m3,节 段重量167.1t ,挂篮与水平夹角3.36°。（1）基于ansys有限元的典型工况分析结果图10工况I混凝土作用下挂篮净位移云图图11工况I挂篮整体应力云图图12工况I挂篮整体位移云图图13工况I挂篮整体轴力云图表4有限元分析典型工况最大应力、应变分析因子最大位置工况I工况II最大应力主纵梁与立柱连接处121.4MPa111.46MPa最大变形混凝土箱梁端部对应的主纵梁位置27.53mm19.09mm(2)施工监控的典型工况分析结果应力监测点为挂篮左、右侧两主纵梁与立柱连接处，变形监测点为挂篮悬臂端左、中、右三 点，挂篮变形值=悬臂端浇筑前高程-悬臂端浇筑 后

19、高程-拱圈悬臂端自身沉降值。表5施工监控典型工况最大应力、应变分析因子监测点工况I工况II德江岸应力主纵梁与立柱连接处112.37MPa102.61MPa变形混凝土箱梁端部对应的主纵梁位置24.31mm12.84mm沿河岸应力主纵梁与立柱连接处114.22MPa106.72MPa变形混凝土箱梁端部对应的主纵梁位置25.02mm14.66mm(3)结论分析挂篮最大应力工况I时主纵梁与立柱连接 位置，(T max=114.22MPa<b=168Mpa。混凝土 浇筑完成后主桁最大变形工况 I时混凝土箱梁 端部对应的主纵梁位置，£ max=25.02<L/350=28.17mm挂

20、篮强度和变形均 满足要求。4.2.3 顶推式履带小坦克行走机构马蹄河特大桥到三挂篮行走形式上革新运 用了液压千斤顶+履带式小坦克组成的“顶推式 履带小坦克”行走机构，具有行走安全、速度快、 操作方便、节约人工的特点。行走系统主要由行 走轨道、履带式小坦克及液压千斤顶、后滑轮组 成。其作用是实现挂篮空载前移功能。行走原理：液压千斤顶两端设置前支座、后 支座，且前支座与挂篮上的履带小坦克连接， 后 支座通过销轴作用于轨道上。行走过程中，通过 销轴锁住千斤顶后支座，液压千斤顶顶推挂篮向 前滑行，每行走一个卡销的距离就锁住千斤顶前 支座即固定小坦克，通过行走千斤顶回油，把后 支座往前跟进一个行程再锁定

21、。如此反复操作， 完成行走的行走。图14挂篮行走系统模型图图15挂篮行走系统实图行走技术特点:(1)较W统挂篮在轨道上滑动(相比，履带 小坦克滚动行诲摩擦小，速度快。,(2)较传统精轧螺纹,牵引相卜，液压千 斤顶顶推作用，避免精轧螺或钢脆性断裂风险， 施工过程安全性高。(3)连续千斤顶的应用，减少了反力挡块 的频繁转换，简化了操作过程，人工投入小。(4)挂篮行走过程人工的操作少，只需油 泵控制和插销锁定，省去精轧螺纹钢反复安装、 调整。(5)顶推履带小坦克行走，相比精轧螺纹 钢牵引，作用力距离变短，挂篮不会左右偏移， 避免与拱圈刮擦，行走稳定、安全。结论分析：液压连续千斤顶”增加了挂篮的 动力

22、性能，减少反力挡块的频繁转换。“履带小 坦克”改变传统挂篮划船式滑动行走为履带滚动 行走，降低了行走的摩擦力。实践证明此种行走 技术具有行走安全、可靠、周期短、操作方便等 特点，适合挂篮在拱圈等坡度较大的桥面上行 走。4.3悬臂浇筑扣挂系统4.3.1 扣挂系统的设计扣挂系统中的重要组成部分为扣塔、预应力 扣锚索。扣塔是斜拉扣挂法中最明显的特征， 通 常在拱脚墩、台处安装临时的钢或钢筋混凝土塔 架，扣锚索斜挂在扣塔上，与斜拉桥施工形式相 似，但受力方面存在很大的区别。扣塔与扣锚索 都是临时结构，拱圈合拢后要拆除，在施工过程 中对拱圈的线性、内力影响较大，钢筋混凝土主 拱圈无预应力，混凝土拉应力控

23、制要求高，索力 的不合理或微调都有可能导致拱圈混凝土开裂， 从而对索力的控制和扣塔强度、刚度、整体稳定 性提出更高的要求。施工过程中扣塔将承受巨大的竖向力，稳定 分析时要计入扣塔模型，而且在施工中随时监控 其扣塔变形和扣塔应力，以防局部失稳。在满足 稳定性的前提下对结构的应力和变形进行双控。马蹄河特大桥扣塔安装在拱脚交界墩上。由 于受纵坡影响，两岸交界墩高度不一致，扣塔高 度也不一样，同时对扣锚索设计存在差异。沿河 岸扣塔高37ml德江岸扣塔高41m根据原设计 扣塔为混凝土钢管扣塔，单幅扣塔横向设置3排主钢管，纵向共2层的门式框架结构。主钢管及 部分横向连接钢管都需要灌注 C50混凝土，锚箱

24、设置3层，每层最多设置12个锚箱。考虑钢管 中需混凝土浇筑操作难度大、工期长、材料回收 率底等问题，将扣塔设计为空心钢管，采用同规 格尺寸的主钢管，高度相同，横向布置 4排，纵 向2层，并优化横向连接的门式框架结构。图17 （采用方案）空心钢管扣塔一二ir?r Tie'll1於第招IIhJA -卜卜narfanrrs3 _为Lkj*-*rw1AA3!£<1ssKJ一 uUOl/ N图16 （原方案）混凝土钢管扣塔马蹄河特大桥扣索和锚索均为预应力钢绞 线。为控制扣塔偏位，扣索与锚索分离，每半跨 分13对扣索和锚索，每束由10 24根不等的钢 绞线组成。扣索和锚索是扣挂系统

25、的重要组成部分，马蹄河特大桥的1#-3#扣锚索置于交界墩项, 4#-13#扣锚索索置于不同高度的钢管扣塔上。图18扣锚索整体布置图表七德江年扣锚索设置表表六沿河岸扣锚索设置表YHS- 24-YHM- 12-DJS-24- DJM-15-YHS YHS YHS YHS YHS YHSYHS18181520201824YHS- 24YHSooYHS 24YHS20YHS- 20-YHS10YHM YHM YHM YHM YHM YHM YHM YHM YHM YHM YHM1212U1015181522 oo_DJS- DJS- DJS- DJS- DJS- DJS- DJS-48-48->

26、45->48-20->48->24->DJS-24-oo2222YHM- 20YHM10DJS- DJS- DJS- DJS- DJS-222220->20->40->DJMDJMDJMDJM-15-DJM DJM DJM DJM DJM DJM DJM48-4>45-4>22->22->52->24->52->DJM-22-DJM40->4.3.2 扣塔的结构状态分析基于midas civil 空间杆系有限元分析，模 型中的单元包括混凝土交界墩、钢扣塔塔架、锚 索、扣索、混凝土拱圈，其中张拉锚梁、垫梁、

27、斜撑、平联截面按封闭截面计算。此处验算只例 出典型工况分析结果。F"« .'ja 'Jl； 4图19 midas civil空间杆系有限元分析模型图(1)扣塔典型工况变形结果ir叱一t KFL -HfEi IT1.7鹏门I .« 3 1 "»* A 口 I *J* | R-i.itd 40 J -MO k.行 TM *5<31 *-：彳 1Ml ild 川收川叽qjflf *KJ3口;：I .<*1/U。口”图20 8#节段悬浇施工扣塔纵向位移图mmmm4二口口”7计2121 9#扣锚索2张施工扣塔纵向位移图kTir

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29、m图25 9#扣锚索2张施工扣塔应力图（g rrrfr： .i -9 .4"mm图23 14#扣锚索1张施工扣塔纵向位移图（2）扣塔典型工况杆件应力结果图22 12#扣锚索2张施工扣塔纵向位移图d.ltri/fc *g 1iftftli 402 “«"i' ph "一:+Ji?3- jiULJUr皿飞1 口 <1 PCCT-Pe5&y htez :-1 0刊也| sm卜卞.，电，单t M|.-W*Dn4"i- IE.电6电。区L-P H|.|IUa->>aCi|d:np.；4-l r m4 L'JH-f

30、l ' J n r a -z: i-H-ut图27 14#扣锚索1张施工扣塔应力图(MPa(3)整体稳定性计算结果图28最大悬臂状态纵桥向一阶模态图29最大悬臂状态横桥向一阶模态图30最大悬臂状态纵桥向二阶模态图31最大悬臂状态横桥向二阶模态根据马蹄河特大桥拱圈悬浇施工全过程中 扣塔计算结果得到以下结论：1、施工过程控制扣锚索张拉程序和索力, 在拱圈各节段悬臂浇筑施工过程中，扣塔塔顶纵 桥向位移控制在30mmz内，满足设计文件要求。2、在拱圈各节段悬臂浇筑施工过程中，扣 塔各杆件受力均匀、合理，最大应力为 14#节段 扣锚索第一次张拉，106.72Mpav =175Mpa强度满足规范要

31、求。3、最不利工况下，拱圈最大悬臂状态的一 阶线弹性整体稳定安全系数为 27.5 ,满足规范 要求，因此在拱圈悬臂浇筑施工过程中， 扣塔整 体稳定性满足规范要求，具有一定安全储备。4.4扣锚索力优化采用悬臂法浇筑的混凝土拱圈中，扣索索力 不仅会影响拱圈线形，还会影响到已经浇筑的拱 圈截面应力，混凝土抗拉强度下，不能大幅度调 整扣索力来调整拱圈线形，否则会导致拱圈结构 拉应力过大而开裂。索力计算必须满足施工阶段 线型合理及内力安全前提下，使得拱圈在成桥后 逼近预期线型和最佳受力状态。挂篮悬臂浇筑拱 桥索力计算步骤有两步：（1）确定合理的成桥状 态，在此状态下，拱圈所承受的恒载和活载共同 作用下结

32、构内力、线型达到某一目标。（2）根据 施工过程计算索力，保证施工过程拱圈内力和线 型满足设计要求，且最终成桥状态逼近设计预 期。索力计算按不同理论方法有：数值法（零位 移法）、解析法（力矩平衡法、零弯矩法）和优 化算法（零阶优化法、一阶优化法）。目前常用 的是优化算法。马蹄河特大桥拱圈共29个节段，两个现浇 段和1个合拢段。基于ansys零阶优化模块，一 整个施工过程中的拱圈结构弯曲应变能为目标 函数，以扣索索力为变量，以施工过程中拱圈截 面最大应力状态为变量，进行悬浇拱斜拉扣挂法 索力优化。优化设计目的在于寻求满足所有指定 约束条件，而且能使得某一给定的目标趋于最小 值。通过优化得到最佳初始

33、张拉力和补张拉力。 由两岸索力值相差不大，此处仅例出单岸索力值 及预抬值。下表为混凝土节段重量和索力值、预 抬值。表8拱圈节段重量表类别1234567C50 (m3155.982.885.272.870.567.567.5重量（t）405.4215.3221.5189.3183.2175.5175.5类别891011121314C50 (m366.166.264.46563.864.344.6重量（t）171.7172167.4168.9165.8167.1116表9半幅拱圈索力初始张拉值及预抬值节段预抬值（mm）索工况张拉值（kN）索工况张拉值（kN）1#节段201#扣索初张拉力13901#

34、锚索初张拉力7702#节段142#扣索初张拉力9352#锚索初张拉力7202#扣索补张拉12142#锚索补张拉9463#节段383#扣索初张拉力7923#锚索初张拉力7523#扣索补张拉10413#锚索补张拉9704#节段614#于口宗仞在拉力7044#钿案初张拉力5284#扣索补张拉8954#锚索补张拉6565#节段1005#扣索初张拉力6005#锚索初张拉力535松1#扣索0松1#锚索05#扣索补张拉9955#锚索补张拉8756#节段1376#扣索初张拉力7896#锚索初张拉力785松3#扣索力一半520.5松3嫌苗索索力一半4856#扣索补张拉12126#锚索补张拉12007#节段181

35、7#扣索初张拉力7207#锚索初张拉力790松3#扣索0松3#锚索07#扣索补张拉9507#锚索补张拉10328#节段2158#扣索初张拉力9008#锚索初张拉力8808#扣索补张拉10708#锚索补张拉10259#节段2429#扣索初张拉力9909#锚索初张拉力10009#扣索补张拉12289#锚索补张拉141110#节段28210#扣索初张拉力104310#锚索初张拉力1011松5#扣索0松5#锚索010#扣索补张拉132310#锚索补张拉115911#节段30611#扣索初张拉力123711#锚索初张拉力134711#扣索补张拉137711#锚索补张拉142512#节段33312#扣索初张拉力119512#锚索初张拉力1386松7#扣索0松7#锚索012#扣索补张拉151912#锚索补张拉176513#节段34313#扣索初张拉力139413#锚索初张拉力152713#扣索补张拉158713#锚索补张拉158914#节段36514#扣索初张拉力70814#锚索初张拉力907索力为大气温度为15c时的张拉力。张 拉时温度较15C每增加1 °C,索力需较少2.8kN, 相反，张拉温度较15c每降低1C,张拉索力对 应增加2