三塔斜拉桥初拉力误差的影响分析

林远池 杨 帅

(1.华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640； 2.广州市高速公路有限公司，广东 广州 510288)



三塔斜拉桥初拉力误差的影响分析

林远池1杨 帅2

(1.华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640； 2.广州市高速公路有限公司，广东 广州 510288)

以江海直达航道桥为工程实例，采用Midas Civil有限元软件，建立了全桥有限元模型，分析了初拉力误差对成桥线形及索力的影响，识别出了初拉力的影响敏感位置，便于更好地进行施工监控。

三塔斜拉桥，初拉力，线形，索力

0 引言

多塔斜拉桥造型美观，跨度大，实际应用越来越多。但多塔斜拉桥的结构体系复杂，施工工序多，体系变化多，要求控制的精度和质量高[1]，这对施工控制提出了很大的挑战。施工控制过程中，识别出敏感性参数对施工控制非常重要，其中初拉力误差对成桥线形和索力有较大的影响，需要重点考虑[2]。由于张拉设备、索力测量方法、材料参数等引起的误差，使得初拉力存在一定误差。

本文以江海直达航道桥为工程实例，建立全桥有限元模型，分析在不同初拉力误差条件下，成桥线形和索力的变化值，识别出初拉力的影响敏感位置。

1 工程概述

港珠澳大桥连接香港、珠海、澳门，是桥、岛、隧连接的跨海大桥，其中有三座斜拉桥，包括青州航道桥、江海直达航道桥和九洲航道桥。本文以江海直达航道桥为工程实例，进行初拉力误差影响分析。江海直达航道桥是一座三塔钢箱梁斜拉桥，全长994 m，跨径布置为(110+129+258+258+129+110)m，共7×2×3=42根索，全桥共75个梁段。左侧塔采用大节段吊装之后再拉索的施工方案，中间塔和右侧塔采用预制悬拼的施工方案。图1为江海直达航道桥立面图。

2 工程实例计算分析

2.1 模型建立

利用Midas Civil有限元软件建立江海直达航道桥全桥有限

元模型，主梁和塔采用梁单元模拟，斜拉索采用桁架单元模拟。全桥1 764个节点，1 608个单元。如图2所示为江海直达航道桥的结构离散图。

2.2 实例计算分析

利用建立的有限元全桥模型，计算初拉力误差分别取±1%，±3%和±5%时，成桥线形及索力的变化情况，分析初拉力误差产生的影响。

图3为六种初拉力误差条件对成桥主梁线形的影响，图4～图9为六种初拉力误差条件对成桥索力的影响。

分析图3可以看出，初拉力增加和减少对成主梁桥线形的影响是有区域性的，并且影响比较大。对于中跨的影响远大于对次边跨的影响，最敏感位置位于中跨的合龙段附近。对无索区的影响很小。

具体变化为：当初拉力增加1%时，最大竖向位移变化量为12.2 mm；当初拉力减少1%时，最大竖向位移变化量为-12.2 mm；当初拉力增加3%时，最大竖向位移变化量为36.5 mm；当初拉力减少3%时，最大竖向位移变化量为-36.6 mm；当初拉力增加5%时，最大竖向位移变化量为60.1 mm；当初拉力减少5%时，最大竖向位移变化量为-60.1 mm。最大变化位置在中跨合龙段附近，引近，引起的误差较大，对于江海直达航道桥线形控制的高精度要求，在张拉的时候，施工单位和监控单位要及时测量调整，以免造成误差的累积，对以后的合龙和成桥的线形产生控制质量和精度的难度。

江海直达航道桥为一次拉索，故初拉力直接影响了成桥索力，分析图4～图9得到：当初拉力增大时，索塔附近的索力减小，远离塔的索力增大；当初拉力减少时，索塔附近的索力增大，远离塔的索力减小。由于左侧塔两边主梁施工方案的不同，左侧索塔区附近的变化量与中塔和右侧塔的初拉力变化量存在差异。

分析成桥索力的变化得到：当初拉力增加1%时，索力变化值最大为101.96 kN，最大变化率为1%；初拉力减少1%时，索力变化值最大为-101.95 kN，最大变化率为-1%；初拉力增加3%时，索力变化值最大为305.89 kN，最大变化率为3%；初拉力减少3%时，索力变化值最大为-305.55 kN，最大变化率为-3%；初拉力增加5%时，索力变化值最大为510.35 kN，最大变化率为5%；初

拉力减少5%时，索力变化值最大为-509.02 kN，最大变化率为-5%。变化值最大为右侧塔7号索位置。

3 结语

根据以上初拉力误差对成桥线形及索力的影响分析，可以得出以下结论：

1)初拉力误差对成桥线形及索力影响较大，应采取措施尽量减小。

2)初拉力误差影响有区域性，跨中成桥线形及索力对初拉力的误差较为敏感，斜拉索张拉和调索时要特别注意对跨中线形的控制。

3)不同的施工方案对初拉力误差的敏感性不同，大节段吊装再拉索的施工方案在塔区附近的索力变化值比小节段预制悬拼的施工方案的变化值要小，而且施工周期短，可以为以后同类型施工方案提供参考。

[1] 王学伟，卜一之，祝 兵，等.六塔斜拉桥主梁制造阶段参数敏感性研究[J].公路交通科技，2015，32(1)：76-82.

[2] 翟世鸿，张照霞.国内超大跨度钢斜拉桥上部结构施工控制探讨[J].中外公路，2006，26(1)：108-112.

[3] 杨 帅.三塔钢箱梁斜拉桥施工控制关键技术及其参数敏感性研究[D].广州:华南理工大学，2014.

[4] 黄 灿，卜一之，翁方文.多塔斜拉桥几何控制法的参数敏感性分析[J].中外公路，2013，33(5)：108-112.

[5] 苏 成,范学明.斜拉桥施工控制参数灵敏度与可靠度分析[J].土木工程学报，2005，38(10)：81-87.

Effect analysis of the initial tension error on cable-stayed bridge with three pylon

Lin Yuanchi1Yang Shuai2

(1.SchoolofCivilEngineeringandTransportation,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China；

2.GuangzhouExpresswayCo.,Ltd,Guangzhou510288,China)

Based on Jianghai direct ship channel bridge, establish the finite element model of the bridge by Midas Civil finite element software, analyze the effect of initial tension error on the final alignment and cable force of the bridge, and identify the sensitive position, which is convenient for the construction monitoring and control.

cable-stayed bridge with three pylon, initial tension, alignment, cable force

1009-6825(2016)27-0160-02

2016-07-13

林远池(1991- )，男，在读硕士； 杨 帅(1989- )，男，助理工程师

U448.27

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