基于Midas大跨度钢箱拱桥吊杆索力控制分析

2021-04-09严亮

运输经理世界 2021年8期

严亮

（华设设计集团股份有限公司，江苏南京210014）

1 工程概况

乌兰木伦河3号桥为中承式复式拱桥，跨径布置为5+78+192+68+5=348m，桥梁主体结构包括主拱、副拱、主梁、桥墩、桥台等，主拱、副拱、主梁均采用钢结构，桥墩、桥台采用混凝土结构。主拱为外倾结构，外倾73o，副拱为内倾结构，内倾45o，主梁为三跨连续体系，钢箱梁主箱式部分为双主梁形式，单侧主梁采用单箱单室结构，两箱室之间顶板连通，并在底板下设置联系横梁。主拱与主梁间设置17对吊杆，主拱与副拱间设置6对吊杆。桥梁施工流程如下：

上部结构施工主要包括钢箱梁、钢箱拱肋、吊杆和悬挑人行道安装。钢箱梁、钢箱拱肋安装采用支架法施工，待钢箱梁和主、副拱安装完成后，再安装吊杆。先张拉主拱与副拱之间的吊杆，拆除副拱支架，再张拉主拱与主梁之间的吊杆，拆除主拱支架，再拆除主梁支架，最后吊装悬挑人行道。主拱支架如图1所示。

图1 钢箱拱安装支架立面布置图

2 施工仿真计算分析

2.1 计算分析模型

采用大型通用有限元软件Midas/Civil建立大桥上部结构施工过程仿真计算分析模型，主梁根据其截面形式采用双主梁、横向通过横隔板连接模拟计算，主梁、横隔板、主拱和副拱均采用梁单元，吊杆采用只受拉单元，二期恒载以均布荷载施加考虑，主拱支架计算分析时采用两种计算模型：主拱支架采用节点约束代替主拱支架，如图2所示；建立主拱支架，如图3所示[1]。

图2 模型1—主拱支架采用节点约束代替主拱支架

图3 模型2—建立主拱支架

2.2 理论计算对比分析

两种模型计算得到的成桥索力值与设计成桥索力值的偏差对比见表1。由计算结果可知：主拱支架采用节点弹性支撑代替主拱支架计算得到的成桥索力值与设计成桥索力偏差在-15.3%～21.4%范围；建立主拱支架计算得到的成桥索力值与设计成桥索力偏差值在-14.8%～10.9%范围[2]。

表1 主拱与主梁间吊杆索力计算分析

2.3 实测结果分析

2.3.1 主拱变形分析

钢主拱在吊杆张拉后，实测变形与理论变形对比见表2。由钢主拱变形监测结果可知：钢主拱实测变形值更接近模型1的理论计算结果。

表2 主吊杆张拉完成后钢主拱变形监测结果

2.3.2 吊杆索力分析

索力测试采用振动频率法，实测吊杆索的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力，最终成桥状态下吊杆实测索力见表3。由吊杆监测结果可知：吊杆成桥实测索力分布均匀，与模型1计算成桥索力对比只有LZ02、LZ03、LZ15、LZ16这四根较短的吊杆索力偏差较大，超出10%；与模型2计算成桥索力对比，吊杆普遍索力偏差较大，超出10%。