巫山新龍門大橋主拱圈施工關(guān)鍵技術(shù)
2017-04-10
1.巫山新龍門大橋扣索索力計(jì)算方法
本項(xiàng)目施工控制技術(shù)引入最優(yōu)化的計(jì)算理論到扣索索力的計(jì)算過程，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間有限元分析的基礎(chǔ)上，以拱肋各標(biāo)高控制點(diǎn)高程偏差的平方和最小為優(yōu)化目標(biāo)，以扣索索力作為設(shè)計(jì)變量，通過約束扣索的最大索力值、單個(gè)控制點(diǎn)的標(biāo)高偏差及內(nèi)力控制截面的最大應(yīng)力值，來建立求解索力和預(yù)抬值調(diào)整量的優(yōu)化模型，經(jīng)迭代優(yōu)化得到的索力和預(yù)抬值既能控制線形，又可兼顧結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀況。最后基于通用有限元軟件的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化功能，計(jì)算新龍門大橋拱肋吊裝懸拼中的索力和預(yù)抬值。計(jì)算結(jié)果與實(shí)際驗(yàn)證表明該方法具有計(jì)算精度高的優(yōu)點(diǎn)，與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合良好。
2.新龍門大橋工程實(shí)例分析
巫山新龍門大橋主橋?yàn)橛?jì)算跨徑240m的中承式鋼管混凝土拱橋。主拱圈由四片八肢鋼管拱構(gòu)成兩個(gè)桁架拱肋，為等截面懸鏈線無鉸拱。計(jì)算跨徑240m，矢跨比1/5，拱軸系數(shù)m=1.5。拱肋安裝采用無支架纜索吊裝施工法，鋼管拱肋節(jié)段劃分按吊裝重量控制，從拱腳至拱頂分為6個(gè)節(jié)段，主拱肋吊裝共分26個(gè)施工階段、11道橫撐及2到肋間鋼橫梁，全橋鋼結(jié)構(gòu)重量為1743噸，最大吊重為60.7噸。
新龍門大橋扣索索力計(jì)算采用ANSYSll.0有限元程序，利用APDL進(jìn)行二次開發(fā)，編寫了新龍門大橋施工控制與結(jié)構(gòu)分析程序，充分利用了ANSYS可靠的求解器和便利的編程功能。
新龍門大橋主拱圈節(jié)段安裝采用無支架纜索吊裝施工，扣索索力和預(yù)抬值的計(jì)算時(shí)施工控制中最為重要的兩個(gè)參數(shù)。利用ANSYS生死單元技術(shù)模擬施工過程，全橋拱26節(jié)段（左右各單肋6節(jié)段和一個(gè)單肋合龍段），有限元計(jì)算中采用半幅激活到最大懸臂節(jié)段，拱片最后激活1/2合龍段，在懸臂處施加對(duì)稱約束，殺死扣索單元，模擬索松成拱。圖2所示為全橋拱肋安裝模型。
3.扣索索力與預(yù)抬量施工控制措施
為減少扣索在節(jié)段安裝過程的調(diào)整次數(shù)，加快施工進(jìn)度，拱肋安裝決定采用定長扣索法施工。
定長扣索施工方法是在扣索張拉到某個(gè)控制狀態(tài)（節(jié)段安裝時(shí)的扣索控制張拉力和節(jié)段控制標(biāo)高）后，在后續(xù)的拱肋節(jié)段安裝中不再調(diào)整扣索索力，通過預(yù)先設(shè)置預(yù)抬高量，利用扣索索力增量引起的彈性伸長實(shí)現(xiàn)節(jié)段標(biāo)高的調(diào)整，使拱肋合攏時(shí)，節(jié)段標(biāo)高符合設(shè)計(jì)軸線。
4.結(jié)論
ANsYs優(yōu)化法應(yīng)用結(jié)果表明，以拱肋各標(biāo)高控制點(diǎn)高程偏差的平方和最小為優(yōu)化目標(biāo)的分肋安裝索力計(jì)算方法模擬，拱肋松索成拱后拱肋線形與主拱一次落架線形吻合良好、該方法概念計(jì)算出的結(jié)果穩(wěn)定、誤差較小，通用性良好等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用了AN-SYS的生死單元技術(shù)，能較好地模擬拱橋纜索吊裝施工的過程計(jì)算分析。此方法能夠準(zhǔn)確計(jì)算大跨度、多節(jié)段、多肋拱橋主拱施工中索力與預(yù)抬量值。
兩種方法結(jié)合使用突出了施工簡(jiǎn)便、操作容易、節(jié)段安裝過程不需調(diào)整索力等優(yōu)點(diǎn)，在本項(xiàng)目經(jīng)實(shí)踐是成功的，在相鄰跨徑的鋼管拱橋施工中有一定的參考價(jià)值。
