巫山新龍門大橋主拱圈施工關鍵技術
2017-04-10
1.巫山新龍門大橋扣索索力計算方法
本項目施工控制技術引入最優(yōu)化的計算理論到扣索索力的計算過程，在對結構進行空間有限元分析的基礎上，以拱肋各標高控制點高程偏差的平方和最小為優(yōu)化目標，以扣索索力作為設計變量，通過約束扣索的最大索力值、單個控制點的標高偏差及內力控制截面的最大應力值，來建立求解索力和預抬值調整量的優(yōu)化模型，經迭代優(yōu)化得到的索力和預抬值既能控制線形，又可兼顧結構的內力狀況。最后基于通用有限元軟件的結構分析和優(yōu)化功能，計算新龍門大橋拱肋吊裝懸拼中的索力和預抬值。計算結果與實際驗證表明該方法具有計算精度高的優(yōu)點，與實測結果吻合良好。
2.新龍門大橋工程實例分析
巫山新龍門大橋主橋為計算跨徑240m的中承式鋼管混凝土拱橋。主拱圈由四片八肢鋼管拱構成兩個桁架拱肋，為等截面懸鏈線無鉸拱。計算跨徑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個節(jié)段，主拱肋吊裝共分26個施工階段、11道橫撐及2到肋間鋼橫梁，全橋鋼結構重量為1743噸，最大吊重為60.7噸。
新龍門大橋扣索索力計算采用ANSYSll.0有限元程序，利用APDL進行二次開發(fā)，編寫了新龍門大橋施工控制與結構分析程序，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，扣索索力和預抬值的計算時施工控制中最為重要的兩個參數(shù)。利用ANSYS生死單元技術模擬施工過程，全橋拱26節(jié)段（左右各單肋6節(jié)段和一個單肋合龍段），有限元計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.扣索索力與預抬量施工控制措施
為減少扣索在節(jié)段安裝過程的調整次數(shù)，加快施工進度，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控制狀態(tài)（節(jié)段安裝時的扣索控制張拉力和節(jié)段控制標高）后，在后續(xù)的拱肋節(jié)段安裝中不再調整扣索索力，通過預先設置預抬高量，利用扣索索力增量引起的彈性伸長實現(xiàn)節(jié)段標高的調整，使拱肋合攏時，節(jié)段標高符合設計軸線。
4.結論
ANsYs優(yōu)化法應用結果表明，以拱肋各標高控制點高程偏差的平方和最小為優(yōu)化目標的分肋安裝索力計算方法模擬，拱肋松索成拱后拱肋線形與主拱一次落架線形吻合良好、該方法概念計算出的結果穩(wěn)定、誤差較小，通用性良好等優(yōu)點，運用了AN-SYS的生死單元技術，能較好地模擬拱橋纜索吊裝施工的過程計算分析。此方法能夠準確計算大跨度、多節(jié)段、多肋拱橋主拱施工中索力與預抬量值。
兩種方法結合使用突出了施工簡便、操作容易、節(jié)段安裝過程不需調整索力等優(yōu)點，在本項目經實踐是成功的，在相鄰跨徑的鋼管拱橋施工中有一定的參考價值。
