馬嶺河大橋索力調整技術
2017-10-17
1.1 大橋基本情況
馬嶺河特大橋是國家高速公路網汕昆公路貴州境板壩至江底段的組成部分，是貫穿南昆經濟帶的重要通道，位于貴州省興義市頂效開發(fā)區(qū)內，跨越著名國家4A 級風景區(qū)--馬嶺河大峽谷。大橋左幅全長1386m，右幅全長1367.5m，跨徑布置為（7×50+155+360+155+40+6×50）m，主橋為155+360+155m 三跨預應力混凝土雙塔斜拉橋，8號高塔處采用全漂浮體系，9號矮塔處采用塔梁固結體系。全橋通過178 根斜拉索呈扇型布置固于上塔柱段，索塔形式采用A 形塔。下部構造為承臺樁基礎、重力式橋臺、空心薄壁墩或實體墩，主塔高度197.075m。
1.2調索原因
2013年對馬嶺河特大橋進行了特殊檢測，檢測內容包括主梁線形、主塔偏位測量和索力測試。得到主塔偏位：8#索塔塔頂偏位83mm，9#索塔塔頂偏位為48mm，方向都是偏向南側。9 號主塔的實測偏移方向與理論偏移方向相反；主梁線形：主梁線形平順，主跨跨中實測下撓為54mm；索力：與設計成橋索力相比，共有48 根索力誤差超過10%，誤差介于-13.17%～17.07%之間，索力差值介于-641.796kN～842.189 kN 之間。由檢測結果可知，馬嶺河特大橋在成橋5年后索力與設計成橋索力偏差較大，因此有必要對斜拉索進行調索。
2 調索方法
調索計算采用影響矩陣法，根據本橋實際情況，我們以設計成橋狀態(tài)為調索目標狀態(tài)。以成橋索力和主梁應力為主要調整目標，同時兼顧主梁線形和塔頂偏位。利用影響矩陣原理，通過模型調索工具和手調相結合的方法，對本橋進行調索計算。根據線性疊加原理計算公式可以表示為
其中： 為影響矩陣； 為施調向量，指的結構中指定可實施調整以改變受調向量的若干個獨立元素所組成的行向量； 為受調向量，指的結構物中關心的若干個獨立元素所組成的行向量，為成橋索力和主梁應力，以及主梁線形和塔頂偏位。取初始索力為 ，目標成橋索力為 ，下標“ ”代表拉索數目，比前面施調向量的元素少1，上標“ ”代表初始索力，“ ”代表目標成橋索力；設在調索時需要將1、2、3、4等點的撓度 以及體系控制截面關鍵內力效應（如主梁應力） 作為目標控制量，施調向量 和影響矩陣 分別如下：
3、計算模型與調索方案
3.1 計算模型
根據設計圖紙，采MIDAS/Civil2010 結構分析軟件進行算。在施工監(jiān)控計算模型的基礎上，考慮施工階段施工工況，在成橋后增加收縮徐變和通車運營各3年工況。全橋共離散成693 個單元，884 個節(jié)點。主梁和主塔都采用梁單元，斜拉索采用桁架只受拉單元。全橋計算模型見圖2。
3.2 調索方案
調索順序按照由下到上、先8 號墩后9 號墩的施工順序，最終得到需要進行調整的拉索共計48 根，調整量介-100kN～450kN 之間，具體調整索號見圖3及其對應調整索力見表1 。
4、調索結果
調索后，主梁上緣最大壓應力為10.1MPa，比調索前增加0.29MPa，下緣最最大壓應力為13.6MPa，比調索前增加0.47MPa，應力變化值較小。在調索前后主塔幾乎沒有發(fā)生沉降，而主梁線形變化也很小，以跨中撓度為例，僅產生了0.004m 的沉降。8 號墩主塔向邊跨偏移了0.017m，9 號墩主塔向邊跨偏移了0.008m，兩個主塔的偏移量都不大，但都是向有利于結構受力的方向發(fā)生偏移。全橋索力誤差超過10%的只有7 根索。這7 根索主要分布在8 號墩塔梁交匯處附近，由于本橋結構不對稱（半漂浮體系：8 號墩漂浮9 號墩塔梁固結）且8 號墩有兩根0 號索，所以在該處拉索索力比較難調整到位。另外由于成橋索力較小相對誤差就會較大。但從效果來看：原來50 根誤差超過10%的拉索已減少到只剩7 根，索力調整效果顯著。
5 結論
通過影響矩陣來調索，使得斜拉索安全系數增大、橋塔偏位有所減小，主梁應力合理，使得實測與理論計算趨同，達到調索目標。
參考文獻
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