顏東煌+潘權(quán)

摘要：針對軌索移梁新工藝在懸索橋建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，將軌索節(jié)段離散成兩節(jié)點直線單元，建立軌索移梁系統(tǒng)空載狀態(tài)下的整體力學分析模型，推導出主纜、吊索、軌索等各構(gòu)件受力狀態(tài)的計算方程并求解.設(shè)計制作了矮寨懸索橋軌索移梁體系的整體縮尺模型并將模型試驗與理論分析結(jié)果進行了比較.本文所提方法的計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果吻合良好，表明本文計算分析方法正確有效，能解決軌索移梁工藝整體分析求解問題，并可簡化計算分析過程，計算精度和結(jié)果能夠應用于工程的初態(tài)分析和求解，是一種適合于軌索移梁工藝空載狀態(tài)下找形計算分析方法.

關(guān)鍵詞：懸索橋;主梁施工;軌索移梁工藝;力學分析;模型試驗

中圖分類號：U448.25 文獻標識碼：A

ForceAnalysisandModelTestforNewRailCable

LaunchingMethodunderNonloadingCondition

YANDonghuang，PANQuan

（SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，ChangshaUnivofScienceandTechnology，Changsha，Hunan410114，China）

Abstract：Theintegralmechanicmodelofthenonloadingrailcablelaunchingsystemwasestablishedtodealwiththestiffeninggirdersconstructioninsuspensionbridge.Therailcablesegmentwasdiscretizedintotwonodelineelement.Andthegoverningequationsfortherailcablelaunchingsystem，whichconsistsofthemaincable，thesling，thesaddleandtherailcable，weredetermined.Moreover，a1∶33reducedscaleexperimentalmodelfortherailcablelaunchingsystemofAizhaisuspensionbridgewasconstructed.Theconclusionsobtainedfromthetheoreticalanalysisandexperimentswerecompared.Itisshownthattheresultsofpresentedcalculationmethodmatchwellwiththatfromthemodeltest.Also，theaccuracyandeffectivenessoftheproposedmethodaremanifested，whichcanbeusedtosolvetheproblemaboutrailcablelaunchingsystemandsimplifythecalculatingprocess.Thecalculationaccuracyandresultsforthismethodcanbeemployedtotheinitialstateanalysis.Thisindicatesthattherecommendedanalyticalmethodissuitableforshapelookingcalculationandanalysisofthenonloadingrailcablelaunchingtechnology.

Keywords：suspensionbridges;stiffeninggirderconstruction;railcablelaunchingmethod;mechanicalanalysis;modeltest

為了便于運輸，在山區(qū)修建大跨度地錨式懸索橋時常采用鋼桁梁的主梁形式，例如，中國修建的四渡河大橋、壩陵河大橋和矮寨大橋等.主梁施工是山區(qū)大跨徑懸索橋施工的難點，國內(nèi)外可行并適應于山區(qū)大跨度懸索橋主梁施工的方法主要有纜索吊機施工法、橋面吊機施工法[1]和軌索移梁施工法[2]等，各種施工方法均有成功的案例，但從適用跨徑、施工工期、永久用鋼量和輔助施工設(shè)施等存在較大差異.軌索移梁施工方法通過整體模型試驗[3]和足尺模型試驗[4]驗證了方案可行，并首次在矮寨大橋主梁架設(shè)中成功使用，1000.5m長的鋼桁梁安裝只用了2.5個月[2]，大大節(jié)省了工期，減少了鋼桁梁永久用鋼量，體現(xiàn)了新工藝旺盛的生命力，但該工藝尚處于首次實橋使用階段，要大量推廣還需要積累更多的經(jīng)驗，同時對該工藝的認識和研究仍有待進一步加深，例如移梁體系分析過程能否進一步簡化，工藝流程能否進一步優(yōu)化，設(shè)備和操作能否標準化等等，這些都制約著該方法能否全面推廣和應用.

由主纜、吊索、吊鞍、軌索等組成的移梁系統(tǒng)為雙層柔性懸索體系，索系一旦受力，體系將發(fā)生比較明顯的變形，通過這種變形將使荷載在索結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中按剛度分配[4].對于長而柔的吊索結(jié)構(gòu)，在軌索張拉和移梁荷載作用下會伸長和偏位，其變化量不容忽視，在體系變形協(xié)調(diào)關(guān)系中須考慮這個影響，同時軌索張拉過程中吊索力是未知的，需要從體系變形協(xié)調(diào)關(guān)系中隱性求解等等，這就給靜力分析和求解帶來了難度和復雜性.在該工藝研發(fā)過程中，將主纜和軌索均當成分段懸鏈線用有限元方法求解，計算過程較繁雜，且軌索有較大預張拉力，與兩端只考慮自重作用下和吊索力的懸索節(jié)段受力有一定的差異.為了簡化軌索移梁工藝空載找形分析過程，根據(jù)柔索力學分析的基本假定，本文用解析方法，在吊索力未知的情況下，考慮吊索的彈性伸長，建立主纜、吊索、軌索的整體力學模型并編程求解.計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果、模型試驗結(jié)果對比分析表明，本文分析方法是正確的，可以用到類似結(jié)構(gòu)的工程計算分析中.