楊 雄

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

0 引言

斜拉橋?qū)儆诟唠A超靜定結(jié)構(gòu)，斜拉索起著關(guān)鍵作用，通過(guò)對(duì)施工索力的精確計(jì)算，橋梁成橋索力可以精確收斂于設(shè)計(jì)的成橋索力。

斜拉橋索力張拉一般采用2次張拉，為了保證成橋后索力能夠達(dá)到設(shè)計(jì)索力值，需合理確定斜拉索施工索力［1］?，F(xiàn)有的有限元軟件無(wú)法直接求出合理施工索力，在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)用正裝迭代法確定施工索力時(shí)，一般靠工程人員結(jié)合有限元軟件進(jìn)行正裝分析，該過(guò)程需要不斷地輸入、提取大量數(shù)據(jù)［2］。本文基于的差值法確定施工索力的基本原理是給定任意1組施工索力后進(jìn)行正裝計(jì)算得到新的成橋索力，求出該成橋索力與設(shè)計(jì)成橋索力之間的差值，將其與該次正裝計(jì)算的初拉力相加后作為下一輪迭代計(jì)算所需要初拉力。這種方法不需要提取影響矩陣且數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，宜于實(shí)際工程應(yīng)用［3，4］。

1 工程概況

西北某斜拉橋?yàn)?座獨(dú)塔雙索面非對(duì)稱(chēng)混合梁斜拉橋，采取塔墩梁固結(jié)體系，跨徑布置為158 m+45 m+40 m，其中輔跨45 m+40 m，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主跨長(zhǎng)158 m，為鋼箱梁，鋼混結(jié)合部伸入主跨，距橋塔中心線(xiàn)15 m，梁高均為3 m。采用雙索面，扇形布置，索體系平行鋼絲冷鑄錨式索。每側(cè)索面共有24根斜拉索，全橋共48根斜拉索，斜拉索順橋向間距為10 m(鋼梁側(cè))和5 m(混凝土梁側(cè))。主跨水平索距由主塔中心左起為28 m+11×10 m+20 m，主塔一側(cè)無(wú)索區(qū)為28 m，邊墩無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度為20 m。邊跨水平索距由主塔中心右起20 m+11×5 m+10 m，主塔一側(cè)無(wú)索區(qū)為20 m，邊墩無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度為10 m。該斜拉橋總體布置立面圖和拉索編號(hào)如圖1所示。

圖1 斜拉橋總體布置立面圖

2 張拉順序

該斜拉橋輔跨混凝土梁采用滿(mǎn)堂支架施工，主梁鋼箱梁采用鋼棧橋施工，主梁和主塔全部施工完成后進(jìn)行斜拉索張拉。拉索采用2次張拉，原張拉方案為:①第一次張拉從塔端處開(kāi)始兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱(chēng)張拉4根拉索，依次順序張拉，即 Mi，Mi'，Bi，Bi'(i=1，2，3，4，…，12)同時(shí)張拉，第二次施工順序同第1次張拉。但由于現(xiàn)場(chǎng)采用對(duì)稱(chēng)張拉時(shí)，前三組索的張拉用千斤頂?shù)姆胖每臻g不足，經(jīng)施工單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、監(jiān)控單位互相溝通，現(xiàn)場(chǎng)張拉方案改為:②前三組索第1次張拉從塔端處開(kāi)始兩側(cè)同時(shí)對(duì)角張拉2根拉索，即先完成 Mi，Bi'(i=1，2，3)號(hào)索的張拉后，再進(jìn)行 Mi'，Bi(i=1，2，3)號(hào)索的張拉，從第四組索開(kāi)始，第1次張拉從塔端處開(kāi)始兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱(chēng)張拉4根拉索，依次順序張拉，即Mi，Mi'，Bi，Bi'(i=4，5，6，…，12)同時(shí)張拉，第二次施工順序同第1次張拉。

該斜拉橋有限元模型采用軟件Midas Civil(2015)建立，結(jié)構(gòu)采用單梁模式;橋墩、橋塔、主梁采用空間梁?jiǎn)卧?，拉索采用桁架單?橋墩底彈性固結(jié)，墩、梁、塔剛性連接，拉索與梁、塔剛性連接。該斜拉橋有限元模型如圖2所示。

圖2 全橋有限元模型

3 不同張拉順序下的施工索力

在兩種不同張拉順序下，采用差值迭代法，經(jīng)過(guò)多次迭代直到施工索力滿(mǎn)足精度要求，得到該斜拉橋的一張、二張施工索力，主要結(jié)果匯總見(jiàn)表1，表2。

表1 兩種不同張拉順序下的一張力結(jié)果匯總

由表1可知:兩種不同張拉順序下得到的第一次施工張拉索力大致相同，只有前三對(duì)索的張拉索力相差比較大，成對(duì)角分布，但誤差都在7%以?xún)?nèi)。說(shuō)明張拉順序的改變對(duì)第一次張拉索力的影響不大。

表2 兩種不同張拉順序下的二張力結(jié)果匯總

由表2可知:在鋼箱梁側(cè)兩種不同張拉順序下的二張力從12號(hào)索到1號(hào)索誤差逐漸變大，符合規(guī)律;混凝土梁側(cè)兩種不同張拉順序下的二張力變化不大?？偟膩?lái)說(shuō)張拉順序的改變對(duì)第二次張拉索力的影響較大。

4 結(jié)語(yǔ)

1)斜拉索張拉順序改變根數(shù)比較少時(shí)，對(duì)第一次張拉索力影響不大，施工時(shí)可考慮第一次張拉索力不變，為技術(shù)人員節(jié)省時(shí)間。

2)拉索張拉順序改變時(shí)，對(duì)第二次張拉索力影響較大，技術(shù)人員必須重新進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算得到第二次張拉索力，否則成橋索力難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，必需耗費(fèi)人力物力進(jìn)行一次全橋調(diào)索，得不償失。