拱橋吊桿索力張拉值擬合方法

王康+習(xí)鳳

【摘 要】在橋梁電算過程中提出了一種吊桿力張拉值的擬合方法，根據(jù)給定吊桿力目標(biāo)值和實(shí)際maidas計(jì)算值反算的差值.反加在按照該模型吊桿所需輸入的張拉值上，如此反復(fù)迭代多次直至全橋各吊桿索力實(shí)測(cè)值與目標(biāo)值相吻合，線形也與設(shè)計(jì)值接近，其他類似拱橋也可運(yùn)用此方法。

【關(guān)鍵詞】系桿拱橋；吊桿力；計(jì)算值；目標(biāo)值

一、工程實(shí)例概況

海南博鰲核心區(qū)沙美內(nèi)海旅游道路設(shè)計(jì)起點(diǎn)在培蘭村南側(cè)，與環(huán)湖北路相交，終點(diǎn)位于玉帶灘靠近深山村處，與環(huán)湖東路相交，道路全長6.4km，占地總面積約為377.6畝。本橋的跨徑為（50+70+50）m采用剛性系桿剛性拱，柔性吊桿。邊中跨計(jì)算跨徑分別為47.6m、67.6m，拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/4，邊拱矢高11.9m，中拱矢高16.9m。拱肋采用圓端型鋼管混凝土，邊拱鋼管寬160cm，拱肋高為120cm，鋼管及腹板壁厚1.8cm，內(nèi)充C50微膨脹混凝土；中拱鋼管寬160cm，拱肋高為140cm，鋼管及腹板壁厚1.8cm，內(nèi)充C50微膨脹混凝土。系桿采用箱形斷面，吊桿處高為188cm，底寬為300cm，壁厚100cm。吊桿間距為4.6m，邊拱每片拱肋設(shè)吊桿9根；中拱每片拱肋設(shè)吊桿13根。吊桿采用127？7的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲索，橋面以上2m高度外包不銹鋼套管；中橫梁高度為184～206cm，寬60cm；端橫梁采用箱型斷面，高184m～206cm，寬300cm。橋面2%橫坡通過橫梁高度的變化進(jìn)行調(diào)整；橋面板采用整體式實(shí)心板，厚25cm。風(fēng)撐采用桁架風(fēng)撐，由外徑80cm和60cm鋼管焊接而成。

二、吊桿張拉力的擬合方法的提出

采用midas有限元軟件對(duì)全橋進(jìn)行模擬，因?yàn)楸緲蚴呛喼w系的系桿拱橋，所以分析時(shí)只需對(duì)其上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析就能得到我們所需要的數(shù)據(jù)，兩拱角處最短吊桿采用OVMLZM7-127Ⅳ型吊桿，其余吊桿均采用OVMLZM7-127Ⅰ型吊桿，鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1570MPa，吊桿理論計(jì)算長度為張拉端螺母與固定端螺母之間的距離，未考慮橋梁坡度和預(yù)拱度的影響，錨具采用LZM7-127冷鑄錨，梁底為固定端，拱上為張拉端。

吊桿張拉采用分批次張拉，中跨的張拉順序?yàn)?號(hào)-5號(hào)-6號(hào)-7號(hào)-3號(hào)-2號(hào)-1號(hào)，而邊跨的張拉順序?yàn)?號(hào)-4號(hào)-5號(hào)-2號(hào)-1號(hào)，而每一號(hào)對(duì)應(yīng)的是前后左右對(duì)稱的四根吊桿，四根為一次，張拉值也隨著張拉順序的不同而不同，模擬時(shí)應(yīng)嚴(yán)格整個(gè)吊桿張拉過程順序進(jìn)行。

通過材料計(jì)算筆者發(fā)現(xiàn)，單純按照設(shè)計(jì)輸入吊桿張拉控制力，通過midas計(jì)算所得到的吊桿力和目標(biāo)值有一定的差距，經(jīng)過深入分析筆者發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)模擬成桁架單元的X吊桿在張拉的過程中，身邊的吊桿會(huì)出現(xiàn)較大的壓力，這種現(xiàn)象與實(shí)際施工過程中是嚴(yán)重不符的，所以筆者要提出一種使吊桿力達(dá)到目標(biāo)值的一種擬合方法，擬合方法主要分兩步（1）通過midas張拉控制應(yīng)力按設(shè)計(jì)目標(biāo)值輸入，計(jì)算得出初始吊桿力F1。（2）將計(jì)算出的初始吊桿力F1與目標(biāo)值F的差值△F反加在midas張拉控制應(yīng)力輸入值之中，再運(yùn)行midas算出此時(shí)的吊桿力F2。（3）不停的反復(fù)進(jìn)行第一和第二步驟，使得電算過后的吊桿力與目標(biāo)值差的絕對(duì)值與目標(biāo)值的比值不超過3%即可停止。

三、吊桿張拉力擬合方法的實(shí)際運(yùn)用

（一）計(jì)算吊桿初始張拉力

筆者通過對(duì)九曲江系桿拱橋的模擬，得到初始吊桿力F1。

通過表1，表2的初始吊桿力F1的值與目標(biāo)值的對(duì)比，筆者發(fā)現(xiàn)此時(shí)得到的初始吊桿力值與目標(biāo)值有很大的差距。

（二）吊桿力差值反加

筆者通過計(jì)算出的吊桿力差值△F的反加吊桿力控制值，經(jīng)midas軟件計(jì)算得到此時(shí)的吊桿力F2。

通過表3吊桿力F2的值，筆者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一輪力的反加，吊桿力F2比吊桿力F1更加接近目標(biāo)值，但是還是不能達(dá)到吊桿力與目標(biāo)值差的絕對(duì)值與目標(biāo)值的比值不超過3%的要求，故應(yīng)繼續(xù)按這種方法繼續(xù)反加，直至滿足要求為止。

（三）索力調(diào)整后最終的索力值

筆者通過多次的反加力發(fā)現(xiàn)，九曲江系桿拱橋中跨經(jīng)過7次這樣的擬合過程最終完美達(dá)到我們所需要的3%的要求，而邊跨只需經(jīng)過4次這樣的擬合過程就能夠達(dá)到所需要求。

（四）擬合過程

根據(jù)擬合過程可以看出開始的兩次反加力比較大，而后面幾次都是微調(diào)，吊桿力初值F1離目標(biāo)值有一段距離，經(jīng)過不斷的調(diào)整后慢慢的接近目標(biāo)值，而且由于中跨比邊跨長的原因，不難發(fā)現(xiàn)中跨的擬合次數(shù)明顯比邊跨要多，說明同一種類型的橋，跨徑越大，需要擬合的次數(shù)就越多。

四、結(jié) 語

提出了一種在模擬系桿拱橋吊桿張拉過程中確定張拉力的擬合方法，最終結(jié)果表明，通過這種吊桿力的多次反加和擬合，使得吊桿力與目標(biāo)值能夠很好的吻合，該方法大大的減少了在midas模擬吊桿過程中確定吊桿力的工作量，提高了建模效率，得到了良好的效果，該方法和思路同樣適合其他類似拱橋。

參考文獻(xiàn)：

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