勁性骨架拱橋不同邊界條件吊裝對(duì)比分析

游佐巧 熊邵輝

【摘要】以云南某在建勁性骨架拱橋?yàn)楣こ瘫尘?，利用Midas Civil有限元分析軟件分別模擬固結(jié)和鉸接兩種邊界條件下勁性骨架拱肋吊裝施工過(guò)程。通過(guò)對(duì)比分析不同邊界條件下吊裝成拱的線形及應(yīng)力，得出相關(guān)結(jié)論為同類型橋梁設(shè)計(jì)施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】勁性骨架;纜索吊裝;成拱線形;應(yīng)力;固結(jié);鉸接

1、引言

大跨度勁性骨架拱橋的施工方式廣泛采取纜索吊裝斜拉扣掛法。勁性骨架拱肋在工廠預(yù)制后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)預(yù)拼裝后采用纜索吊裝法進(jìn)行節(jié)段吊裝施工。王鋒[1]以落步溪大橋?yàn)檠芯繉?duì)象在鋼骨架合龍后，分析了下弦鋼管鉸接在拱座上，上下弦鋼管的應(yīng)力;文獻(xiàn)[2][3]分別采取拱腳固結(jié)和鉸接的方式進(jìn)行勁性骨架吊裝施工研究。但這些研究都沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明兩種吊裝方式的差異。本文以實(shí)際工程為例對(duì)比分析不同邊界條件吊裝下拱肋線形及內(nèi)力。

2、工程概況及仿真模型

大橋?yàn)橛?jì)算跨徑155m的上承式鋼筋混凝土勁性骨架拱橋。骨架采用3條平行的鋼管拱肋以橫撐連接成整體。整條拱肋為等截面桁架，采用6根402mm×32mm材質(zhì)為Q345C的鋼管組成，采用拱軸系數(shù)m=1.99的懸鏈線，計(jì)算矢高f=39.3。

骨架的吊裝施工利用Midas Civil有限元軟件進(jìn)行模擬，其中骨架采用梁?jiǎn)卧?，扣索采用只受拉桁架單元，扣索及預(yù)埋段采用固結(jié)約束?，F(xiàn)分別建立兩個(gè)模型模擬骨架節(jié)段固結(jié)吊裝和鉸接吊裝。其中固結(jié)吊裝模型預(yù)埋段固結(jié)，節(jié)段之間共用節(jié)點(diǎn)形成剛性連接。鉸接吊裝模型預(yù)埋段固結(jié)，為了模擬節(jié)段之間采用鉸接施工，利用Midas Civil將節(jié)段之間連接單元?jiǎng)偠瓤s小200倍進(jìn)行鉸接模擬。

3、吊裝對(duì)比分析

3.1 拱肋線形計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

勁性骨架合龍后的線形不易改變，為了達(dá)到與設(shè)計(jì)要求相符的線形，拱肋節(jié)段在施工中需要不斷對(duì)已吊裝節(jié)段進(jìn)行線形調(diào)整。采用固結(jié)約束與鉸接約束吊裝拱肋節(jié)段都可以對(duì)其線形進(jìn)行調(diào)整。施工階段各節(jié)段端部豎向位移（由于對(duì)稱僅列半跨數(shù)據(jù)）見(jiàn)表1所示。

3.2拱肋應(yīng)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

勁性骨架拱肋吊裝施工中骨架鋼管會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，采用不同邊界條件下的吊裝施工各節(jié)段拱肋應(yīng)力也不相同。兩種邊界條件下的節(jié)段吊裝在各施工階段下節(jié)段連接點(diǎn)下緣應(yīng)力（僅列半跨下緣數(shù)據(jù)）見(jiàn)表2所示。

結(jié)論：

在相同索力條件下，采用鉸接約束吊裝的成拱豎向位移要大于固結(jié)約束吊裝。鉸接約束吊裝更有利于在施工中調(diào)整拱肋線形并且成拱的上下緣應(yīng)力整體上要小于固結(jié)約束吊裝，成拱應(yīng)力狀態(tài)更優(yōu)，更有利于挖掘拱肋極限承載力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鋒.考慮施工過(guò)程的大跨度勁性骨架混凝土拱橋受力性能研究[D].中南大學(xué)，2008.

[2]彭詩(shī)文.大跨度勁性骨架混凝土拱橋節(jié)段施工受力過(guò)程分析[D].西南交通大學(xué)，2018.

[3]李成.大跨度勁性骨架拱橋拱圈施工技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].重慶交通大學(xué)，2107.

作者簡(jiǎn)介：

游佐巧（1994—），男，碩士研究生，重慶交通大學(xué)，研究方向：大跨度橋梁施工控制理論。