三塔自锚式悬吊—斜拉组合体系桥梁施工控制关键技术研究

摘要

三塔自锚式悬吊-斜拉组合体系桥梁作为一种新颖的桥型,兼有自锚式悬索桥和斜拉桥的特点,造型独特、线形流畅、结构美观,但组合受力也给三塔自锚式悬吊.斜拉组合体系桥梁的结构设计、计算分析以及体系转换控制等方面带来了困难。目前,国内外学者对吊拉协作体系桥梁(在同一跨内同时存在吊索与斜拉索)的研究较多,而对吊拉组合体系桥梁(吊索与斜拉索不在同一跨)研究较少,特别是对三塔自锚式悬吊-斜拉组合体系桥梁施工控制中合理成桥状态与合理施工状态的技术问题则缺乏研究。本文以陕西省汉中市龙岗大桥的施工控制项目为背景,对桥梁设计成桥线形的实现、体系转换过程中桥梁的受力安全、重要施工工序的优化等技术问题进行了研究。本文主要研究内容和成果有:
　　 (1)提出了一种确定三塔自锚式悬吊-斜拉组合体系桥梁合理成桥状态的综全算法。该方法将缆索解析程序(SUS_CAL_SUO)与MIDAS/Civil大型通用有限元计算程序相结合,通过选择合适的目标函数、设计变量和状态变量来体现结构设计的意图,利用最小应变能原理获得三塔自锚式悬吊-斜拉组合体系桥梁的的基本成桥状态,并根据副塔基础最大水平力限值初调基本成桥状态,然后基于初调基本成桥状态建立考虑施工过程有限元模型调整成桥状态,最后采用应力平衡法调整与配置主梁预应力束,校核基本成桥状态,得到最终合理成桥状态。
　　 (2)针对汉中龙岗大桥结构受力特点,提出其自锚式悬索段中吊索张拉的总体原则,通过优化计算,获得无需斜拉背索反复张拉和避免吊索在套筒处发生弯折的吊索张拉方案,并给出优化方案各施工阶段桥梁的反应。
　　 (3)针对汉中龙岗大桥原设计方案中自锚式悬索段塔梁临时固结处所需的临时固结力非常大,拆除临时固结的安全风险大,且全桥采用满堂支架抗汛期能力差的特点,通过优化合龙顺序避免设置临时固结和提前拆除部分支架使汛期压力减少。