空间扭索斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态耦合分析方法

摘要

现今，在斜拉桥的成桥状态确定、施工状态确定以及施工最优控制方面虽然已有不少研究成果，但在实际应用中仍存在许多问题。本文以山东省济宁市太白楼西路梁济运河大桥主桥为工程背景，进行以下几个方面研究。
　　 研究了斜拉桥一次成桥确定的合理成桥状态和经过若干次体系转换的最终成桥状态的不一致问题；并进一步研究了经过若干次体系转换的最终合理成桥状态与合理施工状态的相互影响关系，抛弃一次成桥下确定平衡状态的常规思想，考虑合理成桥状态与合理施工状态耦合作用，提出了合理成桥状态与合理施工状态的耦合分析方法。研究表明：该方法能够保证斜拉索索力、主梁主塔弯矩及支座反力等，均能同时实现合理的成桥状态，回避了实际的成桥受力状态与一次成桥确定的合理成桥状态不一致的问题。最重要的是考虑了，合理成桥及合理施工状态的常规确定方法无法考虑的问题，即合理成桥状态与合理施工状态之间的耦合影响。
　　 本文分析了温度效应对合理成桥状态、合理施工状态的影响；结合我国《公路斜拉桥设计细则》(JTG/TD65-01-2007)和本依托工程的实际情况，温度效应主要考虑温度年变化、温度日变化、斜拉索与主塔主梁二者的温差、主塔沿塔身横桥向的温度梯度。温度日变化对合理施工状态影响显著。特别是我国北方地区的夏季温度日变化，对于大跨度钢箱梁合龙控制长度有较显著影响，施工监控中应给予充分考虑；温度年变化、斜拉索与主塔主梁二者的温差对合理成桥状态影响较显著；斜拉桥设计时应给予充分考虑。空间扭面背索异型斜拉桥，主塔塔身沿横桥向的温度梯度对合理成桥状态影响较显著；对于异型的空间扭面背索斜拉桥，在设计时应给予充分考虑。
　　 对斜拉索无应力下料长度的计算方法进行研究。通过对影响斜拉索无应力下料长度因素的全面考虑及各个因素的研究分析，提出了斜拉索无应力下料长度实用计算方法，本方法比我国公路斜拉桥设计规范的计算方法更能精确的反应斜拉索实际所需的下料长度。该方法将为今后的斜拉索的无应力下料长度提供更科学的计算方法。
　　 在预拱度设置问题上，除规范考虑的因素以外，还应考虑汽车荷载对主梁产生的长期徐变变形影响；预应力钢筋张拉时不仅要求混凝土强度，还应对弹性模量和龄期进行要求。还总结了斜塔斜拉桥，在施工阶段斜塔预偏位的通用计算公式。可供斜塔斜拉桥斜塔施工时提供一定的参考。