一种纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法

摘要

本发明一种纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法，在双吊杆模型正装定义一个一次成形的施工控制阶段，并以单吊杆模型中该分阶段施工阶段的索力均分给两根吊杆，计算得到该施工阶段各吊杆的无应力长度，再在双吊杆正装模型中以此无应力长度采用无应力状态法就可以获得分阶段施工过程中吊杆张拉阶段的张力。其优点是：解决了张拉时两根吊杆索力如何分配的问题；解决了体系转换过程中某控制阶段以及成桥后同一吊点的两根吊杆索力的均匀性问题；通过对最不利工况下托架受扭安全性验算，可以保证施工过程中的结构安全。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工及监控技术领域，具体的说是一种纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法。

背景技术

针对体系转换过程中，自锚式悬索桥主缆变形、吊索索力的变化规律呈现出明显的阶段性，具有如下规律：张拉点的主缆位移对吊杆已锚固的非张拉点的主缆位移影响相对很小，可以忽略，称之为主缆位移的弱相干性。后张拉吊索对已张拉吊索的索力有影响，这种影响类似于主缆位移的弱相干性，张拉点吊索对相邻吊索力的影响较大，而对相邻吊索以外吊索力的影响很小，这个规律称为吊索力的相邻影响性。对于纵向双吊杆而言，如果张拉时两根吊杆力相同，下一步张拉相邻吊索时，会使靠近相邻吊索的索力变化较大，从而造成最终成桥状态同一吊点的两根吊索索力相差较大，基本都超过10%，这是规范不允许的，同时在运营阶段也是相当不利的。

发明内容

针对吊索力的相邻影响性，为了保证成桥后同一吊点的两根吊杆张力均匀，提出了纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法。

一种纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法，包括如下步骤：

（1）采用有限元软件迈达斯（Multi-tier Distributed Applications Services，简称MIDAS）分别建立单吊杆和双吊杆模型计算得到初始平衡状态，并保证二者的计算结果一致；

（2）定义一个一次成桥的施工阶段验证成桥状态的正确性，然后进行倒拆分析得到单吊杆和双吊杆模型的空缆状态；

（3）分别以上一步中的空缆线形以及主缆的无应力长度分别建立单吊杆和双吊杆的正装模型，以单吊杆正装模型获得体系转换过程中各阶段吊杆的索力；

（4）在双吊杆正装模型中，分别把体系转换某控制阶段定义为一个一次成形的施工阶段，并以单吊杆模型中的索力均分给两根吊杆，计算得到该施工阶段各吊杆的无应力长度；

（5）在双吊杆正装模型中，将上一步计算得到无应力长度赋给各吊杆，建立对应于单吊杆模型体系转换的分阶段施工阶段，计算得到各施工阶段吊杆张力；

（6）进行最不利工况下的托架受扭后的局部受力分析；

（7）对张拉完成后进行索力测试，验证同一吊点的两根吊杆的索力均匀性，成桥后局部调整能使其误差满足规范要求。

本发明的工作原理在于：虽然通过单吊杆模型很容易获得体系转换施工过程中各吊杆张力，即同一吊点的两根吊杆的合力，但是张拉时两根吊杆力如何分配才能保证后续阶段吊杆均匀性呢？在双吊杆模型正装定义一个一次成形的施工控制阶段，并以单吊杆模型中该分阶段施工阶段的索力均分给两根吊杆，计算得到该施工阶段各吊杆的无应力长度，再在双吊杆正装模型中以此无应力长度采用无应力状态法就可以获得分阶段施工过程中吊杆张拉阶段的张力。

本发明纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法的优点是：

1、解决了张拉时两根吊杆索力如何分配的问题；

2、解决了体系转换过程中某控制阶段以及成桥后同一吊点的两根吊杆索力的均匀性问题；

3、通过对最不利工况下托架受扭安全性验算，可以保证施工过程中的结构安全。

附图说明

图1为吊杆张拉时主缆变形示意图。

图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明。如图1和图2所示，纵向双吊杆自锚式叠合梁悬索桥吊杆张力的控制方法，具体实施方法如下：

步骤一：采用有限元软件Midas分别建立单吊杆和双吊杆模型，注意把所有荷载定义到一个荷载工况中，借助悬索桥控制分析功能计算得到初始平衡状态，并保证二者的计算结果一致，从而获得平衡单元节点内力数据。

步骤二：删除悬索桥分析控制数据，定义一个一次成桥的施工阶段，注意把荷载工况改为施工阶段荷载，在施工阶段对话框中选择“考虑非线性分析/独立模型”，并勾选“包含平衡单元节点内力”运行分析后查看该施工阶段的位移是否接近于0以及一些构件的内力是否与几何刚度初始荷载表格或者平衡单元节点内力表格的数据相同，各项结果都满足要求后即可进行倒拆施工阶段分析，从而得到单吊杆和双吊杆模型的成桥和空缆状态。

步骤三：分别以上一步中的空缆线形建立单吊杆和双吊杆的正装模型，主缆均赋予成桥状态的无应力长度来控制，并以单吊杆正装模型获得体系转换过程中各阶段吊杆的索力。

步骤四：在双吊杆正装模型中，分别把体系转换某控制阶段定义为一个一次成形的施工阶段，并把单吊杆模型中的索力均分给两根吊杆，计算得到各吊杆控制阶段的无应力长度。

步骤五：在双吊杆正装模型中，将上一步计算得到无应力长度赋予各吊杆，建立对应于单吊杆模型体系转换的分阶段施工阶段，从而计算得到各施工阶段吊杆张力。

步骤六：进行最不利工况下的托架受扭后的局部受力分析。

由于边主梁的刚度相比托架要大得多，因此同一吊点的两个吊杆力差别较大可能致使托架受扭，故必须对托架进行局部受力分析。

步骤七：对张拉完成后进行索力测试，验证同一吊点的两根吊杆的索力均匀性，成桥后局部调整能使其误差满足规范要求。

实施例：

某桥主桥为双塔双索面自锚式叠合梁悬索桥桥，主跨跨径252m，主梁采用边主梁、小纵梁以及托架形式的钢混叠合梁，纵向每隔7m设置横隔梁，全桥共有61对吊索，吊索纵向间距7m，每个吊点设两根55φ7mm预制镀锌高强平行钢丝吊索，标准抗拉强度1670MPa，索夹采用上下分半形式的销接式。

体系转换主要涉及三个方面：吊杆张拉、鞍座顶推、桥面板的安装。吊杆张拉分了两个轮次，第一轮张拉依次从跨中开始对称张拉所有吊杆均临时锚固，第二轮张拉依次从跨中开始陆续张拉到位。鞍座预偏52cm，分6次顶推到位；桥面板分4次安装，第一次先安装钢混结合段的纵向4块，并浇筑前3块板的湿接缝；待第一轮张拉完成安装第二次桥面板，范围从边跨延伸至23号吊杆处，并浇筑湿接缝至21号吊杆处；第三次安装中跨部分横向6块桥面板，不浇筑湿接缝；第四次安装剩余桥面板并在相应阶段浇筑剩余的湿接缝。

施工时第一轮次张拉没有采用上述控制方法，张拉时两根吊杆给相同的张拉力，结果第一轮张拉完成实测索力，同一吊点的两根吊杆索力相差较大，普遍相差在20%～70%，甚至有的吊杆不受力。若采用上述控制方法，实际第一轮张拉时同一吊点的两根吊杆应该给不同的张拉力，鉴于这种情况，第二轮张拉时采用了上述控制方法，通过同一吊点的两根吊杆的无应力长度计算得到两根吊杆不同的张拉力，张拉时以此张拉力和拔出量双控，最后第二轮张拉完成后实测索力，同一吊点的两根吊杆索力相差较小，相差均在5%以下。