曲塔混合梁斜拉桥施工控制仿真分析

公路２００９年第９期圈２曲塔混合梁斜拉桥有限元模型

施工控制前期准备阶段，结构计算中的参数通常取自相关设计资料，但也可根据工程经验对某些参数进行适当修改以便更符合实际情况。在施工控制阶段，还应根据结构设计参数与实际情况之间的差异、施工误差、测量误差、结构计算分析模型与工程实际之间的差异等确定是否对控制计算参数进行调整。仿真分析中钢材及混凝土的材料特性如表１所示，弹性模量及线膨胀系数均按规范取值。有限元分析过程中，钢箱梁的截面特性考虑了纵向加劲肋的影响。根据施工方案，将整个仿真计算分为２６个工况，如表２所示。

表１主梁材料性能汇总

钢材

项目项目Ｃ５０

（Ｑ３４５ｑＤ）

弹性模量／ＭＰａ２１００００弹性模量／ＭＰａ３２５００剪切模量／ＭＰａ８１０００剪切模量／ＭＰａ１３０００泊松比Ｏ．３泊松比Ｏ．２

轴向容许应力／ＭＰａ２００轴心抗压强度标准值／ＭＰａ３２．４

弯曲容许应力／ＭＰａ２１０轴心抗拉强度标准值／ＭＰａ２．６５

剪切容许应力／ＭＰａ１２０轴心抗压强度设计值／ＭＰａ２２．４屈服强度／ＭＰａ３４５轴心抗拉强度设计值／ｈ伊ａ１．８３线膨胀系数０．００００１２线膨胀系数０．ＯＯＯ０１

３施工过程仿真分析主要结果

通过对表２中各工况的计算分析，得到了各施工阶段主梁、索塔的应力和位移以及斜拉索的索力。表３给出了斜拉索的施工索力和成桥索力。各典型工况主塔截面最大应力的分布如图３所示，各施工阶段索塔塔顶的水平位移变化如图４所示。最大悬

表２斜拉桥施工过程仿真分析计算工况

工况号工况内容工况号工况内容０１索塔施工１４张拉Ａ９，安装Ｍ９，张拉Ｊ９０２边跨现浇段施工１５安装Ｍ１０，Ｍｌｌ，合龙主跨０３张拉边跨预应力柬１６对Ａ１、Ｊ１进行二次张拉０４张拉Ａ１斜拉索１７对Ａ２、Ｊ２进行二次张拉０５安装Ｍ１，张拉Ｊ１１８对Ａ３、Ｊ３进行二次张拉０６张拉Ａ２，安装Ｍ２，张拉Ｊ２１９对Ａ４、Ｊ４进行二次张拉０７张拉Ａ３，安装Ｍ３，张拉Ｊ３２０对Ａ５、Ｊ５进行二次张拉０８张拉Ａ４，安装Ｍ４，张拉Ｊ４２１对Ａ６、Ｊ６进行二次张拉０９张拉Ａ５，安装Ｍ５，张拉Ｊ５２２对Ａ７、Ｊ７进行二次张拉１０张拉Ａ６，安装Ｍ６，张拉Ｊ６２３对Ａ８、Ｊ８进行二次张拉１１张拉Ａ７，安装Ｍ７，张拉Ｊ７２４对Ａ９、Ｊ９进行二次张拉１２张拉Ａ８，安装Ｍ８，张拉Ｊ８２５拆除边跨现浇支架１３施加边跨配重２６铺装二期恒载

臂状态和成桥状态钢箱梁、混凝土箱梁截面的最大应力分别见图５和图６。

曲塔斜拉桥仿真分析结果表明，索塔混凝土在施工过程中处于全截面受压状态。从图３可看出，４种典型工况中主塔各截面最大应力值不超过７ＭＰａ。注意到各工况之间的应力差别较小且变化均匀，这说明主塔自身的刚度足够大，足以保证钢箱梁的悬拼施工顺利进行。相对于传统的直塔而言，曲塔的水平偏位在施工过程中的变化更为明显，将塔顶处的水平偏位控制在一定范围内也是施工控制的一项重要工作。从图４来看，施工过程中曲塔塔顶最大水平位移为５．２ｃｍ，施工过程结束后，塔顶水平偏位则不超过１ｃｍ，以上两项指标均满足设计的控制要求。

从图５可看出，最大悬臂状态和成桥状态钢箱