大跨度拱桥缆索吊装施工过程中拱肋受力分析
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肋 采用 Ｑ ３ ４ ５ Ｅ钢材 ， 拱 肋钢板厚 度为 ： 拱 脚至 ６ ＃ 立 柱
与５ ＃ 立柱中心点处采用 １ ６ ｍ ｍ， 其余段为 １ ２ ｍ ｍ， 拱脚 至６ ＃ 立柱 与 ５ 垃 柱 中心点处拱肋 上下 钢管及 腹腔 内
填充 Ｃ ５ ０钢 纤维 混凝 土 ， 并 在钢 管 内配 置有 ５钢 筋， 其余 段填充 Ｃ ５ ０混凝土 。主拱 肋沿横桥 向 中心 问
用大型有限元软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对施工过程进行仿真 分析 ， 得 出拱肋 的内力及 变形规律 ， 重点讨论 了每 段拱肋安 装并进
行扣 索索力调 整后 以及合拢后 ， 拱 肋的应力和 变形情 况， 并指 出施 工过程 中应该注意的 问题 。 关键 词 ： 大跨度拱桥 ； 缆索 吊装施工 ； Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 受力分析 中图分类 号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ２ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—６ ０ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７—０ ０ ５ ７— ０ ４
第７ 期
北 方 交 通
・ ５ ７・
大 跨 度 拱桥 缆 索 吊装施 工 过 程 中拱肋 受 力分 析
高菁 局菁 阳
（ 中交 远洲交通科技集 团有限公 司， 石家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要： 探讨 了大跨度拱桥 缆索 吊装施工过程 中拱肋 的受力计 算， 以某大跨度拱桥 缆 索吊装施 工过程 为例 ， 采
斜 拉悬 臂 、 缆 索 吊装 方法 如 图 ｌ 所示。
索塔
距分别为 ４ ． ８ ｍ， 每片拱肋立柱位置设横撑一道， 全桥 共１ ３ 道横撑。大桥总体布置如图２ 所示 。
图 ２ 大桥 总 体 布 置 图 （ 单位 ： ｍ）
此桥采用无支 架缆索 吊装法 进行拱肋 架设 ， 全 桥
纵向分成 ９ 段， 每边悬臂拼装 ４段 ， 中间一段为合拢 段 。将第一 节段 吊装 称为 施工 阶段 １ ， 第 二节段 吊装
处 的模 拟根 据实 际施工 工艺 采用 刚接方法 。在 拱肋
拱肋拼装而成） 一安装 １ ＃ 扣索一调整控制点坐标并
固定 扣索 。 （ ２ ） 吊装 拼装 好 的 ２ ＃ 节 段拱 肋 一 与 １ ＃ 节 段 拼 接处 焊接 ＿ ÷ 安装 ２ ＃ 扣 索 调 整控 制 点 坐标 并 固定 扣索。 （ ３ ） 吊装 ３ ＃ 、 ４ ＃ 节段 拱肋 的方法 同上 步骤 。
图 ３ 吊装方案布置 （ 单位 ： ｍ）
钢管 拱肋 节段 吊装 的施工 步骤 如 下 （ 考 虑 到 结 构对 称性 ， 本文 仅 给 出一 岸 的 吊装 过程 ） ：
・
பைடு நூலகம்
５ ８・
北 方 交 通
２ ０ １ ３
（ １ ） 吊装 拼装 好 的 １ ｝ ｝ 节段 拱 肋 （ 由上 游 和 中 间
吊装施工阶段 ， 扣索要作为结构的一部分承受荷载。 我们姑且把扣索 当作是一个普通的直杆单元 ， 当我 们给定了拱肋上各个扣点位置坐标后 ， 扣索 的长度 也就被确定下来。扣索的两端采用铰接 ， 应使扣索 的Ｅ Ｉ （ Ｅ Ａ 。吊装施工阶段 有限元模 型的单元按照 施 工工 序 采 用 正 装 法 逐 步 建 立 Ｊ 。在 计 算 中未 考
缆索 ， 其最大单跨跨径 已达 ４ ０ ０ ｍ以上。 １ 拱 肋 的 吊装
拱肋 纵 桥 向的节 段划 分主 要根 据缆 索 吊装 的 吊 装 能力 ， 将 拱 肋分 段预 制 ， 由缆 索 吊机先 将拱 脚段 吊 装就位 ， 并用扣索将其 固定 ， 其余各段从岸上运到驳 船上 ， 再运 到 指定 的位 置 ， 然 后 通过悬 索 吊起并 与 先 吊节 段对 接 ， 直至 吊装 合拢 。一 般说来 ， 节段划 分 是 在 吊装 能 力 允 许 范 围 内越 少 越 好 ， 可 以简化施工 。
缆索 吊装施工是国内外大跨径拱桥中使用最主 要 的方法之一 。缆索吊装法 以其所用 吊装设备跨越 能力大 ， 水平和竖直运输灵活， 施工方便等众多优点 而得到广泛应用。自６ ０年代以来 ， 在全国各地用缆
索 吊装 施工 方 法施工 的拱 桥从 数 量上 看几 乎 占施工 拱 桥 总长 的 ６ ０ ％Ｅ １ ］ 。 目前 ， 缆 索 吊装 的最 大单 跨 跨 径 已达 到 ５ ０ ０ ｍ 以上 ， 由单 跨 缆 索 发 展 到 双 跨 连 续
称 为施工 阶段 ２ ， 依 次类 推 。裸 拱拱肋 吊装 前将 上 游 拱肋 与 中游拱肋 的拱段在工 厂拼装成 空 问结 构 ， 吊装 合 拢后 ， 再 吊装下 游拱肋 。吊装 示意 图如 图 ３ 。
图 １ 斜拉悬臂 、 缆 索 吊装 法 不 意 图
２ 工 程 实例
２ ． １ 工 程 概 况
虑施工 过程 中的几 何 非 线 性 ， 由于 吊装 过 程 中 的大 多数 构件均 属于 临 时结 构 ， 因此 计算 中也 没 有考 虑
（ ４ ） 当左右半跨各 ４个节段均 已安装到位 ， 并 调节到设计坐标后 ， 即可吊装合拢段 ， 完成两片拱肋
的安 装 。 （ ５ ） 吊装 第 三 片 （ 下 游） 拱肋， 安装拱肋横撑 。 其 吊装顺 序 同上 。
悬链 线线 型设 置 预 拱 ， 跨 中预 拱 度 为 １ ５ ｃ ｍ， 施 工 放
样下料时采用 的设计矢高为 ２ ０ ． ６ ７ ９ ｍ。主拱肋 截
面型 式 为哑铃 型 ， 每肋 由两 根直 径 １ ０ ０ ｃ ｍ 的钢 管 和
中间缀板组成 ， 拱肋 总高为 ２ ． ６ ５ ｍ， 总宽 １ ． ０ ｍ。拱
某 大桥 主桥 为 三肋 上 承 式 钢管 混 凝 土拱 桥 ， 主
跨净跨 １ ３ ２ ｍ， 净矢高 为 ２ ０ ． ３ ０ ８ ｍ， 矢跨 比为 １ ／ ６ ． ５ ， 拱轴系数为 １ ． ５ １ ， 拱轴为悬链线线型， 计算跨径 Ｌ ＝ １ ３ ３ ． ４ ６ ６ ｍ， 计算矢高 ｆ ＝２ ０ ． ５ ２ ９ ｍ， 钢 管 拱 肋 制 造 按
与５ ＃ 立柱中心点处采用 １ ６ ｍ ｍ， 其余段为 １ ２ ｍ ｍ， 拱脚 至６ ＃ 立柱 与 ５ 垃 柱 中心点处拱肋 上下 钢管及 腹腔 内
填充 Ｃ ５ ０钢 纤维 混凝 土 ， 并 在钢 管 内配 置有 ５钢 筋， 其余 段填充 Ｃ ５ ０混凝土 。主拱 肋沿横桥 向 中心 问
用大型有限元软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对施工过程进行仿真 分析 ， 得 出拱肋 的内力及 变形规律 ， 重点讨论 了每 段拱肋安 装并进
行扣 索索力调 整后 以及合拢后 ， 拱 肋的应力和 变形情 况， 并指 出施 工过程 中应该注意的 问题 。 关键 词 ： 大跨度拱桥 ； 缆索 吊装施工 ； Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 受力分析 中图分类 号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ２ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—６ ０ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７—０ ０ ５ ７— ０ ４
第７ 期
北 方 交 通
・ ５ ７・
大 跨 度 拱桥 缆 索 吊装施 工 过 程 中拱肋 受 力分 析
高菁 局菁 阳
（ 中交 远洲交通科技集 团有限公 司， 石家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要： 探讨 了大跨度拱桥 缆索 吊装施工过程 中拱肋 的受力计 算， 以某大跨度拱桥 缆 索吊装施 工过程 为例 ， 采
斜 拉悬 臂 、 缆 索 吊装 方法 如 图 ｌ 所示。
索塔
距分别为 ４ ． ８ ｍ， 每片拱肋立柱位置设横撑一道， 全桥 共１ ３ 道横撑。大桥总体布置如图２ 所示 。
图 ２ 大桥 总 体 布 置 图 （ 单位 ： ｍ）
此桥采用无支 架缆索 吊装法 进行拱肋 架设 ， 全 桥
纵向分成 ９ 段， 每边悬臂拼装 ４段 ， 中间一段为合拢 段 。将第一 节段 吊装 称为 施工 阶段 １ ， 第 二节段 吊装
处 的模 拟根 据实 际施工 工艺 采用 刚接方法 。在 拱肋
拱肋拼装而成） 一安装 １ ＃ 扣索一调整控制点坐标并
固定 扣索 。 （ ２ ） 吊装 拼装 好 的 ２ ＃ 节 段拱 肋 一 与 １ ＃ 节 段 拼 接处 焊接 ＿ ÷ 安装 ２ ＃ 扣 索 调 整控 制 点 坐标 并 固定 扣索。 （ ３ ） 吊装 ３ ＃ 、 ４ ＃ 节段 拱肋 的方法 同上 步骤 。
图 ３ 吊装方案布置 （ 单位 ： ｍ）
钢管 拱肋 节段 吊装 的施工 步骤 如 下 （ 考 虑 到 结 构对 称性 ， 本文 仅 给 出一 岸 的 吊装 过程 ） ：
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பைடு நூலகம்
５ ８・
北 方 交 通
２ ０ １ ３
（ １ ） 吊装 拼装 好 的 １ ｝ ｝ 节段 拱 肋 （ 由上 游 和 中 间
吊装施工阶段 ， 扣索要作为结构的一部分承受荷载。 我们姑且把扣索 当作是一个普通的直杆单元 ， 当我 们给定了拱肋上各个扣点位置坐标后 ， 扣索 的长度 也就被确定下来。扣索的两端采用铰接 ， 应使扣索 的Ｅ Ｉ （ Ｅ Ａ 。吊装施工阶段 有限元模 型的单元按照 施 工工 序 采 用 正 装 法 逐 步 建 立 Ｊ 。在 计 算 中未 考
缆索 ， 其最大单跨跨径 已达 ４ ０ ０ ｍ以上。 １ 拱 肋 的 吊装
拱肋 纵 桥 向的节 段划 分主 要根 据缆 索 吊装 的 吊 装 能力 ， 将 拱 肋分 段预 制 ， 由缆 索 吊机先 将拱 脚段 吊 装就位 ， 并用扣索将其 固定 ， 其余各段从岸上运到驳 船上 ， 再运 到 指定 的位 置 ， 然 后 通过悬 索 吊起并 与 先 吊节 段对 接 ， 直至 吊装 合拢 。一 般说来 ， 节段划 分 是 在 吊装 能 力 允 许 范 围 内越 少 越 好 ， 可 以简化施工 。
缆索 吊装施工是国内外大跨径拱桥中使用最主 要 的方法之一 。缆索吊装法 以其所用 吊装设备跨越 能力大 ， 水平和竖直运输灵活， 施工方便等众多优点 而得到广泛应用。自６ ０年代以来 ， 在全国各地用缆
索 吊装 施工 方 法施工 的拱 桥从 数 量上 看几 乎 占施工 拱 桥 总长 的 ６ ０ ％Ｅ １ ］ 。 目前 ， 缆 索 吊装 的最 大单 跨 跨 径 已达 到 ５ ０ ０ ｍ 以上 ， 由单 跨 缆 索 发 展 到 双 跨 连 续
称 为施工 阶段 ２ ， 依 次类 推 。裸 拱拱肋 吊装 前将 上 游 拱肋 与 中游拱肋 的拱段在工 厂拼装成 空 问结 构 ， 吊装 合 拢后 ， 再 吊装下 游拱肋 。吊装 示意 图如 图 ３ 。
图 １ 斜拉悬臂 、 缆 索 吊装 法 不 意 图
２ 工 程 实例
２ ． １ 工 程 概 况
虑施工 过程 中的几 何 非 线 性 ， 由于 吊装 过 程 中 的大 多数 构件均 属于 临 时结 构 ， 因此 计算 中也 没 有考 虑
（ ４ ） 当左右半跨各 ４个节段均 已安装到位 ， 并 调节到设计坐标后 ， 即可吊装合拢段 ， 完成两片拱肋
的安 装 。 （ ５ ） 吊装 第 三 片 （ 下 游） 拱肋， 安装拱肋横撑 。 其 吊装顺 序 同上 。
悬链 线线 型设 置 预 拱 ， 跨 中预 拱 度 为 １ ５ ｃ ｍ， 施 工 放
样下料时采用 的设计矢高为 ２ ０ ． ６ ７ ９ ｍ。主拱肋 截
面型 式 为哑铃 型 ， 每肋 由两 根直 径 １ ０ ０ ｃ ｍ 的钢 管 和
中间缀板组成 ， 拱肋 总高为 ２ ． ６ ５ ｍ， 总宽 １ ． ０ ｍ。拱
某 大桥 主桥 为 三肋 上 承 式 钢管 混 凝 土拱 桥 ， 主
跨净跨 １ ３ ２ ｍ， 净矢高 为 ２ ０ ． ３ ０ ８ ｍ， 矢跨 比为 １ ／ ６ ． ５ ， 拱轴系数为 １ ． ５ １ ， 拱轴为悬链线线型， 计算跨径 Ｌ ＝ １ ３ ３ ． ４ ６ ６ ｍ， 计算矢高 ｆ ＝２ ０ ． ５ ２ ９ ｍ， 钢 管 拱 肋 制 造 按