【摘 要】本文依托某市某平轉(zhuǎn)施工斜拉橋的施工監(jiān)控項目。通過埋設(shè)應(yīng)力計，對本橋進行了長期持續(xù)的監(jiān)控與測量，得出了本橋應(yīng)力的實測值。使用專業(yè)橋梁有限元軟件Dr.BridgeV3.0依據(jù)設(shè)計圖紙對本橋進行仿真模擬，經(jīng)過計算得到本橋的理論值。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)本橋的應(yīng)力實測值與理論值較為吻合，可以通過模型模擬來較為真實的反應(yīng)平轉(zhuǎn)施工斜拉橋在實際施工中的受力狀態(tài)。由于本橋是滿堂支架施工，實測下緣應(yīng)力在某一施工階段出現(xiàn)了拉應(yīng)力，表明實際施工主梁底緣與支架間出現(xiàn)了局部受力，而這點很難再仿真分析中表現(xiàn)出來，所以需要加強實際施工中的應(yīng)力監(jiān)控。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；應(yīng)力；理論值；實測值；平轉(zhuǎn)施工

0.引言

目前對斜拉橋進行結(jié)構(gòu)分析采用最多的是有限單元法，利用有限元中各單元的特性模擬斜拉橋的不同部位。在對斜拉橋支架施工過程模擬分析和轉(zhuǎn)體前后分析時，要盡可能真實的模擬：主梁、拉索、索塔、混凝土的收縮以及徐變、預(yù)應(yīng)力筋的張拉、施工荷載形式、邊界條件等。[1]

本文以遷西轉(zhuǎn)體斜拉橋為背景，以橋梁工程專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計軟件橋Dr.Bridge.V3.0建立施工控制仿真分析模型。模型的主要部分斜拉索采用索單元，塔、墩、梁采用梁單元。全橋離散為107個節(jié)點，126個單元。其中主梁共88個單元，塔18個單元，斜拉索共20個單元。

1.工程概況

本工程線路基本為南北走向，在里程K4+405處上跨京哈、津山鐵路。立交橋起點里程為K4+027.96（橋臺前墻處），終點里程為K4+610.040（橋臺前墻處），全長582.08米，共跨越京哈線、津山線及東聯(lián)線，與京哈鐵路上行線以71°、津山鐵路上行線以72°角度斜交、與津山鐵路下行線及京哈鐵路下行線以69°角度斜交。和營業(yè)線分別相交于鐵路里程K168+115.2（京哈線）、K293+441.6（津山線）、K0+541.2（東聯(lián)線）。

立交橋主橋為2×96m轉(zhuǎn)體斜拉橋構(gòu)造，采用支架現(xiàn)澆，平面轉(zhuǎn)體施工；引橋為2×30m、3×30m、3×30m、2×30m先簡支后連續(xù)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，預(yù)制架設(shè)施工。

橋梁轉(zhuǎn)體施工，是利用兩岸地形采用簡單支架順著岸邊預(yù)制拼裝龐大的橋梁結(jié)構(gòu)，然后采用摩擦系數(shù)很小的轉(zhuǎn)鉸和滑道組成的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，以簡單的設(shè)備，將橋梁整體旋轉(zhuǎn)安裝到位的施工方法。[2]

在跨度200m以內(nèi)的斜拉橋，常采用獨塔斜拉橋。[3]

2.全橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)件模擬

本文依托某市某平轉(zhuǎn)施工斜拉橋的施工監(jiān)控項目。作者通過埋設(shè)應(yīng)力計，對本橋進行了長期持續(xù)的監(jiān)控與測量，得出了本橋應(yīng)力的實測值。作者使用專業(yè)橋梁有限元軟件Dr.BridgeV3.0依據(jù)設(shè)計圖紙對本橋進行仿真模擬，經(jīng)過計算得到本橋的理論值。通過得出實際通過對某市平轉(zhuǎn)施工斜拉橋的應(yīng)力監(jiān)控與建模分析，分別得出斜拉橋的實測應(yīng)力值和理論應(yīng)力值。[4]

2.1 主梁的模擬

梁單元截面依據(jù)設(shè)計圖紙在CAD中畫出，然后導(dǎo)入Dr.Bridge.V3.0。梁單元采用全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，截面材料采用中交新混凝土：C50混凝土。先把梁單元安成橋后狀態(tài)建成模型，然后依據(jù)施工順序劃分施工階段。

2.2 斜拉索的模擬

斜拉索直接采用Dr.Bridge.V3.0中特有的索單元進行模擬。本橋把拉索轉(zhuǎn)化成中交新預(yù)應(yīng)力筋：270K級鋼絞線（15.2）來進行模擬，截面面積為：18549 。因為本橋斜拉索鋼絲采用塑包平行鋼束，鋼絲采用163φ7高強鋼絲與270K級鋼絞線（15.2）彈性模量較為接近。此橋為獨塔雙索面，所以把實際中同一邊并排的兩根索轉(zhuǎn)化成一根索進行模擬。[5-8]

2.3 索塔的模擬

本文索塔采用梁單元來進行模擬。

2.4 主梁預(yù)應(yīng)力的模擬

作者根據(jù)不同的施工工況和施工階段，對主梁應(yīng)力進行了相應(yīng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)測量。

2.5 實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對比

作者通過埋設(shè)應(yīng)力計，對本橋進行了長期持續(xù)的監(jiān)控與測量，得出了本橋應(yīng)力的實測值。作者使用專業(yè)橋梁有限元軟件Dr.BridgeV3.0依據(jù)設(shè)計圖紙對本橋進行仿真模擬，經(jīng)過計算得到本橋的理論值。

通過實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)應(yīng)力圖表對比分析，可以看出有較好的規(guī)律性，從中可以得出以下結(jié)論和規(guī)律：

（1）實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)是有誤差的，從第3施工階段（A0段張拉預(yù)應(yīng)力筋前）以后， 主梁上緣應(yīng)力實測值的均大于理論值.從第5施工階段（A2段張拉預(yù)應(yīng)力筋后）以后， 主梁下緣應(yīng)力實測值的均大于理論值.

（2）從第7施工階段（A3段張拉預(yù)應(yīng)力筋前）以后，主梁上緣應(yīng)力和下緣應(yīng)力理論值走勢較為吻合.

（3）從第7施工階段（A3段張拉預(yù)應(yīng)力筋前）以后，主梁上緣應(yīng)力實測值與理論值的最大差值為1.22MPa；主梁下緣應(yīng)力實測值與理論值得最大差值為0.3MPa。

（4）第1-4施工階段主梁下緣出現(xiàn)了拉應(yīng)力。由于本橋采用滿堂支架施工，這表明斜拉橋在實際施工中支架與主梁底緣發(fā)生了局部受力。實際施工中的局部受力狀態(tài)，在有限元仿真模擬中很難體現(xiàn)出來。

（5）主梁上下緣壓應(yīng)力呈現(xiàn)出此消比長得狀態(tài)，當某個主梁截面下緣壓應(yīng)力減小時，主梁上緣會增加。當某個主梁截面下緣拉應(yīng)力增加時，主梁上緣的壓應(yīng)力也會增加。

（6）在第4施工階段（A1張拉后），主梁下緣出現(xiàn)了最大拉應(yīng)力，實測數(shù)據(jù)最大拉應(yīng)力為-1.01MPa，理論數(shù)據(jù)最大拉應(yīng)力為-0.08MPa。

3.結(jié)束語

通過以上計算分析，可以得出如下結(jié)論：

（1）本文采用專業(yè)橋梁有限元軟件Dr.BridgeV3.0依據(jù)設(shè)計圖紙對本橋進行仿真模擬，經(jīng)過計算得到本橋的理論值。經(jīng)對比分析理論值和實測發(fā)現(xiàn)較為吻合，可以通過模型模擬來較為真實的反應(yīng)平轉(zhuǎn)施工斜拉橋在實際施工中的受力狀態(tài)。

（2）由于本橋是滿堂支架施工，實測下緣應(yīng)力在某一施工階段出現(xiàn)了拉應(yīng)力，表明實際施工主梁底緣與支架間出現(xiàn)了局部受力，而這點很難再仿真分析中表現(xiàn)出來，所以要加強主梁底緣的應(yīng)力監(jiān)控和測量。

（3）實測值與理論值是存在誤差的，這與測量誤差和有限元軟件模擬誤差是有關(guān)的。誤差在允許范圍內(nèi)。

（4）實際測量的應(yīng)力和理論計算的應(yīng)力均是滿足設(shè)計要求的。

（5）本橋為矮塔斜拉橋，采用平面轉(zhuǎn)體和滿堂支架施工法。其中支架與主梁底部之間的摩阻力對主梁有怎么樣的影響，以及平面轉(zhuǎn)體施工過程中主梁的受力狀態(tài)還有待進一步探究。

【參考文獻】

[1]橋梁施工控制技術(shù)北京：人民交通出版社，2001.

[2]林元培.斜拉橋.北京：人民交通出版社，1997.

[3]范立礎(chǔ).橋梁工程（上）.北京：人民交通出版社，1983.

[4]中華人民共和國行業(yè)標準.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTJ021-89）.北京：人民交通出版社.1989.

[5]中華人民共和國行業(yè)標準.公路斜拉橋設(shè)計規(guī)范（試行）.北京：人民交通出版社，1992.

[6]陳寶春，彭桂瀚.部分斜拉橋發(fā)展綜述華東公路，2004（3）：89-96.

[7]周孟波主編.斜拉橋手冊.北京：人民交通出版社，2004.

[8]吳鴻慶，任俠.結(jié)構(gòu)有限元分析.北京：中國鐵道部出版社，2000.