林遠(yuǎn)池 楊 帥

(1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640； 2.廣州市高速公路有限公司，廣東 廣州 510288)

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三塔斜拉橋初拉力誤差的影響分析

林遠(yuǎn)池1楊 帥2

(1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640； 2.廣州市高速公路有限公司，廣東 廣州 510288)

以江海直達(dá)航道橋?yàn)楣こ虒?shí)例，采用Midas Civil有限元軟件，建立了全橋有限元模型，分析了初拉力誤差對(duì)成橋線形及索力的影響，識(shí)別出了初拉力的影響敏感位置，便于更好地進(jìn)行施工監(jiān)控。

三塔斜拉橋，初拉力，線形，索力

0 引言

多塔斜拉橋造型美觀，跨度大，實(shí)際應(yīng)用越來越多。但多塔斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，施工工序多，體系變化多，要求控制的精度和質(zhì)量高[1]，這對(duì)施工控制提出了很大的挑戰(zhàn)。施工控制過程中，識(shí)別出敏感性參數(shù)對(duì)施工控制非常重要，其中初拉力誤差對(duì)成橋線形和索力有較大的影響，需要重點(diǎn)考慮[2]。由于張拉設(shè)備、索力測(cè)量方法、材料參數(shù)等引起的誤差，使得初拉力存在一定誤差。

本文以江海直達(dá)航道橋?yàn)楣こ虒?shí)例，建立全橋有限元模型，分析在不同初拉力誤差條件下，成橋線形和索力的變化值，識(shí)別出初拉力的影響敏感位置。

1 工程概述

港珠澳大橋連接香港、珠海、澳門，是橋、島、隧連接的跨海大橋，其中有三座斜拉橋，包括青州航道橋、江海直達(dá)航道橋和九洲航道橋。本文以江海直達(dá)航道橋?yàn)楣こ虒?shí)例，進(jìn)行初拉力誤差影響分析。江海直達(dá)航道橋是一座三塔鋼箱梁斜拉橋，全長(zhǎng)994 m，跨徑布置為(110+129+258+258+129+110)m，共7×2×3=42根索，全橋共75個(gè)梁段。左側(cè)塔采用大節(jié)段吊裝之后再拉索的施工方案，中間塔和右側(cè)塔采用預(yù)制懸拼的施工方案。圖1為江海直達(dá)航道橋立面圖。

2 工程實(shí)例計(jì)算分析

2.1 模型建立

利用Midas Civil有限元軟件建立江海直達(dá)航道橋全橋有限

元模型，主梁和塔采用梁?jiǎn)卧M，斜拉索采用桁架單元模擬。全橋1 764個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 608個(gè)單元。如圖2所示為江海直達(dá)航道橋的結(jié)構(gòu)離散圖。

2.2 實(shí)例計(jì)算分析

利用建立的有限元全橋模型，計(jì)算初拉力誤差分別取±1%，±3%和±5%時(shí)，成橋線形及索力的變化情況，分析初拉力誤差產(chǎn)生的影響。

圖3為六種初拉力誤差條件對(duì)成橋主梁線形的影響，圖4～圖9為六種初拉力誤差條件對(duì)成橋索力的影響。

分析圖3可以看出，初拉力增加和減少對(duì)成主梁橋線形的影響是有區(qū)域性的，并且影響比較大。對(duì)于中跨的影響遠(yuǎn)大于對(duì)次邊跨的影響，最敏感位置位于中跨的合龍段附近。對(duì)無(wú)索區(qū)的影響很小。

具體變化為：當(dāng)初拉力增加1%時(shí)，最大豎向位移變化量為12.2 mm；當(dāng)初拉力減少1%時(shí)，最大豎向位移變化量為-12.2 mm；當(dāng)初拉力增加3%時(shí)，最大豎向位移變化量為36.5 mm；當(dāng)初拉力減少3%時(shí)，最大豎向位移變化量為-36.6 mm；當(dāng)初拉力增加5%時(shí)，最大豎向位移變化量為60.1 mm；當(dāng)初拉力減少5%時(shí)，最大豎向位移變化量為-60.1 mm。最大變化位置在中跨合龍段附近，引近，引起的誤差較大，對(duì)于江海直達(dá)航道橋線形控制的高精度要求，在張拉的時(shí)候，施工單位和監(jiān)控單位要及時(shí)測(cè)量調(diào)整，以免造成誤差的累積，對(duì)以后的合龍和成橋的線形產(chǎn)生控制質(zhì)量和精度的難度。

江海直達(dá)航道橋?yàn)橐淮卫?，故初拉力直接影響了成橋索力，分析圖4～圖9得到：當(dāng)初拉力增大時(shí)，索塔附近的索力減小，遠(yuǎn)離塔的索力增大；當(dāng)初拉力減少時(shí)，索塔附近的索力增大，遠(yuǎn)離塔的索力減小。由于左側(cè)塔兩邊主梁施工方案的不同，左側(cè)索塔區(qū)附近的變化量與中塔和右側(cè)塔的初拉力變化量存在差異。

分析成橋索力的變化得到：當(dāng)初拉力增加1%時(shí)，索力變化值最大為101.96 kN，最大變化率為1%；初拉力減少1%時(shí)，索力變化值最大為-101.95 kN，最大變化率為-1%；初拉力增加3%時(shí)，索力變化值最大為305.89 kN，最大變化率為3%；初拉力減少3%時(shí)，索力變化值最大為-305.55 kN，最大變化率為-3%；初拉力增加5%時(shí)，索力變化值最大為510.35 kN，最大變化率為5%；初

拉力減少5%時(shí)，索力變化值最大為-509.02 kN，最大變化率為-5%。變化值最大為右側(cè)塔7號(hào)索位置。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上初拉力誤差對(duì)成橋線形及索力的影響分析，可以得出以下結(jié)論：

1)初拉力誤差對(duì)成橋線形及索力影響較大，應(yīng)采取措施盡量減小。

2)初拉力誤差影響有區(qū)域性，跨中成橋線形及索力對(duì)初拉力的誤差較為敏感，斜拉索張拉和調(diào)索時(shí)要特別注意對(duì)跨中線形的控制。

3)不同的施工方案對(duì)初拉力誤差的敏感性不同，大節(jié)段吊裝再拉索的施工方案在塔區(qū)附近的索力變化值比小節(jié)段預(yù)制懸拼的施工方案的變化值要小，而且施工周期短，可以為以后同類型施工方案提供參考。

[1] 王學(xué)偉，卜一之，祝 兵，等.六塔斜拉橋主梁制造階段參數(shù)敏感性研究[J].公路交通科技，2015，32(1)：76-82.

[2] 翟世鴻，張照霞.國(guó)內(nèi)超大跨度鋼斜拉橋上部結(jié)構(gòu)施工控制探討[J].中外公路，2006，26(1)：108-112.

[3] 楊 帥.三塔鋼箱梁斜拉橋施工控制關(guān)鍵技術(shù)及其參數(shù)敏感性研究[D].廣州:華南理工大學(xué)，2014.

[4] 黃 燦，卜一之，翁方文.多塔斜拉橋幾何控制法的參數(shù)敏感性分析[J].中外公路，2013，33(5)：108-112.

[5] 蘇 成,范學(xué)明.斜拉橋施工控制參數(shù)靈敏度與可靠度分析[J].土木工程學(xué)報(bào)，2005，38(10)：81-87.

Effect analysis of the initial tension error on cable-stayed bridge with three pylon

Lin Yuanchi1Yang Shuai2

(1.SchoolofCivilEngineeringandTransportation,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China；

2.GuangzhouExpresswayCo.,Ltd,Guangzhou510288,China)

Based on Jianghai direct ship channel bridge, establish the finite element model of the bridge by Midas Civil finite element software, analyze the effect of initial tension error on the final alignment and cable force of the bridge, and identify the sensitive position, which is convenient for the construction monitoring and control.

cable-stayed bridge with three pylon, initial tension, alignment, cable force

1009-6825(2016)27-0160-02

2016-07-13

林遠(yuǎn)池(1991- )，男，在讀碩士； 楊 帥(1989- )，男，助理工程師

U448.27

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