悬索桥更换加劲梁施工过程模拟计算分析

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1、悬索桥更换加劲梁施工过程模拟计算分析摘要本文以山区某悬索桥为例，针对加劲梁边拆边建施工工艺，探讨悬索桥更换加劲梁施工过程计算模型模拟问题，利用有限元程序MIDAS/Civil,提出了新、老桥两种计算思路，并与现场数据进行对比分析，得出新桥计算模型的计算思路更符合实际。关键词悬索桥施工控制计算模型中图分类号：U448.25文献标识码：A悬索桥也称吊桥，其主要结构由主缆、索塔、锚碇、吊索、加劲梁组成。随着运营时间增加，一些悬索桥开始出现病害，例如主缆局部锈蚀、吊杆局部锈蚀、加劲梁局部断裂等。例如，1995年我

2、国建成通车的汕头海湾大桥，由于受限于当时建设资金，采用钢丝绳吊索，现发现吊索钢丝绳局部存在锈蚀严重与变形等缺陷，不得不更换吊索。本文以山区某悬索桥为例，利用有限元程序MIDAS/Civil，针对边拆除旧梁边安装新梁的施工工艺问题，如何更加准确模拟出加劲梁更换过程，从而更好地为施工服务。1工程概况某山区悬索桥，上部结构为地锚式钢桁悬索桥，主缆跨径120m。主缆采用16??15.2mm平行钢绞线束，吊索采用1??sl5.2mm钢绞线，锚碇采用预应力抗滑桩与重力式锚旋相结合的倒“L”复合型锚綻。运行多年之后，检

3、测单位对该桥进行了外观检查、专项检查及荷载试验。检查结果发现主桥构件混凝土质量差，强度低；下弦杆节点多处断裂、下弦节点焊缝存在较严重缺陷，下弦钢绞线、型钢等锈蚀严重。结构检算、荷载试验结果表明，原桥临时通行能力仅能满足一辆总重为20t的两轴车的通行要求。最终经过多次专题会议讨论，拆除原主梁结构、桥面系及吊杆，更换为钢桁架结构，仅保留主塔、主缆和锚锭等。2施工控制难度分析该桥旧梁结构由于使用年限较久，且本桥的维修加固采取边拆除旧梁边假设新梁的施工工艺，其施工过程极其复杂，因此，本桥施工监控的难度极大，既有旧

4、梁的拆除，也有新梁的重建，且二者是同时作业，相互交叉，可见其施工控制的难度远比单纯的新建一座相同的桥梁要大得多。3计算模型由于该桥采用边拆旧梁，边安装新梁的施工工艺，新旧加劲梁交叉作业，施工过程较为复杂。施工过程中，计算分析较为复杂，为了更好的模拟施工过程中结构受力及变形情况，利用有限元程序MIDAS/Civil,建立了2个计算模型，即老桥模型，新桥模型。老桥模型计算思路：根据老桥设计图纸中的结构布置和结构尺寸，将老桥结构离散成多个节点和单元。根据该桥采用边拆旧梁，边安装新梁的施工工艺，计算模型采用在老桥

5、计算模型的基础上，新梁以荷载形式直接施加到主缆上再进行施工阶段分析。其中老桥计算模型见图1。新桥模型计算思路：根据新桥设计图纸中的结构布置和结构尺寸，将新桥结构离散成多个节点和单元。根据该桥采用边拆旧梁，边安装新梁的施工工艺，计算模型采用在新桥计算模型的基础上，老桥以荷载形式直接施加到主缆上再进行施工阶段分析。4计算结果4.1主缆线形施工过程中，主缆线形以中跨跨中点为控制点，在加劲梁架设完成后，主缆控制点实测标高与理论计算标高见表1所示。按照老桥计算模型得出中跨跨中主缆标高与实测标高，相差在2.5cm;按

6、照新桥计算模型得出中跨跨中主缆标高与实测标高，相差在1.4cm，两者满足施工精度要求，但新桥计算模型更接近实际。4.2索塔偏位为便于对索塔偏位进行观测，在索塔中间粘贴反光片，用精密全站仪来进行测量。在加劲梁架设完成后，索塔实测偏位如表2所示。索塔偏位由边跨向中跨为正，反之为负。按照这两种计算思路得出的计算偏位与实测偏差相差较小，均满足施工精度需要，新桥计算模型更接近实际。5结论根据对新、老桥两种计算模型计算结果与实测结果比较发现，这两种计算模型计算结果均能满足加劲梁、吊杆更换的施工精度需要；且在新桥计算模

7、型基础上，老梁以荷载形式直接施加到主缆上，再进行施工阶段分析的计算思路更符合实际。参考文献[1]吴伟胜，王仁贵.悬索桥主缆线形计算与施工控制[J].公路，2005(11)：6-13.[2]谭冬莲.大跨径自锚式悬索桥合理成桥状态的确定方法[J].中国公路学报，2005，18(2)：51-55.[1]唐茂林.大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件开发[D].西南交通大学博士学位论文，2003.[2]程斌，孙海涛，肖汝诚.自锚式悬索桥的主缆线形计算与误差分析[j].华南理工大学学报，2008,36(6)：17-2

8、4.