差值法确定矮塔斜拉桥的初张索力

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1、第10卷第16期2010年6月科学技术与工程Vo1．10No．16June20101671-1815(2010)16—4068—04ScienceTechnologyandEngineering⑥2010Sci．Tech．Engng．差值法确定矮塔斜拉桥的初张索力林桢楷(华南理工大学土木与交通学院，广州510640)摘要以广州沙湾特大桥为工程背景介绍了确定矮塔斜拉桥施工阶段初张索力的实用方法。该方法是基于正装分析的差值迭代法，借助现有的有限元结构分析软件即可得到满足精度要求的索力。该方法避免了大型矩阵的计算，具有收敛速度快，精度高等优点，在实际工程中有一定的实用价值。关键词

2、矮塔斜拉桥施工索力正装分析差值法中图法分类号U448．27；文献标志码A矮塔斜拉桥成桥索力是与施工过程密切相关计索力，计算得到的成桥状态索力作为目标索力的，拉索的索力随施工过程而不断发生改变。因{F}。再按照实际施工中多次张拉斜拉索，每一次此，如何在拟定的施工步骤下确定各施工阶段拉索张拉作为一个独立的施工阶段在软件中进行模拟，的初张力就成为了关键。斜拉桥拉索从张拉次数首先假定一组施工索力{}(一般以目标索力作的不同可以分为一次张拉到位和多次张拉到位。为初始迭代的施工索力)，代人到软件中计算得到鉴于施工设备和人力所限制，在施工中采用分批多对应的成桥索力{}。此时，成桥索力和目

3、标索次张拉的方法，以一次张拉到位的索力作为目标索力之间存在一个差值：力，故要根据施工步骤和目标索力确定每次张拉的{△}={}一{F}(1)斜拉索索力。目前，常用的确定斜拉桥施工过程中为了消除这一差值，取另外一组施工索力{}，斜拉索张拉力的基本方法有：倒拆法⋯、正装迭代{}={}一{△}(2)法[2]、无应力迭代法等。其中正装迭代法能较真代入计算得到其对应的成桥索力{F}，{F}实地模拟桥梁施工的各阶段，同时能较好地考虑一与成桥状态目标索力{F}之间的差值为：些与斜拉桥结构形成有关的影响因素，如结构的几{AF}={F}一{F}(3)何非线性特性和混凝土的收缩、徐变以及温度效应

4、。重复上述的步骤直至成桥索力{}与目标索现提出的差值迭代法是利用《桥梁博士》有限元力之间的差值结构分析软件进行正装分析，模拟分段施工斜拉索分{△F}={F}一{F}(4)批张拉的过程，将得到的成桥状态索力和目标索力进满足精度要求。行对比，按两者之间的索力差值进行修正并进行下一p=砉](5)轮的迭代计算，直至收敛满足精度要求为止。式(5)中[P]一般取值为0．5％。1差值迭代法的基本原理2工程实例先在有限元软件中按照斜拉索一次张拉到设2．1工程简介2010年3月8日收到广州番禺沙湾特大桥为双塔单索面矮塔斜拉第一作者简介：林桢楷(1986一)，男，广东潮州人，硕士，研究方向桥，

5、该桥跨越沙湾水道，桥跨组合：137．5m+248m桥梁与隧道工程，E·mail：lzk30102@qq．COB。+137．5m，桥面宽度34m，(见图1)。沙湾特大桥科学技术与=r程10卷l1600以在迭代的过程中可能会出现短索已经满足精度，·卜_

6、—II_--___▲氇要求而长索仍未满足的情况。此时，在进行下一轮I1500的迭代计算时，可以将已经满足精度要求的拉索初五¨¨—114oo张力保持不变，而只对未满足精度要求的拉索初张▲▲▲▲▲▲▲—▲—▲冁l1300力取为{+}：{}一{△}再整体代人软件中索进行一下轮的迭代。ll20o竺：羔!：!：!：!：!!：!3．2差值迭

7、代法的优点I一目标索力—卜第一次迭代—卜第二次迭代—-·一第三次迭代1)差值迭代法可以利用现有的有限元结算软图3C1’一Cl9’索力迭代计算变化过程件进行计算，而不用自己编写程序。2)同时考虑所有拉索对结构的影响并以索力从表l可以看出通过两次迭代就可以得到满足作为控制目标，计算原理简单，便于工程人员使用，精度要求的施工初张索力，经过三次迭代可以得到精且收敛速度快、精度高。度较高的施工初张索力。绘制出各次迭计算过程所得到的成桥索力变化规律曲线图，如图3所示。从图4结语中可以看出，结果三次迭代后得到的成桥索力值接近目标索力。在迭代过程中，短索收敛的速度比长索提出的确定斜拉索施工

8、阶段初张力的差值迭快。进一步地，绘制出第三次迭代施工初张力和成桥代法与常用的影响矩阵法相比具有简单、实用的优索力柱状图，如图4，从4图中可以看出：经过正装计点。不同于影响矩阵法，差值法能借助现有的有限算得到的成桥索力整体分布均匀，最大张拉索力为元软件而不用自己编程，且计算精度高、收敛速度c1’索，施工初张力为12360kN，应力为1026MPa<快。通过正装分析，可以综合考虑是成桥过程中的0．6x1860=1116MPa，满足设计安全要求。收缩、徐变以及结构非线性等一系列影响因素。在600实际工程的使用中具有较高的