宽幅斜拉桥牵索挂篮静载试验有限元分析

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1、宽幅斜拉桥牵索挂篮静载试验有限元分析谢理民27宽幅斜拉桥牵索挂篮静载试验有限元分析谢理民(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)摘要：为了准确地反映牵索挂篮的受力及变形特性，保证牵索挂篮在宽幅斜拉桥悬臂浇筑施工中的安全并有效控制主梁的线形，以无锡葑溪斜拉桥为背景建立牵索挂篮的有限元模型，计算其在各试验工况下的应力及变形，并与实桥静载试验所得数据进行比较分析。结果表明：牵索挂篮的弹性变形及应力变化的有限元计算值与试验值趋势基本一致，误差均在可控范围内；通过牵索挂篮静载试验的有限元分析，可以近似真实地反映牵索挂篮在各工况下的应力及变形情况，可以依据有限元分析结果进

2、行主梁线形控制。关键词：斜拉桥；牵索挂篮；静载试验；应力；弹性变形；有限元法中图分类号：U445．38文献标志码：A文章编号：1671—7767(2Ol3)02—0027—041引言地反映挂篮的受力特性。另外，牵索挂篮对已浇筑牵索挂篮作为预应力混凝土斜拉桥悬臂浇筑施箱梁的变形以及自身变形直接影响挂篮立模标高，工的核心设备，其承载和变形能力直接影响施工安从而影响主梁线形控制，但是目前国内牵索挂篮静全和质量_1]。因此，牵索挂篮在投入使用前必须载试验对以上方面研究较少。本文以无锡葑溪斜拉进行静载试验。牵索挂篮静载试验的主要目的有：桥为背景，利用ANSYS有限元软件模拟分析该桥检验

3、挂篮质量和受力是否满足设计要求；得到挂篮牵索挂篮施工的各种试验工况，并计算挂篮在各种在各施工工况下的实际变形量；消除挂篮非弹性变试验工况下的变形和应力值，结合现场实测数据，验形；获得挂篮的弹性变形量，为挂篮立模标高提供可证牵索挂篮静载试验有限元分析的准确性。靠的参数依据E73。挂篮静载试验一般采用原位试验的方法，即挂2工程概况篮系统在主体结构支架现浇的起始段上拼装完毕，无锡葑溪斜拉桥为50m+1401TI+70ITI高低然后按照设计值及荷载分布情况进行分级加载，通塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥面宽40．5m。主过监测加载前、加载后和卸载后的观测点标高值的梁设有纵、横、竖三向预

4、应力，梁高2．8m。主梁中变化来推算挂篮的弹性变形值_8]。这种试验方法跨跨越京杭大运河，采用牵索挂篮悬臂浇筑施工，边比较真实地模拟了挂篮的受力情况，而且可以消除跨采用支架现浇施工。挂篮的非弹性变形，有利于后续施工的线形控制。宽幅斜拉桥牵索挂篮利用斜拉索作为挂篮前支试验加载主要以悬吊或堆积重物为主，如砂袋、点牵引索，后锚点锚固在已浇梁段斜腹板与底板交水箱、钢材等_9，堆积砂袋的方法可以按实际截界处，中支点利用C型挂钩支承于已浇梁段顶面，面混凝土重量的分布来对挂篮进行加载，基本可以将后锚点挂篮的悬臂受力状态改变为前、后支点的做到与现场施工一致，但是搬运工作量大，施工周期简支受力

5、状态，从而减小了挂篮的挠度和弯矩，提高长。悬吊水箱或者钢筋的方法称重比较简单，但是了挂篮的承载能力。斜拉索通过设计特殊的连接准备时间较长，而且对底模和侧模的局部强度要求件，与挂篮弧形首连接，形成施工时用的临时牵索；较高，容易失稳或者在局部焊接处出现危险情况。节段施工完毕，将临时连接拆除，经过体系转换，临也有在桥墩上引出反力架，采用千斤顶和钢绞线施时牵索成为永久斜拉索。加荷载的方法[1引。综上可知，国内对于挂篮的试验研究基本是依3有限元仿真分析靠实测数据来指导施工，而受到试验加载物体重量3．1计算模型及分布误差等因素影响，试验所得数据未必能真实牵索挂篮采用通用有限元软件ANSY

6、S10．0收稿日期：2Ol2—09—07作者简介：谢理民(1964一)，男，高级工程师，1986年毕业于上海铁道学院铁道工程专业，工学学士(E—mail：tsy-xlm@126．corn)。28世界桥梁2013，41(2)进行建模分析，吊杆采用Link8单元模拟，其它挂篮浇筑重量施加荷载，均按节点荷载施加到计算模型部件采用Shell63单元模拟。8根吊杆约束竖向位上。牵索挂篮有限元计算模型如图1所示。移，抗剪柱约束纵向位移。根据拉索索力和混凝土3．2计算工况图1牵索挂篮有限元模型由于牵索挂篮有限元模型属于弹性理论范畴，挂篮加载和卸载过程应力和变形对称，因此模拟挂目篮静载试验工

7、况时只模拟加载过程。定义5个施工咖l工况：①工况1，拉索第1次张拉；②工况2，加载50％；③工况3，拉索第2次张拉；④工况4，加载趟徼100；⑤工况5，加载l1O。3．3挂篮弹性变形计算因挂篮变形主要集中在弧形首和前横梁，另外在施工过程中前横梁和弧形首位置的标高情况也较图3牵索挂篮在各工况下的变形曲线容易观测，因此在弧形首和前横梁处选择7个观测点上挠最大为4．7cm；前横梁跨中处的G4测点点(见图2)。为了便于将理论计算值与观测值进行下挠最大为2．81cm。牵索挂篮在加载至100设比较分析，在挂篮变形计