北盘江特大桥施工临时扣索索力优化研究

《北盘江特大桥施工临时扣索索力优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、北盘江特大桥施工临时扣索索力优化研究汗金育，彭元诚，颜艳强63北盘江特大桥施工临时扣索索力优化研究汪金育。彭元诚，颜艳强。(1．贵州高速公路开发总公司，贵州贵阳550004；2．中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430056；3．华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要：北盘江特大桥为主跨290m预应力混凝土空腹式连续刚构桥，空腹区采用倾斜挂篮及支架现浇法施T，并设置下弦临时扣索以承担自重及施工荷载。为指导临时扣索张拉，基于结构预张力最大安全度设计理论，采用线性规划的优化算法和有限元法优化临时扣索索力。首先采用梁或三维桥梁模型的

2、有限元法计算应力、弯矩或变形相对应的影响矩阵，然后将施工阶段各种控制条件转化为优化问题中线性的约束方程，以结构最大安全度为目标函数，借助ANSYS和MATIAB工具包实现结构施工状态下临时扣索索力的优化。计算结果表明，将该优化可行解作为设计中进行分析计算的索力初始值，对快速获得索力的设计值起到了指导作用，实际施T采用设计值，实桥施T效果良好。关键词：连续刚构桥；空腹区施工；临时扣索；索力优化；优化算法；有限元法中图分类号：U448．23文献标志码：A文章编号：1671—7767(2O13)05—0063—041概述空腹式连续刚构桥是一种在常规连续刚构上改进

3、的新桥型，其主要设计理念是挖空根部区域的腹板，以减轻自重，形成梁一拱组合力学体系，从而提高跨越能力。这种桥型采用平衡悬臂法施工，具有图1北盘江特大桥主桥布置示葸运营维护费用少、lT程造价低的优点。贵州六盘水Magnel在1948年就提出了预应力混凝土受弯截面至盘县高速公路北盘江特大桥为空腹式连续刚构新最小预加力设计]。Utriua提出了采用线性规划桥型的典型实例，该桥为(82．5+220+290+220+法得到最优预应力值的自动配索方法[5]。杨永清和82．5)m五跨连续刚构，其中主跨290m为空腹式陈国藩l_6]对大跨度变截面连续梁简化后采用序列线连续刚

4、构l】(见图1)。主梁采用C55混凝土，其中性规划法进行了优化设计。肖汝诚等_7以结构钢空腹区下弦采用箱形截面，梁高7．5m。空腹区段筋消耗量最少_7或弯曲应变能最少为目标函数，优化采用倾斜挂篮及支架现浇方法施工，施工期间设置了结构纵向预应力、斜拉桥拉索索力。张治成等口下弦临时扣索(见图2)以承担自重及施工荷载～。下弦临时扣索索力设计关系施工过程和承载力以拱肋吊装中标高偏差平方和最小为优化目标，研的安全及结构的正常使用。索力优化不仅可以实现究了拱肋安装线形调整中的索力精确计算问题。结构的安全，起到节约钢材、降低造价的目的，还可上述研究多为成桥阶段设计优化，

5、研究施工阶以减少施丁中的调索次数，缩短张拉过程及时间。段预应力钢筋和临时扣索索力优化具有现实意义。4×350．4X300．1lX400llX400．4X300．4X350图2北盘江特大桥空腹区域构造及临时扣索示意收稿日期：2013—07—26作者简介：汪金育(1963一)，男，高级工程师，1983年毕业于同济大学道路工程专业，工学学士(E—mail：wang．jy@126．corn)。64世界桥梁2o13，4l(5)本文以北盘江特大桥为例，基于结构预张力最大安综合式(1)～(5)得到扣索索力线性规划的矩阵形式：全度设计理论⋯]，采用线性规划优化算法和有限元

6、go一⋯∑g，』∑≤(7)法优化该桥施T过程中临时扣索索力，将该优化值【X，≥0，g≥0作为初始值进行桥梁全过程分析，考虑成桥受力状最大安全度的准则对于所有的截面都是同等对态合理性进行修正，确定设计扣索索力。待的，但是依靠设计人员的判断，可以按重要性进行区分，安全度方面的要求是可以不同对待的。要考2基于最大安全度的力筋和索力优化虑这一点，可以通过对目标函数作加权处理：结构预张力最大安全度设计首先是南胡云程、0≤d≤1(i一1，2，⋯，”)(8)钟万勰等在悬索结构研究中提出来的l_l，即基于线g()一max口g(9)弹性叠加原理，选取某一截面内力的最大、最小

7、值，通常，一个结构的索力可调的数目是不多分别记为M和M，将预应力作为外荷载，由影的，而需要加以验算的断面n往往比较多。对于该响线的定义，在该截面上的作用效应为：桥，扣索数一12。一M+∑MX(13空腹区域下弦施工过程临时扣索索力优化Mfmi一M+∑x北盘江特大桥实际施工过程中以下弦与墩梁同，==1式巾，Mi⋯+、M⋯i-分别为i截面外荷载作用效应的最结处的应力和下弦悬臂端部的标高作为临时扣索索大值和最小值；M、X分别为第根索在i截面的力优化的约束条件，以下弦最大安全度为目标甬数，作用效应和第J根索的索力大小。进行临时扣索的索力优化。根据《公路桥涵施T技术规

8、范》(JTGTF50—2011)，预应力混凝土梁施工只要控制索力X