大跨度三塔四跨悬索桥主缆线形参数影响性分析

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1、总第12期大跨度三塔四跨悬索桥主缆线形参数影响性分析35大跨度三塔四跨悬索桥主缆线形参数影响性分析张蝶，代百华(1．中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034)摘要：为研究施工控制中主缆钢丝弹性模量、主缆钢+159．5m，两边塔塔顶标高均为+141．2m，中塔丝面积以及温度变化等对悬索桥主缆线形的影响，以某与边塔处主缆理论交点高程相差18m。主缆横向(225+2×850+225)m钢一混凝土结合梁地锚式悬索桥为布置两根，间

2、距为36m，主缆矢跨比采用1／9。每根研究背景，采用非线性有限元软件ANSYS对各影响参数进主缆由114股索股组成，每股索股由127根5．1行成桥和空缆状态主缆跨中标志点里程与标高计算分析，得mm的镀锌高强钢丝组成。出各参数在单位变化量时对主缆各跨中标志点里程与标高的影响值，为主缆索股架设精度和实际成桥状态评价提供一些指导性意见。2主要参数的选取关键词：悬索桥；主缆；线形影响量；有限元法；分析影响悬索桥主缆线形的主要因素有结构材料参数、几何参数、计算分析理论、环境参数与施工测量1引言等。对于结构材料参数

3、与几何参数，虽然其精度往往与施工制造密不可分，但是也存在随机性与偶然随着我国综合实力的提高以及人们对桥梁景观的需求，悬索桥越来越成为跨越长江及海湾的桥梁性，因而分析其对主缆线形的影响是很有必要的。的首选桥型E。随着两塔悬索桥的设计与施工技术目前，大跨度悬索桥均采用非线性有限元计算分析的不断提高，三塔悬索桥作为新型的悬索桥结构形理论。由于非线性计算理论和大量商业计算软件的式，其结构线形控制(特别是主缆线形)要求亦不断完善，只要选用成熟的非线性求解器并按合理的假提高。因而有必要对各主缆线形影响参数进行分析设

4、建立计算模型，计算结果的差异均不会太大。对探讨。于施工测量，首先仪器本身存在精度问题，其次测量受大气压、温湿度、能见度等因素影响很大，因而测以往国内的悬索桥跨度相对来说较小，在主缆线形参数分析中主要考虑温度变化、加劲梁重量变量精度也是影响主缆线形的重要参数，但本文对测化等一些因素的影响，很少考虑钢丝弹性模量、主缆量问题不予考虑。钢丝面积以及由塔身阴阳面温差和猫道作用于塔顶处的不平衡力共同引起的跨度变化等因素的影响，3各主要参数影响性分析一般按照设计参考值或者理想值来考虑。而在如今的大跨度悬索桥主缆线形参

5、数分析中，这些主要参本文重点考虑主缆钢丝弹性模量、主缆钢丝面数(钢丝弹性模量、主缆钢丝面积和跨度变化等)直积、加劲梁重量、温度变化、跨度变化、锚碇基础水平接影响着主缆空缆线形精度，从而决定成桥线形的位移与沉降、塔顶预高量(或主塔基础沉降)、无应力精度E，因而必须加以考虑。本文以某(225+2×长度各主要参数对主缆线形的影响。在参数影响性850+225)m钢一混凝土结合梁地锚式悬索桥为研分析时，主要考虑各跨跨中里程与标高的变化情况。究背景，运用非线性有限元软件，研究各参数对成桥3．1主缆钢丝弹性模量和钢丝

6、面积误差对主缆线和空缆线形的影响状况，为提高主缆索股架设精度形的影响提供一些理论依据。主缆是悬索桥结构的主要承力构件，其弹性模该悬索桥主桥长2150m，中塔塔顶标高量和钢丝直径等参数也是决定结构线形的重要因收稿日期：2013一O4一O7作者简介：张蝶(1986-)，女，助理工程师，2008年毕业于华中农业大学园林专业，工学学士，2008年获得华中科技大学建筑学专业工学学士学位，2011年毕业于华中农业大学园林专业，工学硕士。36桥梁检测与加固素。在大跨度悬索桥中，两根主缆的工程量相当大，表3加劲梁重量变

7、化对成桥主缆中跨跨中标高影响往往需要两家甚至多家加工单位提供材料和进行加加劲梁重量变化量中跨跨巾标高变化／m5工，不同厂家的材料和加工件在钢丝弹性模量和钢3丝直径方面往往存在较大差异，这种差异将给悬索1桥主缆的施工及悬索桥的成桥结构带来比较大的影1响。该悬索桥主缆根据部分钢丝和索股弹性模量的3测量值确定主缆的弹性模量值为1．94×10MPa，单5缆面积取值为0．31341m。，分别考虑主缆弹性模量简化，仅考虑成桥状态主缆均匀升降温的情况。变化量与单缆面积变化量在一3～3范围内对中在成桥平衡状态，限制鞍座

8、和塔顶的相对位移，跨跨中标高的影响(表l、表2)。由表1可知，主缆以20℃为基准温度，考虑主缆温度为0～40℃，计钢丝弹性模量每变化19／6，中跨跨中标高变化约65算主缆边跨及中跨的跨中标高变化情况(表4)。从mm。由表2可知，单缆面积每变化1，中跨跨中表4可以看出，每升温(或降温)1℃，中跨跨中标高标高变化约57mm。偏低(偏高)23mm。表1弹性模量变化对成桥主缆中跨跨中标高影响表4温度变化对成桥主缆各跨跨中标高影响主缆钢丝弹性模量变化