金婺大桥换索方案研究钢结构2

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1、金婺大桥换索方案研究周立（中铁上海设计院集团有限公司，上海200070）摘要本文主要以金婺大桥边跨4#索换索方案为工^背景，把理论计算与实测相结合，来研究单侧卸索（加支撑）、单侧卸索（不加支撑）、双侧卸索（加支撑）和双侧卸索（不加支撑）等卸索方案对斜拉索索力以及主梁和桥塔的弯矩、位移和应力的影响.分析表明单侧卸索大大增加了桥塔的弯矩，不加支撑大大增大了主梁的弯矩。建议采用在边跨主梁和中跨主梁与4#索对应的横隔梁下加竖向支撑的双侧全松血紧的换索方案。关键词金婺大桥换索方案索力有F艮元中图号：U443文献标志码：A1引言在过去的40多年内，全世界修建了300余座人跨彳齋斗拉桥。但

2、山于种种原因，-些斜拉桥的拉索钢丝发生了锈蚀断裂。势必引起拉索索力的重新调整及斜拉桥主梁的线形变化，使斜拉桥结构破坏非常严重，以至于不得不更换拉索。拉索换索后乂必须对全桥进行调索，使得桥梁结构匝新恢复到最有利的受力状态了o金婺大桥（图1）于1997年12月建成通车，为塔、梁、墩固结的独塔单索而预应力混凝土斜拉桥，跨径布置为100ni+125iii+35nF260m；主梁^

3、J单箱三室箱型截面形式，全宽为24.7m,梁高2.2m；塔高64.0m；拉索为9对平行索，每束索由109根钢绞线组成。桥梁设计荷载：汽一20级，挂一100,人群荷载为3.5KN/ml但由丁在整修过程中电焊工

4、人不慎将4#索弓I着失火用水灭火^索脆性增加，存在安全隐患，因此决定进行换索。图1金婺大桥节段划分图96为7年施工施工时1#〜9#索张拉力控制如表1所示。表196〜97年施工1#~9#索张拉力控制索号起始张拉力设计控制张拉力（kN）超张拉力实测总伸长值（mm）油压(MPa)张拉力（kN）设计张拉力（kN）油压(MPa)实际张拉力（kN）E949.557550.437600783351.4783437315.8W948.507387.687600783351.47831.00323.3E845.56929.037900814553.48141.15286.0W845.56929

5、.087900814553.58152.01293.7E742.006392.017900815153.58156.49251.8W742.256432.267900815153.58152.01260.6E637.255663.217800805652.98064.43228.4W637.505706.147800805652.98060.29233.0E537.45686.227600786251.67864.97194.5W537.55706.147600786251.67861.57191.9E441.05603.847600787656.27871.74165.4W

6、443.35980.28760078765617875.29164.6E340.55529.247400769355.07692.7127.4W337.75151.217400769354.97697.64121.6E236.04857.827800813858.08140.31101」W237.85166.017800813857.98141.78103.8E140.95588.928600903064.09035.6375.3W141.75743.408600903063.99030.0777.32有限元计算模型采用inidas软件对金婺大桥进行再现，主梁、桥塔、桥墩离散

7、为空间梁单元斜拉索采用空间索单元模拟。有限元计算模型的总体朋标系以顺桥向为X轴，以横桥向为丫输以竖向为Z轴。两端桥台仅诞加竖向和扭转约朿，两个桥墩下部施加固端约束，辅助墩墩顶和主梁耦合竖向荷扭转位移问，金婺人桥有限元牌模型如图2所示。图2空间有限元计算模型建造过程经历多次体系转换，加i工过程盲接^响桥梁内甲，由于施工J帧序对紺立桥的内力影响很人，此桥系为IH桥，钊对换索工况的设计，必须再现此桥建设时的施工J帧序及两次换索过程。分析表明，整个计算过程中索力的对称性比较好，5#索的索力最大达到10076KN,为计算中所有拉索中最大索力；9#索的索力最小达到7644KN,为计算屮所

8、有拉索中最小索力。分析表明，主梁上缘拉应力在满布人群下达至最大，在64号单元左侧（即3#墩台墩顶），达到2.28MI&但由于此处主梁为实心，应力删克将削弱，其余各取:/辻缘拉应力均不超过0.6MI0主梁上缘丿I®力在第8施工阶段达到最大，在29号单元左侧（H

9、JW台墩顶）为最人，达到10.4MPa,但在允许值之内。分析农明，主梁下缘拉应力在第3施邙介段达最大，在28号单元左侧为最大，达®J2.43MP&且2旷32单丿注施T•阶段中下缘拉应力都较人，但由于此处主梁为实心，应力幅值将削弱，其余拉应力较人处更