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—呈背景，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力口了桥塔的弯矩，不加支撑大大增大了主梁的弯矩。建议釆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4仝紧的换索方案。关键词金婺大桥换索方案索力有限元中图号：U443文献标志码：A1引

2、言在过去的40多年内，全世界修建了300余座人跨径斜拉桥。但由于种种原因，一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巫新调整及斜扌立桥主梁的线形变化，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，使得桥梁结构重新恢复到最有利的受力状态⑴o金婺人桥（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十•斜拉桥，跨径布置为100m+125ni+35nF260m；主梁采用单箱三室箱型截而形式，全宽为24.7m,梁高2.加；塔高64.0m；拉索为9对平行索，

3、每束索由109根钢绞线绡成。桥梁设计荷载：汽一20级，挂一100,人群荷载为3.5心/朮但由于在整修H程中电焊工人不慎将4#索引着失火，用水灭火厉索脆性增加，存在安全隐患，因此决定进彳了换索。图1金婺大桥节段划分图96、97年施「施「时1#〜9#索张拉力控帝吻I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）E949.557550.437600783351.47834.373

4、15.8W948.507387.687600783351.47831.00323.3E845.56929.037900814553.48141.15286.0W845.56929.087900814553.58152.01293.7E742.006392.017900815153.58156.49251.8W742.256432.267900815153.58152.01260.6E637.255663.217800805652.98064.43228.4W637.505706.147800805652.98060.2

5、9233.0E537.45686.227600786251.67864.97194.5W537.55706.147600786251.67861.57191.9E441.05603.847600787656.27871.74165.4W44335980.287600787656」7875.29164.6E340.55529.247400769355.07692.7127.4W337.75151.217400769354.97697.64121.6E236.04857.827800813858.08140.31101」W

6、237.85166.017800813857.98141.78103.8E140.95588.928600903064.09035.6375.3W141.75743.4086(X)903063.99030.0777.32有限元计算模型采用midas软件对金婺人桥进行再现，主梁、桥塔、桥墩离散为空间梁单元，紺立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输以横桥向为Y轴，以竖向为Z轴。两端桥台仅施加竖向和扭转约束，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峯金婺人桥有限元计算模型如图2所

7、示。图2空间有限元计算模型建造过程经历多次体系转换，施工过程直接影响桥梁内鸟由于施工顺序对斜拉桥的内力影响很人，此桥系为IH桥，针对换索工况的设讣，必须再现此桥建设时的施工顺序及两次换索过程。分析表明，整个计算过程中索为的对称性比较好，5#索的索力最人达到10076KN,为计算屮所有拉索中最人索九9#索的索力最小达到7644KN,为计算中所有拉索中最小索力。分析表明，主梁上缘拉应力在满布人群下达到最人，在64号单丁滋侧（即3#墩台墩顶），达到2.28MP&,但市于此处主梁为实心，应力幅值将削弱，其余各单元上缘拉应力均不

8、超过0.6MIR主梁上缘压应力在第8施T阶段达到最大，在29号单元左侧（即3#墩台墩顶）为最人，达到10.4MPa,但在允许值Z内。分析表明，主梁下缘拉应力在第3施工阶段达S愎大，在28号单?诙侧为最人，达到2.43MIN且2旷32单?G±施工阶段屮下缘拉应力都较人，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多是在不