斜拉桥施工成桥阶段优化研究

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1、斜拉桥施工成桥阶段优化研究　　摘要：斜拉桥成桥阶段施工是桥梁施工的重要过程，需要采取有效措施来保证斜拉桥悬臂法施工的顺利完成。本文通过工程实例，进行有限元成桥阶段模拟分析，为斜拉桥施工控制提供一定的参考。关键词：斜拉桥施工；成桥阶段；优化分析中图分类号：U448.27文献标志码：AAbstract:Constructionofthecable-stayedbridgeisanimportantstageoftheprocessofbridgeconstruction,theneedtotakeeffectivemeasurestoensurethesuccessfulcomple

2、tionofthecable-stayedcantilevermethodofconstruction.Throughengineeringexample,finiteelementanalysistosimulatethebridgestage,toprovideareferenceforthecable-stayedbridgeconstructioncontrol.Keywords:Cable-stayedbridgeconstruction;Bridgestage;OptimizationAnalysis1引言7随着施工技术的不断提高及有限元技术的迅速发展，大跨度斜拉桥不

3、仅在理论上实现了合理性，而且在工程中也实现了安全性和可靠性。大跨度斜拉桥的施工控制目前虽然还处于发展阶段，但其在斜拉桥施工过程中的作用已越来越显著。2斜拉桥有限元理论有限元法将结构通过细分单元化来解决相对复杂的边界条件问题，在分析过程中可以根据应力应变分布情况调整单元，使应力应变变化相对复杂的区域可以通过细分单元来获得更准确的数据，从而提高多种荷载作用下的适应能力。斜拉桥结构运用有限元法进行求解，能够有效求得所需结果。求解斜拉桥结构问题的几个步骤[1]：1、结构单元化。2、结构离散化。3、确立位移模式。通过位移函数可以导出节点位移（即单元体位移）关系式，可以用矩阵形式表示为：（1

4、-1）式中，—单元体的任一位移矩阵；—位移坐标的形函数矩阵；—单元体的节点位移矩阵。4、单元体特性分析。利用几何方程，由关系式（1-1）可导出单元应变关系式：（1-2）7式中，—单元体内任一应变列阵；—几何方程矩阵‘利用本构方程，由单元应变关系式（1-2）可导出单元应力关系式：（1-3）式中，—单元体内任一应力矩阵；—弹性矩阵。利用变分原理，建立作用在单元体节点力和节点位移的关系式，单元体平衡方程：（1-4）式中，—单元体的节点力列阵；—单元刚度矩阵。通过分析可以得到：（1-5）5、单元刚度矩阵集成整体平衡方程组。3工程概况7本文以临沂市开罗大桥项目为工程背景。该桥起自临沂市罗庄

5、区罗程路与滨河大道交叉口向西514m处，全长2724m，主桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥（100m+230m+100m），其中斜拉桥主塔及横梁采用C50级混凝土，索塔承台采用C30级混凝土。本文参考设计方提供的数据，采用MidasCivil软件建立大桥有限元全桥模型，如图1所示。图1开罗大桥有限元全桥模型4分析结果模型运行分析后要对分析结果进行荷载组合[2]，斜拉桥只有在不同荷载组合下均达到合理受力状态才能满足正常使用要求。在进行后处理分析中，要求有限元模型成桥阶段在确定性荷载作用下能够使整桥受力性能达到最优状态，确保实现设计目标。因此需要重点分析整桥结构变形是否符合斜拉桥变形

6、规律，包括轴力、扭矩、剪力和弯矩是否出现不合理内力突变情况。分析结果如图2～4及表1所示。图2成桥阶段轴力图图3成桥阶段剪力图图4成桥阶段弯矩图表1大桥成桥阶段内力数据表单元轴向剪力-y剪力-z扭距弯矩-y弯矩-z146-83774.32-1160.363999.9114536.35200701.2510290.887148-83774.32-1160.36-3999.91-14536.35-200701.2510290.88159-78915.63-95.66-3673.47-13564.67-126352.9118820.75207-76363.63543.84-3673.4

7、7-13564.67-98138.4716621.15299-65923.911896.08-3507.18-13564.67-50694.89-1620.34303-61415.552225.72-3323.9-13564.67-43722.72-6656.03306-56386.292623.15-3076.74-13564.67-34016.17-15202.3312-51950.722876.43-2933.45-13564.67-29857.2-19304.62317-