大跨度多塔钢箱梁斜拉桥边跨支架落架方案探究

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1、大跨度多塔钢箱梁斜拉桥边跨支架落架方案探究　　摘要：对于大跨度多塔钢箱梁斜拉桥，边跨支架提前落架使边跨悬臂端主梁产生竖向位移，导致合龙口出现高差，影响最终的成桥线形，需要采取措施进行调整。论文计算了直接落架产生的影响，在此基础上比较了反力支撑法和支座强制位移法。分析表明：反力支撑法和支座强制位移法均能满足合龙要求，边跨跨中支承点位移相差无几，但是反力分配有较大区别。关键词：多塔斜拉桥；临时支架；落架；反力支撑；强制位移中图分类号：TU74文献标识码：A1工程背景与有限元模型论文以某六塔斜拉桥为工程背景，建立有限元模型

2、，跨径布置为70+200+5×428+200+70=2680m，模型如图1。独柱型索塔，斜拉索为四索面，下塔柱设置X型支承托架，主梁为分离式钢箱梁。塔梁之间建立临时拉索，次边塔塔梁横向之间设置横向抗风支座。全桥中间设置刚性铰，以保证主梁在常年温差下的自由伸缩[1]。图1有限元模型6主梁、主塔及X托架采用梁单元模拟，其中主梁截面模拟成单主梁矩形形式；斜拉索采用索单元模拟。斜拉索与主塔、主梁的连接均采用刚臂相连，辅助墩、过渡墩支座及横向抗风支座均采用弹性连接。支架模型的边界条件是支架底部固结，由于支架与辅助墩、过渡墩相比

3、其刚度较小，将支架平联与辅助墩、过渡墩连接处刚性连接。2直接落架对于多塔钢箱梁斜拉桥，主跨钢箱梁采用悬臂吊装完成[2][3]，边跨可在支架上拼装[4]。支架采用钢管柱，并利用钢管、工字钢作为平联及斜撑连成整体。支架主体结构的钢管、型钢均为Q235A钢，贝雷梁采用16Mn钢[5][6]。边跨钢箱梁拼装时间较短，施工单位综合考虑多方面因素，提议在主跨、边跨钢箱梁合龙前进行边跨支架的落架。经施工单位提议，南岸边跨70m梁段提前落架，只保留Z9墩和Z10墩跨中2根钢管桩及这2根桩之间的支撑，如图2所示。图2保留的梁段支撑位置

4、示意图直接拆除其他钢管柱的支撑，在此种工况下合龙口处位移情况如下。表1合龙口处位移m6由上表可以看出，在只保留2根桩及相应支撑（1069、1072）的情况下，Z8B11近塔端在部分拆架后下挠了12.7mm，在合龙前Z8边跨合龙口两端的高差为13.1mm。由于此时合龙口两端高差过大，直接合龙会导致此处线形不平顺，从而对主梁受力产生不利影响。因此，需对该提前落架方案进行调整，以减小合龙口两端高差。因为实际梁段支撑处高度可进行调节，因此可通过增大Z9墩和Z10墩跨中挠度来抬升Z8B11近塔端，减小合龙口两端高差。调整方法有

5、反力支撑法和强制位移法。3反力支撑法反力支撑法是通过在支撑处施加反力的形式来改变跨中位移。在合龙前在支撑处用反力来代替支撑力，通过逐渐减小反力来实现Z8B11近塔端的提高。当合龙口两端高差一致时，施加反力处的位移就为实际中要调整的位移。在支撑处施加反力模拟时，减小反力按照下列原则。假设在不调整跨中挠度的情况下在1069和1072两个支撑处的反力分别为、，在调整后反力分别为、，则应有：=：。按照前述的反力支撑方法对模型进行调整，最终调整前后的计算结果见表2~表4。表2调整前后支撑处位移对比m表3调整前后合龙口两端位移对

6、比m表4调整前后各支撑反力对比kN6由上面各表对比结果可以看出，调整后边跨合龙口两端高差只有0.6mm，此时合龙口两端已基本平齐，此时Z9墩和Z10墩跨中竖向位移为25mm左右。因此，在实际中提前落架后应控制Z9墩和Z10墩跨中竖向位移在25mm左右，此时能满足边跨合龙两端基本平齐。4支座强制位移法强制位移法是通过在结构的某处人为地施加一定的强迫位移，结构为了满足变形协调从而达到合理的位置状态[7]。在有限元程序中，使用支座强制位移法多次调试，分别将1069和1072节点处支座强制下挠2cm，计算结果如表5。表5合龙

7、位移变化量m表6与表7为反力支撑法与支座强制位移法在边跨合龙时边跨跨中支撑竖向位移与竖向反力的结果对比。表6合龙时跨中支撑竖向位移m表7合龙时跨中支撑竖向反力kN6由两种方案的比较结果可知，反力支承法和支座强制位移法能使合龙满足要求，跨中支承点位移只相差1mm，但是反力分配有较大区别。反力区别较大是因为反力支承法是人为赋予支反力值，而支座强制位移法，是通过程序内力重分配，反力分配更合理。目前，在施工过程中，控制位移比控制反力更为便利。建议施工单位采取支座强制位移法进行边跨支架落架。5结论（1）多塔钢箱梁斜拉桥边跨支架

8、不能采取直接落架的方式，否则达不到理想的成桥线形，导致行车不舒适感；（2）反力支承法和支座强制位移法均能使合龙满足要求，跨中支承点位移相差无几，但是反力分配有较大区别；（3）为施工便利考虑，建议采取支座强制位移法进行边跨支架的落架。6参考文献[1]宗霏．多塔斜拉桥刚性铰动力分析[D].成都：西南交通大学，2012[2]王伯惠．斜拉桥结构发展和中