高墩大跨度连续刚构特大桥张拉方案比选

高墩大跨度连续刚构特大桥张拉方案比选

1结构形式宜采用点聚合物结构下承式拱桥形状美观，有利于桥下航行，是本案中常用的桥梁结构形式。新建兰渝铁路线广元嘉陵江特大桥22.1理论张拉力的确定处理拱辅梁桥施工阶段吊杆张拉问题的方法通常有正装迭代法、无应力状态法、倒装法及影响矩阵法等。因正装迭代法简便可行,收敛快且效果好,能较好地反映出吊杆张拉过程中力学特性,故笔者采用此法进行吊杆张拉计算与研究。正装迭代法的基本思想可概括为:本次预设张拉力作用下的吊杆内力与设计目标索力比较,若其差值在规范规定误差范围外,将此差值与本次预设张拉力的叠加值作为下次张拉力,按此方法,进行若干次迭代,便可得到规范规定误差范围内的施工阶段理论张拉力。由于吊杆目标索力已知│[式中:2.2吊杆及连续梁本桥主要采用MIDAS/CIVIL进行施工阶段模拟,计算模型以连续梁施工完毕及钢管混凝土拱肋安装结束作为初始状态,按照一定顺序及方法张拉吊杆及施加二期恒载,得到各阶段计算数据。全桥连续梁及钢管混凝土拱肋采用梁单元模拟,吊杆采用只受拉桁架单元模拟。连续梁混凝土强度等级为C55,吊杆计算截面采用换算后有效截面,其33.1拱梁张拉工艺研究关于吊杆张拉顺序,研究认为,对吊杆力的最终结果而言,与张拉的次序是无关的吊杆张拉方法受场地条件、现场设备数量及规格、技术人员配备、拱梁力学特性和经济性等影响较大,故张拉方法繁多。结合目前采用的一次张拉法、二次张拉法及多次张拉法,分别计算研究各方法张拉效果。一次张拉法,因其在经济方面占有优势,张同飞二次张拉法分初始张拉及最终张拉两个阶段。计算中二期恒载在初张拉之后、最终张拉之前施加。张拉顺序与一次张拉法相同,每根吊杆进行二次循环张拉。多次张拉法经初始多次调整张拉、二期恒载及最终多次调整张拉3个阶段。此方案采用4台千斤顶按照吊杆3.2吊杆初始张拉文献拟采用4种方案:方案1为一次张拉法(二期恒载在吊杆张拉后施加);方案2为一次张拉法(二期恒载在吊杆张拉前施加);方案3为二次张拉法(二期恒载在初始张拉后最终张拉前施加);方案4为多次张拉法(二期恒载在初始张拉后最终张拉前施加)。在进行4种方案比选时,效果评估准则为:每调一对索时,应尽量使整个结构的内力和挠度变化幅度最小,并在结构安全的范围内44.1吊杆索力检测方案监测对以上设计方案,通过若干次迭代,控制吊杆成桥索力与设计成桥索力偏差在控制范围内,得到成桥计算索力。在正装迭代过程中,对吊杆最大计算索力与吊杆设计成桥索力进行比较,根据吊杆内力变化幅度,判定方案合理性。拱肋1/4处及拱顶处吊杆张拉过程中最大内力比较见表1。由表1可知,方案2中吊杆自身索力变化幅度最大,拱顶吊杆4.2吊杆应力与应力的关系4种方案中吊杆张拉及二期恒载施加过程中,吊杆最大应力均发生在比较表1与表2,内力与应力对应存在相同线性关系,且吊杆最大应力为185.9MPa,均在吊杆弹性变形应力范围内。但方案2约为方案4的3倍,方案1、方案3均大于方案4。4.3最终张拉完位移由表1及表2可知,方案4吊杆内力应力变化幅度最小,故以方案4为参照方案。将其初始张拉前位移作为初始值,最终张拉完位移作为最终值,得到方案1～方案3位移变化参考范围,以此判断各方案张拉效果的优劣。各方案拱、梁位移变化趋势见图3。图3(a)反映了各方案在不同工况拱顶位移变化幅度相近,而图3(b)、(c)方案2的连续梁中跨跨中及边跨跨中的位移变化幅度最大。4.4拱肋、连续梁弯矩对比表3、表4中拱肋内力选取拱顶、拱脚及1/4截面内力,连续梁内力选取主墩墩顶、中跨跨中和中跨1/8截面内力。从表3、表4可看出,方案2拱肋、连续梁弯矩剪力均大于其它方案,其中拱顶及连续梁中跨跨中截面弯矩及剪力最大为方案4相同截面的3～5倍。方案1、方案3与方案4相比,其内力比值范围为0.77～1.29。4.5吊杆张拉和张拉时施加吊杆达到目标索力时各方法所需千斤顶张拉力见图4。在吊杆张拉及二期恒载作用下,以上方案比较结果如下:1)一次张拉法与二次张拉法及多次张拉法相比,虽然吊杆自身拉力与二者初张拉力变化趋势相似,但其值明显大于其他张拉法张拉力,且离散程度大,特别是二期恒载在吊杆张拉前施加的情况,其最大张拉力为2597kN,较二次张拉法的最大张拉力大2倍。较大张拉力对千斤顶的加载要求较高,且对施工人员的加载速率控制有较大难度。2)二期恒载对梁的应力及位移影响较大。经计算,若一次张拉中二期恒载在吊杆张拉之前施加,引起梁的位移最大超过10cm,且部分应力已经接近设计允许应力,不利于结构安全。故建议二期恒载一般安排在吊杆张拉之后施加。3)采用二次张拉法,吊杆施加的初张拉力及最终张拉力、拱梁内力位移总体变化趋势相对缓和。初始张拉阶段吊杆自身内力变化趋势类似一次、多次张拉法,且最终张拉阶段的吊杆拉力与多次张拉法阶段相近,张拉效果比较好。4)多次张拉法虽然能达到比较好的效果,但实际施工繁琐,设备吊装周转调整的次数较多,调索周期长,经济成本较大,文献5次张拉时影响梁板力1)吊杆张拉为拱辅梁桥中重要的一道工序,须经多种详细方案比选,以选择最优张拉方案。如不合理的二期恒载施加时机导致对吊杆自身,拱、梁的影响增大2～4倍;再如不合理的张拉顺序会导致内