董　浩，于丽波

(1.江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏 南京　210014；2.南京航天航空大学金城学院，江苏 南京　210016)



基于强迫合龙的矮塔斜拉桥内力线形影响分析

董浩1，于丽波2

(1.江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏 南京210014；2.南京航天航空大学金城学院，江苏 南京210016)

摘要：针对某三跨变截面双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥进行研究，考虑了不同合龙高差下，强迫合龙对桥梁成桥后整体挠度和内力的影响，分析各合龙高差下桥梁整体线形和内力的差异，为类似桥梁施工提供参考的依据。

关键词：合龙高差；矮塔斜拉桥；强迫合龙；线形；应力；索力

1工程概况

某新建桥梁桥跨布置为(100+175+100)m，系双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，主梁采用单箱三室大悬臂变截面连续箱梁，主梁0#块共长11 m，在临时支架上立模现浇，边跨支架现浇梁段长11.5 m，边中跨合龙段长2 m，1#、2#梁段长3 m，3#、4#梁段长3.5 m，5#～21#梁段长度均为4 m，采用挂篮悬臂浇筑法施工。

主塔高32 m，采用钢筋混凝土独柱实心矩形截面，布置在中央分隔带上，并与主梁固接。斜拉索为单索面，双排布置在中央分隔带上，每个塔上设有14对28根斜拉索，全桥共56根。斜拉索采用钢绞线，在塔顶连续通过分丝管鞍座，两侧对称锚固于主梁。

2合龙高差的分析

2.1有限元模型的建立

本文采用Midas有限元软件进行建模。全桥共分为260个单元，216个节点。根据大桥的悬臂施工工序，建立了88个施工阶段模拟整个施工过程，并考虑施工过程中的构件、施工荷载等影响。

对合龙高差的处理采用节点荷载的方法考虑，分析合龙高差分别为2 cm、4 cm、6 cm、8 cm和10 cm时强迫合龙桥梁结构内力与变形的变化规律。

2.2分析结果比较

(1)主梁线形比较

①成桥状态：各合龙高差下桥梁成桥线形的变化值。可以看出：强迫合龙时，压重侧主跨跨中会产生向下的变形，边跨跨中产生向上的变形，同时未压重侧主跨跨中产生向上的变形，边跨跨中产生向下的变形，且合龙高差越大，变形越明显。

②成桥10年后状态：各合龙高差下桥梁成桥10年后变形如图1所示，由图1可知：桥梁合龙后，合龙高差对桥梁结构线形的影响无明显区别，各合龙高差下桥梁各截面的位移值经过十年的收缩徐变基本一致，说明混凝土的收缩徐变对结构线形的影响是稳定的，不因合龙高差而缓解或消除。

图1　各合龙高差下主梁成桥10年后变形

(2)塔顶水平位移比较

主塔在合龙时由于施工额外的压重，会引起主塔顺桥向水平位移，各不同合龙高差下主塔水平位移值如表1所示。

由以上数据可知，各合龙高差下，主塔塔顶水平位移均向跨中方向，且合龙高差越大，位移越明显。

(3)主梁应力比较

①成桥状态：各合龙高差下桥梁成桥主梁截面顺桥向上、下缘最大正应力分别如图2所示。可以看出：合龙高差对左右两侧应力影响效果相反，被压重一侧上缘压应力减小，下缘压应力增大；未压重一侧上缘压应力增大，下缘压应力减小，且合龙高差对被压重一侧的影响大于未被压重一侧。

表1　塔身水平位移值

图2　成桥主梁截面顺桥向上、下缘最大正应力

②成桥10年后状态：各合龙高差下桥梁成桥主梁截面顺桥向上、下缘最大正应力分别如图3所示。从图中可以看出：各合龙高差下强迫合龙对桥梁结构不同部位应力影响方式与影响程度基本与成桥状态一致。

图3　成桥10年后主梁截面顺桥向上、下缘最大正应力

(4)主塔底应力比较

由表2可知：桥梁主塔承受斜拉索传递过来的压力，在不同合龙高差下，主塔底截面最大应力略有差别，但差别不明显。

表2　主塔底应力值

(5)斜拉索索力比较

①从成桥数据分析：合龙高差对斜拉索索力影响方式与影响程度不同：对被压重一侧的影响大于未被压重一侧，10 cm误差下，产生的索力最大影响为241.43 kN，影响程度为2.9%。②从成桥10年后数据分析，合龙高差对斜拉索索力影响比较小，且差别不大。

3结论

(1)合龙口两侧结构产生反方向位移，被压重一侧边跨跨中上挠，其值随着合龙高差的增大而增大；未压重一侧边跨跨中下挠，其值随合龙高差的增大而增大，跨中截面位移值始终向上，其变化规律同边跨跨中。

(2)合龙高差下合龙后关键截面处产生的位移值与正常合龙状况下的位移差值不会随着收缩徐变的发展而减小，这在实际的施工过程中应该注意。

(3)合龙高差对结构内力的影响方式与影响程度不同，但总体较小，具体程度同合龙高差大小有关，总体不影响结构内力。

参考文献：

[1]向中富.桥梁施工控制技术 [M]北京：人民交通出版社，2003.

[2]金晶，王建国，刘勇志.矮塔斜拉桥合拢工艺及合拢顺序[J] 江南大学学报，2010，9(5)：572-575.

[3]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M] 北京：人民交通出版社，2000.

The analysis of low-pylon cable-stayed bridge internal force alignment influence based on forced closure

DONG Hao1，YU Li-bo2

(1.Jiangsu Province Transportation Planning and Design Institute Co.，Ltd.，Nanjing，Jiangsu 210014,China;2.Jincheng College,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing,Jiangsu 210016,China)

Abstract:The paper aimed at certain three-span variable section cross-section twin pylons and single cable plane prestressed concrete low-pylon cable-stayed bridge to conduct study, considering under different closure height difference, the influence of forced closure on entire deflection and internal force after the bridge completed, the difference of bridge entire alignment and internal force under every closure height difference were analyzed, which can provide reference for the similar bridge construction.

Keywords:closure height difference; low-pylon cable-stayed bridge; forced closure; alignment; strain; cable tension

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)01-0077-02

作者简介：董浩(1983-)，男，江苏徐州人，工程师，研究方向：桥梁结构安全与检测。

收稿日期：2015-10-25