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《大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝中的扣索索力計算》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第2卷第4期長沙理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)V0】．2No．42005年l2月JournalofChan~haUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Dec．20o5文嫡號：1672—9331(2005)04—0017—05大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝中的扣索索力計算張克波，王國俊(長沙理工大學(xué)橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)院，湖南長沙410076)摘要：在討論現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，通過確定斜拉索施工張拉力的影響矩陣，對扣索索力進(jìn)行了優(yōu)化．
2、并以茅草街大橋模型橋?yàn)閷?shí)例，較好地模擬了拱肋吊裝施工過程，計算了各吊裝階段的扣索索力，在空鋼管成拱落架狀態(tài)下滿足了設(shè)計要求．關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋；扣索索力；斜拉扣掛；力矩平衡法；零位移法中圖分類號：U448．34文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A無支架纜索吊裝斜拉扣掛法是目前大跨徑鋼管混凝土拱橋普遍采用的一種施工方法．在節(jié)段吊裝過程中，扣索索力的大小直接關(guān)系到節(jié)段標(biāo)高的控制，并與鋼管拱肋段重和扣點(diǎn)的布置位置、扣索的傾角等因素密切相關(guān)．索力計算已成為施工控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容．1目前的計算方法確定鋼管混凝土拱橋施工張拉力的方法主要有兩大類：一是力
3、矩平衡法n；二是有限元一零位移法[4'5】．對于求解扣索索力，力矩平衡法又可稱為“零彎矩法”．它是指通過張拉和調(diào)整扣索索力，使各拱肋節(jié)段在接頭處的彎矩為零，即視節(jié)段之間的連接為鉸接，運(yùn)用節(jié)點(diǎn)力系平衡原理，逐段遞推求解索力．力矩平衡法力學(xué)概念清楚，計算簡單，但存在一定的缺陷：①索力計算中始終假定接頭處為鉸接，接頭所能承受的彎矩為零．這與早期鋼管析架拱肋安裝采用先臨時鉸接、合攏調(diào)整標(biāo)高后再焊接成整體的情況比較吻合．但是，現(xiàn)在拱肋吊裝均采用吊裝一段就焊接一段，在進(jìn)入下一節(jié)段吊裝前，前面的各個節(jié)段接頭都承擔(dān)了彎矩，所以計算模式與實(shí)
4、際存在差別，這樣就影響了計算結(jié)果的精度；②在扣索索力計算中，僅把索力計算作為簡單的靜平衡問題，因此求出的索力雖能滿足平衡要求，但作用于實(shí)際拱肋所得的線形并不能滿足施工要求．‘有限元一零位移法是假設(shè)鋼管拱肋節(jié)段在扣索張拉就位以后，拱肋上所有索扣點(diǎn)位置均達(dá)到預(yù)定的設(shè)計拱軸線和標(biāo)高．所以在建立有限元模型時，是以考慮過預(yù)拱度后的設(shè)計拱軸線作為模型的線形標(biāo)準(zhǔn)，并直接在索扣點(diǎn)處施加零位移支座約束(豎向和縱向)來模擬扣索的約束．這樣，在計算出扣點(diǎn)處的支座反力后，直接將支座反力進(jìn)行合成來作為各拱肋節(jié)段吊裝中的扣索索力或索力增量．由于各拱肋
5、節(jié)段吊裝后所有扣點(diǎn)的位移始終假定為零，所以該方法又可稱為“零位移法”．在“零位移法”中，拱肋節(jié)段吊裝階段各扣點(diǎn)的約束水平反力增量與約束豎向反力增量比例無法保持一致，所以通過約束反力合成的索力增量方向是不斷變化的，這與扣索的水平傾角基本不變不相吻合，從而使得疊加計算后的索力作用于拱肋收稿日期：2005—03—07作者簡介：張克波(1962一)，男，湖南益陽人，長沙理工大學(xué)副教授，主要從事橋梁設(shè)計與計算等方面的研究維普資訊http://www.cqvip.com18長沙理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2005年12月后，不能保證拱肋
6、的線形符合設(shè)計要求．因此，需要一種高精度的方法來求解扣索索力．本研究根據(jù)影響結(jié)構(gòu)的概念，確立張拉變量子序列{-，2，?，3}，由此建立影響矩陣，并將最優(yōu)化的計算理論引入到拱肋懸拼中的扣索索力計算中，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間有限元分析的基礎(chǔ)上，以拱肋各標(biāo)高控制點(diǎn)的高程偏差平方和最小為優(yōu)化目標(biāo)，以扣索索力作為設(shè)計變量，通過約束扣索的最大索力值、單個控制點(diǎn)的標(biāo)高偏差及內(nèi)力控制截面的最大Mises應(yīng)力值，迭代優(yōu)化出最佳索力．2線性問題的影響矩陣假定結(jié)構(gòu)滿足線彈性，考察鋼管拱橋第i根扣索的索力隨施工階段s的改變而變化的規(guī)律，則有：InI66
7、==X,ii++∑2g+∑2+∑2一=．(1)式中：6為第號扣索在第k階段的索力；b為第號扣索的張拉階段號；g為第s施工階段的拱肋自重對第號扣索的索力貢獻(xiàn)；X,i為張拉號扣索對第i號扣索的索力貢獻(xiàn)；為張拉_『號扣索對第i號扣索的索力貢獻(xiàn)；為第s施工階段的外荷載對第號扣索的索力貢獻(xiàn)；n為施工階段bk張拉的扣索總數(shù)；如果k是最大懸臂狀態(tài)下的施工階段號，則式(1)左端項(xiàng)6即為號索合攏前索力，記為c0_式(1)中，右邊第1項(xiàng)是b階段拉索張拉力對第號索的索力總貢獻(xiàn)．如果第號拉索單位施工張拉力對第號扣索的索力貢獻(xiàn)為t則有：“=tiix
8、．(2)I式(1)中，右邊第2項(xiàng)∑g為鋼管拱肋自重對第i號扣索的總貢獻(xiàn)，與拉索的施工張拉力無關(guān)。將該項(xiàng)在最大懸臂狀態(tài)下的值記為Gf0’施工方案確定后，它是一個常量．式(1)中，右邊第3項(xiàng)∑是b階段之后的拉索張拉力對第號索的索力總貢獻(xiàn)．如果第J號拉索單位施工張拉力對第號扣索的索力貢獻(xiàn)為tq，則有：∑=∑t
