北京市昌平区南环大桥施工过程仿真分析.docx

北京市昌平区南环大桥施工过程仿真分析
 
 
 
 
 
   
 
 
 
（唐山市交通运输局公路管理站，河北唐山063300）
摘要：北京市昌平区南环大桥为跨径达175m的大跨径钢箱梁自锚
式中，So为柔索单元长度；g为索单[]元单位重量；E为弹性模量；A为索单元截面积。
该索单元的主要特点是在其几何参数（坐标）、物理参数（截面、材料）已知的情况下，其无应力长度、索端水平力、竖向力、张力、切线角度等参数只要知道一个即可确定其他所有参数。
设计施工图纸文件中通常给出了成桥状态恒载作用下主缆各吊点坐标、吊杆张力，此时可假定一个主缆成桥状态承受的水平力值，将各索段在吊点处固结，计算得到各索段相应的无应力长度及各吊点的约束反力，将竖向约束反力与成桥设计吊杆张力进行比较，如果不相符，则修改假定的主缆成桥水平力值，直到两者差值在lqo以内为止。上述过程采用二分法只需几步即可得到满意的主缆成桥水平力，从而确定出主缆的无应力长度。
此时可建立成桥状态全桥模型，加入主梁、主塔，分析吊杆张力与主梁自重是否匹配，与主梁、主缆线形是否一致，进一步确定设计理论状态。
3 吊杆张拉理想状态、主缆架设线形的确定
在成桥分析模型基础上，将吊杆张拉后施工的二期恒载去掉，重新进行分析，即得到吊杆张拉的理想状态。
将所有吊杆去掉，主梁在吊杆处通过支架约束，根据主缆无应力长度不变可分析得到主缆空缆线形；根据主塔受力情况，调整主索鞍位置，将其向边跨侧偏移，使主塔基本上不承受水平力，最终分析得到主缆架设线形。
4 合理吊杆张拉方案的确定
主梁和主缆施工完成后，又一重要的施工工序为张拉吊杆使主梁落架。为了确保张拉过程的安全及高效，需从众多的张拉方案中选取一种较为合理的张拉方案。确定合理的张拉方案应遵循的原则如下：
a)尽量减少吊杆张拉次数，尽量不放索（即计算模型中每次张拉后吊杆的无应力长度大于等于吊杆的最终无应力长度），对称张拉；b）控制塔的受力，尽量减少主索鞍顶推次数，并选取合理的顶推时机；c）控制吊杆张拉过程中的最大张力，确保吊杆应力、主梁应力和索夹抗滑力均在许可范围之内；
d）吊杆张力在张拉过程中变化不宜太大。
通过成桥状态下主缆各吊点的坐标、吊杆在梁底的锚固位置、吊杆的张力可以计算得到吊杆的无应力长度。为了减少吊杆张拉次数，将吊杆在张拉过程中全部张拉至吊杆成桥时的无应力长度，这样，在张拉完成后，主梁相比成桥线形会抬高，特别是跨中部分，二期恒载施加后，主梁产生向下位移，基本上达到目标线形。
吊杆张拉过程中主缆线形变化较大，特别是最初几根吊杆对主缆线形和主索鞍的预偏值的影响最大。因此，需在[]张拉过程中对主索鞍进行及时调整，以保证塔的受力。吊杆张拉过程中主缆、已张拉吊杆的张力也在不断变化，因此已张拉吊杆索夹紧固螺栓的预应力会产生部分损失，也需适时调整。
根据以上原则和方法对吊杆张拉过程进行反复试算、比较，选取一种比较理想的张拉方案作为吊杆张拉方案。
5 南环大桥施工过程部分仿真分析结果
分析模型
采用平面杆系模型进行主缆安装，吊杆张拉过程的仿真计算结构离散示意图如图5所示（支架未示）。模型包含299个节点，342个单元，其中梁单元194个，单