下承式拱橋吊桿張拉相互影響研究

王永　馬自鵬

摘要：以一座單跨下承式拱橋為列，采用MIDAS.CIVIL建立相關橋梁模型，將吊桿進行合理分組，并建立相應施工階段進行分析，并且采取三種不同的吊桿張拉方案，觀察不同張拉方案下吊桿力之間的相互影響，然后對三種不同方案的吊桿力張拉結果進行對比分析，最終得到該橋橋吊桿力張拉之間的相互影響結果，分析結果可為同類型橋梁的設計與施工提供一定的參考價值。

關鍵字：下承式拱橋；吊桿；張拉；影響

0引言

下承式拱橋在我國已有一定的發(fā)展歷史，特別是在現(xiàn)今城市建設中作為景觀橋梁具有顯著意義[1]。通常，下承式拱橋是一個由拱肋、吊桿、橫梁、縱梁及橋面系梁板等協(xié)同工作的組合結構體系。下承式拱橋有剛性吊桿、半剛性吊桿和柔性吊桿三種構造形式。剛性吊桿一般采用預應力混凝土矩形截面，半剛性吊桿則為鋼管混凝土圓形截面，而柔性吊桿常采用高強鋼絲束制成，鋼絲束外采取防護措施[2]。由于吊桿的張拉方案對整個橋梁的受力和變形都有極大的影響，因此在橋梁的施工過程中，吊桿的張拉設計方案一直都是一個重要復雜的問題。吊桿的張拉次數(shù)有一次張拉，初張拉和調整張拉、多處張拉等三種方式[3]。本文中示例模型采用一次張拉方法，在MIDAS.CIVIL中建立模型，對其所有吊桿張拉完成后吊桿力的相互影響進行相關研究。

1模型概況

本文模型為一個單跨下承式拱橋，吊桿采用桁架單元，其余構件采用梁單元進行分析，全橋長50m，寬14.6m，橋梁橫向布置形式為：0.3m護欄+1.75m人行道+3×3.5m行車道+1.75m人行道+0.3m護欄。拱肋為鋼箱拱，矢跨比為1/5，吊桿布設形式為5m等間距。全橋施工順序為先施工主梁及橫梁，再架設拱肋及橫撐等，最后張拉吊桿。橋梁模型見圖1。

2吊桿張拉方案

為了對吊桿力張拉的相互影響進行多方面的分析，因此建立了三種不同的張拉方案進行對比分析，由于全橋共有18根吊桿，考慮至少2根吊桿同時進行張拉，將其分成9組，具體劃分情況如圖1所示，由于吊桿采用桁架單元進行分析，在MIDAS.CIVIL中采用輸入初拉力的方法進行吊桿力的加載，然后根據(jù)不同的張拉順序建立相應的施工工況。且本文為了研究吊桿張拉順序的相互影響，因此吊桿力均為30KN，三種張拉方案的張拉順序如表1所示。

方案一為由橋梁兩側向中部對稱張拉，方案二張拉順序與方案一相反，然而方案三則是盡可能使兩組相鄰吊桿的張拉隔開，減少吊桿間距離較近的影響。

3吊桿張拉結果

為了能更加明顯的對吊桿張拉間的相互影響進行研究，各方案的吊桿力均去最后一組吊桿張拉后，即所有吊桿均張拉完成后，但在進行橋面系施工前進行取值對比分析。各方案全部吊桿張拉完成后吊桿力見表2，對比圖見圖3。

4張拉結果分析

由表2可知，由于吊桿張拉之間的相互影響，當張拉好一組吊桿后，張拉下一組時，前面張拉好的吊桿必然會出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，吊桿力會逐漸減小。圖2張拉力對比圖可明顯看出方案一與方案二吊桿力的變化趨勢恰好相反，方案三與方案二的趨勢比較接近，但方案三各組吊桿間的相互影響比方案二要小。三種方案的張拉結果均有一個共同點：吊桿4+6與吊桿5之間的影響始終都較大，因此在設計與施工中應對其進行更加詳細的考慮，以減小其相互影響，使得橋梁的設計與施工更加合理。

5總結

結合對該橋吊桿三種不同張拉方案的結果對比分析，最終可得到以下結論：

（1）當張拉好一組吊桿后，張拉下一組時，前面張拉好的吊桿必然會出現(xiàn)松弛現(xiàn)象；張拉的吊桿間距越近，其影響越大，建議在橋梁施工中盡可能采用跳躍式吊桿張拉的方法；

（2）吊桿張拉順序對吊桿力的影響很大，因此在進行橋梁施工時，應對吊桿的張拉進行合理的方案設計，以使得吊桿張拉完成后橋梁的線形及受力都能達到良好的承載狀況；

（3）不是所有的吊桿都是因為張拉順序的不同而受到很大影響，本文中吊桿4+6與吊桿5之間的影響在三種方案中結果始終較大，這是因為其處于橋梁跨中位置，橋梁線形變化最大處，可見其應成為設計與施工中重要考慮的問題。

由于本文是在相同的吊桿張拉力下對吊桿之間相互影響的研究，因此沒有考慮由于吊桿長度和位置的不同而采用不同吊桿力的情況，但根據(jù)本文結果，可為該橋型下橋梁設計與施工考慮不同吊桿張拉順序及不同吊桿力的張拉方式提供一定的參考價值。

參考文獻

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