下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆张拉力确定研究

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1、下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆张拉力确定研究　　【摘要】钢管混凝土系杆拱桥属于空间内部超静定结构，由于吊杆的存在使得设计、施工控制变得比较复杂。本文利用有限元分析程序Midas/Civil2010，采用影响矩阵法和倒装法相结合的方法来确定合理的吊杆施工张拉力，通过算例证明，该方法计算方便，所得结果满足设计要求。【关键词】系杆拱桥；影响矩阵；倒装法；吊杆张拉力中图分类号：U448.22文献标识码：ATheDeterministicAnalysisonSuspenderTensileForceofTiedArchBridgeoftheConcrete

2、FilledSteelTubeundertheDeckHuoMing-gang1YanJuan2LiRuo-ming3XuBin4SchoolofCivilEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,LanzhouGansu730070,ChinaAbstract:Concretefilledsteeltubetiedarchbridgebelongstothehypostaticstructureinthespace.Becauseofthepresenceofsuspenders,thecontrolofde

3、signandconstructionhasbecomemorecomplex.Inthispaper,thewaycombinedtheinfluencematrixmethodandtheinversionmethodis10usedtodeterminethetensileforceofthereasonablesuspenderconstructionbyfiniteelementanalysisprogramMidas/Civil2010,anumericalexampleprovedthatthemethodisconvenient

4、tocalculateandtheresultsmeetthedesignrequirements.Keywords：Tiedarchbridge;theinfluencematrix;theinversionmethod;suspendertensileforce引言钢管混凝土拱桥在我国应用和发展很快，该桥型主要由拱肋、系梁、吊杆三部分组成，主梁弹性支撑于吊杆上，并通过吊杆传递给主拱肋，主拱肋主要承压，产生水平推力，此推力可通过系梁内预应力平衡，是一种自平衡体系。由于吊杆存在使得设计施工控制变得比较复杂，系杆拱桥成桥状态索力设计实际是一个结构

5、优化问题。由于下承式系杆拱桥是内部高次超静定结构，吊杆索力的改变，对结构恒载内力影响很大，因此系杆拱桥吊杆索力的确定一直是系杆拱桥设计的重点。在施工过程中如何才能很好的确定施工张拉力使成桥索力达到所期望的要求，是系杆拱桥的难点之一。系杆拱桥设计施工过程中，成桥索力的确定和吊杆施工张拉力计算是最主要问题。本文通过理论分析并结合工程实例，说明了一种可行的吊杆施工张拉力的计算方法。101吊杆施工张拉力计算方法吊杆力是系杆拱桥的一个最重要的因素，它直接影响结构的内力分布，决定系杆拱桥受力合理与否，对系杆拱桥安全性、适用性、可靠度有很大的影响。在下承式系

6、杆拱桥施工过程中，吊杆通常要分批次张拉，一次仅张拉几根。先张拉的吊杆会直接影响后张拉吊杆的索力，而后张拉的吊杆也会对先张拉吊杆的索力有影响，最终影响全部吊杆张拉完毕后结构受力状态。如果事先没有对吊杆张拉方案及张拉控制力做好规划，最终将导致成桥后吊杆力达不到设计目标索力，结构受力性能不满足设计要求，这就必须对吊杆力进一步调整，这是十分繁琐的事，因此，根据施工阶段吊杆张拉顺序，利用数值方法分析确定吊杆张拉控制力，使每一阶段张拉完毕后，所有吊杆均能达到设计值，吊杆不必重复张拉以缩短施工工期和节省张拉费用是必要的，常用的有倒装法、迭代法、影响矩阵法。1

7、.1倒装法10假设时刻，结构内力满足正装计算时刻的结果，内力、线性满足设计要求。在此初始状态下，按照正装分析的逆过程，对结构进行倒拆，分析每拆除一个施工阶段对结构的影响，在每个阶段内分析得到的结构位移、内力状态便是该阶段结构施工理想状态。必须注意的是，由于系杆拱桥常采用预应力混凝土刚性系梁，其主梁一般采用预制拼装或现浇的施工方法，一般是在支架上现浇主梁，吊杆开始张拉时，主梁支撑于支架上，当吊杆张拉完成后张拉纵向预应力钢筋时，主梁已经脱离支架，这一过程中存在着边界条件的改变，采用倒拆法计算时，必须判断主梁支架情况，适时更改边界条件，才能保证其与现

8、实情况相符，得到正确结果，而且这一点在计算结果中较难实现。1.2影响矩阵法对于小变形，线弹性结构，其内力、位移在计算时符合叠加原理。影响矩阵法以各吊杆