巫山新龙门大桥主拱圈施工关键技术
2017-04-10
1.巫山新龙门大桥扣索索力计算方法
本项目施工控制技术引入最优化的计算理论到扣索索力的计算过程，在对结构进行空间有限元分析的基础上，以拱肋各标高控制点高程偏差的平方和最小为优化目标，以扣索索力作为设计变量，通过约束扣索的最大索力值、单个控制点的标高偏差及内力控制截面的最大应力值，来建立求解索力和预抬值调整量的优化模型，经迭代优化得到的索力和预抬值既能控制线形，又可兼顾结构的内力状况。最后基于通用有限元软件的结构分析和优化功能，计算新龙门大桥拱肋吊装悬拼中的索力和预抬值。计算结果与实际验证表明该方法具有计算精度高的优点，与实测结果吻合良好。
2.新龙门大桥工程实例分析
巫山新龙门大桥主桥为计算跨径240m的中承式钢管混凝土拱桥。主拱圈由四片八肢钢管拱构成两个桁架拱肋，为等截面悬链线无铰拱。计算跨径240m，矢跨比1/5，拱轴系数m=1.5。拱肋安装采用无支架缆索吊装施工法，钢管拱肋节段划分按吊装重量控制，从拱脚至拱顶分为6个节段，主拱肋吊装共分26个施工阶段、11道横撑及2到肋间钢横梁，全桥钢结构重量为1743吨，最大吊重为60.7吨。
新龙门大桥扣索索力计算采用ANSYSll.0有限元程序，利用APDL进行二次开发，编写了新龙门大桥施工控制与结构分析程序，充分利用了ANSYS可靠的求解器和便利的编程功能。
新龙门大桥主拱圈节段安装采用无支架缆索吊装施工，扣索索力和预抬值的计算时施工控制中最为重要的两个参数。利用ANSYS生死单元技术模拟施工过程，全桥拱26节段（左右各单肋6节段和一个单肋合龙段），有限元计算中采用半幅激活到最大悬臂节段，拱片最后激活1/2合龙段，在悬臂处施加对称约束，杀死扣索单元，模拟索松成拱。图2所示为全桥拱肋安装模型。
3.扣索索力与预抬量施工控制措施
为减少扣索在节段安装过程的调整次数，加快施工进度，拱肋安装决定采用定长扣索法施工。
定长扣索施工方法是在扣索张拉到某个控制状态（节段安装时的扣索控制张拉力和节段控制标高）后，在后续的拱肋节段安装中不再调整扣索索力，通过预先设置预抬高量，利用扣索索力增量引起的弹性伸长实现节段标高的调整，使拱肋合拢时，节段标高符合设计轴线。
4.结论
ANsYs优化法应用结果表明，以拱肋各标高控制点高程偏差的平方和最小为优化目标的分肋安装索力计算方法模拟，拱肋松索成拱后拱肋线形与主拱一次落架线形吻合良好、该方法概念计算出的结果稳定、误差较小，通用性良好等优点，运用了AN-SYS的生死单元技术，能较好地模拟拱桥缆索吊装施工的过程计算分析。此方法能够准确计算大跨度、多节段、多肋拱桥主拱施工中索力与预抬量值。
两种方法结合使用突出了施工简便、操作容易、节段安装过程不需调整索力等优点，在本项目经实践是成功的，在相邻跨径的钢管拱桥施工中有一定的参考价值。
