马岭河大桥索力调整技术
2017-10-17
1.1 大桥基本情况
马岭河特大桥是国家高速公路网汕昆公路贵州境板坝至江底段的组成部分，是贯穿南昆经济带的重要通道，位于贵州省兴义市顶效开发区内，跨越著名国家4A 级风景区--马岭河大峡谷。大桥左幅全长1386m，右幅全长1367.5m，跨径布置为（7×50+155+360+155+40+6×50）m，主桥为155+360+155m 三跨预应力混凝土双塔斜拉桥，8号高塔处采用全漂浮体系，9号矮塔处采用塔梁固结体系。全桥通过178 根斜拉索呈扇型布置固于上塔柱段，索塔形式采用A 形塔。下部构造为承台桩基础、重力式桥台、空心薄壁墩或实体墩，主塔高度197.075m。
1.2调索原因
2013年对马岭河特大桥进行了特殊检测，检测内容包括主梁线形、主塔偏位测量和索力测试。得到主塔偏位：8#索塔塔顶偏位83mm，9#索塔塔顶偏位为48mm，方向都是偏向南侧。9 号主塔的实测偏移方向与理论偏移方向相反；主梁线形：主梁线形平顺，主跨跨中实测下挠为54mm；索力：与设计成桥索力相比，共有48 根索力误差超过10%，误差介于-13.17%～17.07%之间，索力差值介于-641.796kN～842.189 kN 之间。由检测结果可知，马岭河特大桥在成桥5年后索力与设计成桥索力偏差较大，因此有必要对斜拉索进行调索。
2 调索方法
调索计算采用影响矩阵法，根据本桥实际情况，我们以设计成桥状态为调索目标状态。以成桥索力和主梁应力为主要调整目标，同时兼顾主梁线形和塔顶偏位。利用影响矩阵原理，通过模型调索工具和手调相结合的方法，对本桥进行调索计算。根据线性叠加原理计算公式可以表示为
其中： 为影响矩阵； 为施调向量，指的结构中指定可实施调整以改变受调向量的若干个独立元素所组成的行向量； 为受调向量，指的结构物中关心的若干个独立元素所组成的行向量，为成桥索力和主梁应力，以及主梁线形和塔顶偏位。取初始索力为 ，目标成桥索力为 ，下标“ ”代表拉索数目，比前面施调向量的元素少1，上标“ ”代表初始索力，“ ”代表目标成桥索力；设在调索时需要将1、2、3、4等点的挠度 以及体系控制截面关键内力效应（如主梁应力） 作为目标控制量，施调向量 和影响矩阵 分别如下：
3、计算模型与调索方案
3.1 计算模型
根据设计图纸，采MIDAS/Civil2010 结构分析软件进行算。在施工监控计算模型的基础上，考虑施工阶段施工工况，在成桥后增加收缩徐变和通车运营各3年工况。全桥共离散成693 个单元，884 个节点。主梁和主塔都采用梁单元，斜拉索采用桁架只受拉单元。全桥计算模型见图2。
3.2 调索方案
调索顺序按照由下到上、先8 号墩后9 号墩的施工顺序，最终得到需要进行调整的拉索共计48 根，调整量介-100kN～450kN 之间，具体调整索号见图3及其对应调整索力见表1 。
4、调索结果
调索后，主梁上缘最大压应力为10.1MPa，比调索前增加0.29MPa，下缘最最大压应力为13.6MPa，比调索前增加0.47MPa，应力变化值较小。在调索前后主塔几乎没有发生沉降，而主梁线形变化也很小，以跨中挠度为例，仅产生了0.004m 的沉降。8 号墩主塔向边跨偏移了0.017m，9 号墩主塔向边跨偏移了0.008m，两个主塔的偏移量都不大，但都是向有利于结构受力的方向发生偏移。全桥索力误差超过10%的只有7 根索。这7 根索主要分布在8 号墩塔梁交汇处附近，由于本桥结构不对称（半漂浮体系：8 号墩漂浮9 号墩塔梁固结）且8 号墩有两根0 号索，所以在该处拉索索力比较难调整到位。另外由于成桥索力较小相对误差就会较大。但从效果来看：原来50 根误差超过10%的拉索已减少到只剩7 根，索力调整效果显著。
5 结论
通过影响矩阵来调索，使得斜拉索安全系数增大、桥塔偏位有所减小，主梁应力合理，使得实测与理论计算趋同，达到调索目标。
参考文献
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