:100128360(2004)0320081207大跨度拱桥拱圈拼装过程中扣索索力和标高预抬量的确定田仲初,陈得良,颜东煌,何斌,蒋田勇(长沙理工大学桥梁与结构工程学院,湖南长沙410076)摘要:扣索索力和预抬量是大跨度拱桥的拱圈拼装过程中的难点和核心问题。针对这一问题,提出了连续体弹性2刚性支承法,使用该方法可以方便有效地确定“扣挂”索力和拱圈标高预抬量,使本节段索的索力可以一次性张拉到位,且进一步给出了相关工程算例。关键词:大跨度拱桥;扣索索力;预抬量;弹性2刚性支承法;一次张拉法:U445.4;U448.22文献标识码:ADeterminationoftheBucklingCable2forceandPrecamberintheProcessofAssemblingArchRingSegmentsofaLong2spanArchBridgeTIANZhong2chu,CHENDe2liang,YANDong2huang,HEBin,激ANGTian2yong(SchoolofBridgeStructureEngineering,ChangshaUniversityofScienceTechnology,Changsha410076,China)Abstract:Theelastic2rigiditysupportingmethodispresentedfordeterminationofthebucklingcableforceandprecamber,whichisthedifficultpointaswellasthekeyprobleminassemblingalong2spanarchbridge.Themethodisabledeterminethebucklingcableforceandprecambersimultaneously,andthecableforceofthissegmentneedstobetensionedonlyonce.Nu2mericalresultsaregivenaswell.Keywords:long2spanarchbridge;bucklingcableforce;precamber;elastic2rigiditysupportingmethod;once2tensionmethod大跨度桥梁的施工往往是一个非常复杂且不断变化的过程,当采用斜拉扣挂的方式进行施工时,其中扣索的索力确定和预拱度的计算,必须采用正装计算法和倒装计算法两种方法反复迭代,工作量十分繁重。关于扣索的索力计算问题,许多专家和工程技术人员作了大量研究,常规的方法有力矩平衡原理1,周水确定拱圈的预抬量。该法的具体思想是将当前吊装节段的扣索模拟为刚性支承,而将已施工节段的扣索模拟为弹性支承,节段之间的连接考虑为弹性体。利用本文方法可以计算采用斜拉扣挂施工方法桥梁的控制计算问题,而且简单可靠。其特点是在计算索力的同时也给出了拱圈的预抬量。兴2等提出了零弯矩法来计算索力,沈成武3等则提1模型和基本方程出了扣索索力的逆分析法,HeXiaojun4等提出了基于优化方法的索力调整问题。然而,上述的几种计算方法,只能单独计算索力,不能同时得到拱圈标高的预抬量。本文针对大跨度拱桥在施工过程中的索力,提出连续体弹性2刚性支承法,能同时把求解扣索索力与计算模型及方程的建立,是按照施工吊装过程进行的。如图1表示桥跨结构的第Ⅰ节段吊装时,拱脚为铰接的安装就位图。在扣索作用点处设为刚性支承,方向同扣索作用力方向,同时设定结构在B点的预抬量为Δ1,1(为了研究问题简明起见,忽略了拼装点与扣挂点间的空间距离,假设在同一位置),则根据平衡条件有收稿日期:2003206230;修回日期:2004202229作者简介:田仲初(1963—),男,湖南慈利人,土家族,副教授,博士生。E2mail:tianzhongchu@vip.sina82T1,1cosα1,1·(H1+Δ1,1)+T1,1sinα1,1·L1-式(1)建立了扣索拉力T1,1和预抬量Δ1,1之间的关系。式中,H1为扣点位置的设计标高;Δ1,1为扣点Bs1∫0新疆1(s)ds=0(1)位置的预抬量为维持结构平衡的扣索索力(实际;T1,1s1上等于节点B处刚性支座的反力);α为扣索拉力与∫0新疆1(s)ds1,1于是可得T1,1=水平面之间的夹角;L1为结构第Ⅰ节段的水平距离;q1(s)为结构在截面处微段的重量(采用自然坐标系);s1为第Ⅰ节段弧长。继续安装第Ⅱ节段,其计算模型如图2,在节点B处采用弹簧支承,弹簧刚度系数为EA1/l1(l1为第Ⅰ节段安装扣索长度,EA1为第Ⅰ节段安装扣索拉伸刚度),在节点C处(第Ⅱ节段的扣挂位置)采用刚性支承,此时结构看作连续弹性体,称此为弹性2刚性支承法。此时在B点的扣索必将伸长,B点标高降低,降低值为Δ1,2(即B点在第Ⅱ节段安装定位后标高的改变量),其大小与第Ⅱ节段结构对其影响有关,也与扣索的弹性系数EA1/l1有关。此时结构为一次超静定结构,则有(H1+Δ11)cosα+Lsinα1,111,1,Δ1,2T1,2δⅡⅡ1,1T1,2+Δ1,p(2)=-=sinαk11,1ΔⅡ时考虑预抬量Δ的影响式中,T1,2为B处弹簧的反力;k1=EA1/L1为弹簧的1,p2,2刚度系数;δⅡ...