大跨度斜拉橋斜拉索無應(yīng)力長度計算方法

1、https:/大跨度斜拉橋斜拉索無應(yīng)力長度計算方法大跨度斜拉橋斜拉索無應(yīng)力長度計算方法摘要：通過對影響斜拉索無應(yīng)力長度的施工階段各種因素的敏感性參數(shù)進行分析，確定了影響斜拉索無應(yīng)力長度的顯著因素；綜合各種影響因素，建立了斜拉索無應(yīng)力長度精確計算方法。結(jié)果表明：主塔的預(yù)偏位、主塔的動態(tài)變位、主梁的預(yù)拱度、主梁的預(yù)抬高、主梁的動態(tài)變位、溫差、斜拉索彈性模量誤差以及計算斜拉索彈性伸長修正值所選用的荷載均為敏感性影響因素；建議的方法可以精確地計算斜拉索的無應(yīng)力長度，避免出現(xiàn)長索無法調(diào)整索長的狀況。關(guān)鍵詞：大跨度斜拉橋；斜拉索；無應(yīng)力長度；計算方法；施工控制中圖分類號：U448.27 文獻標(biāo)志碼：AAb

2、stract： The sensitivity parameters of various factors that influencedunstressed length of stay cables in different construction stages were analyzedand the most important influence factors were confirmed. Considering variousinfluence factors， the calculation method for unstressed length of stay cabl

3、ewas given. The results show that the predeviation and dynamic displacementof main towers， precamber， prearranged height and dynamic displacementof main girders ， temperature difference ， elastic modulus error of staycables ，the load values which are used to calculate modified elasticelongation of s

4、tay cables are the most sensitive factors. The proposed methodcan accurately calculate the unstressed length of stay cables， and avoid thesituation that the length of long cables cannot be adjusted.Key words： longspan cablestayed bridge； stay cable； unstressedlength of cable； calculation method； con

5、struction control0 引言斜拉索無應(yīng)力長度是斜拉橋施工控制的一個重要參數(shù)。對于長度小于 100m 的斜拉索，一般情況下錨具的富余長度（錨圈在錨杯上的調(diào)整長度）大于各種施工階段因素引起的修正長度，公路斜拉橋設(shè)計規(guī)范（JTJ 027 96）1（以下簡稱規(guī)范）推薦的計算長度基本能夠滿足實際工程調(diào)整索長的要求。然而，對 100 m 以上的斜拉索，富余長度小于各種施工階段因素引起的修正長度，規(guī)范推薦的計算長度在實際工程中存在過短的現(xiàn)象，當(dāng)前階段通常采用“寧長勿短”的原則進行克服。各國學(xué)者對斜拉索無應(yīng)力長度計算進行了相關(guān)的理論研究，計算方法主要有懸鏈線法、拋物線法和有限元法（或迭代法）21

6、3。懸鏈線法理論上計算精度非常高，但因其是超越函數(shù)，很難直接應(yīng)用于實際工程。拋物線法是對懸鏈線理論的近似修正，即對懸鏈曲線展開級數(shù)式的前幾項進行近似修正。有限元法（或迭代法）是把懸索解析和有限元（或力學(xué)解析）相結(jié)合，把斜拉索假設(shè)https:/為只受拉力的柔索，建立柔索單元各力素與幾何變量的關(guān)系方程，通過迭代計算求解。盡管上述各種計算方法的理論計算精度均較高，但未考慮影響斜拉索無應(yīng)力長度的施工階段的各種因素。為此，本文提出斜拉索索長的精確計算方法，避免出現(xiàn)應(yīng)用長索時無法調(diào)整索長的狀況。1 工程概況山東臨沂市開羅大橋全長 1 437.66 m，主橋橋長 430 m，主橋橋面寬度 30m；主橋為雙塔

7、雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，跨徑組合為 100 m+230 m+100m；主梁、主塔采用 C50 混凝土。主梁采用雙肋截面，標(biāo)準(zhǔn)梁段的梁高為 2.5m。主塔總高度為 114.65 m，橋塔整體呈花瓶型。斜拉索呈空間扇形分布，在塔上豎向間距為 2.54 m，在梁上縱橋向間距分別為 2.5，3.0，4.5，6.5，7，7.5 m，全橋共 112 根斜拉索，5 種錨具類型：PESM7151，PESM 7163，PESM 7187，PESM 7199，PESM 7211。主橋的總體布置如圖 1 所示。圖 1主橋總體布置（單位：cm）Fig.1General Layouts of Main Bridge

8、（Unit：cm）2 影響斜拉索無應(yīng)力長度的施工因素分析為了精確計算斜拉索無應(yīng)力長度，除了考慮斜拉索的彈性伸長修正、垂度修正及張拉端與錨固端錨杯長度構(gòu)造因素外，還需要考慮施工階段的各種影響因素，如主塔的動態(tài)變位、主塔的預(yù)偏位、主梁的預(yù)拱度、主梁的預(yù)抬高、主梁的動態(tài)變位、溫差、斜拉索材料參數(shù)誤差以及計算斜拉索彈性伸長修正和垂度修正選用的荷載。本文以臨沂市開羅大橋為工程背景，對上述各因素進行了敏感性參數(shù)分析。斜拉索分別取長度最短的 Z1 索、中等長度的Z8 索、長度最長的 Z14 索。2.1 主塔位置2.1.1 主塔縱橋向動態(tài)變位在施工過程中，主塔在縱橋向不平衡荷載作用下將發(fā)生縱橋向的變位。在施工

9、階段轉(zhuǎn)換過程中，主塔縱橋向的變位將發(fā)生變化，即發(fā)生縱橋向的動態(tài)變位。對于斜塔斜拉橋，為保證成橋后主塔達(dá)到預(yù)期的設(shè)計線形，主塔在爬模施工或滑模施工過程中需要設(shè)置縱橋向預(yù)偏位，而預(yù)偏位改變了主塔在斜拉索張拉時原設(shè)計的幾何位置；對于直塔斜拉橋，施工過程中不存在主塔縱橋向預(yù)偏位，不需要考慮此因素的影響。2.2 主梁位置2.2.1 主梁預(yù)拱度斜拉橋的整體結(jié)構(gòu)剛度相對較小，在活載作用下主梁將產(chǎn)生較大的撓度。根據(jù)公路斜拉橋設(shè)計細(xì)則（JTG/T D6501 2007）14和公路鋼筋混凝土https:/及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62 2004）15的相關(guān)規(guī)定，主梁施工階段需要設(shè)置預(yù)拱度，預(yù)拱度改變了

10、主梁在斜拉索張拉時原設(shè)計的幾何位置。當(dāng)設(shè)計的成橋線形已包含主梁的預(yù)拱度時，不考慮此因素影響。2.2.2 主梁動態(tài)變位懸臂施工階段，在自重、掛籃荷載、臨時施工荷載、臨時配置荷載及臨時拉索荷載等共同作用下，主梁將產(chǎn)生較大的豎向變位。在施工階段轉(zhuǎn)換過程中，主梁的豎向變位值將發(fā)生變化，即主梁發(fā)生豎向的動態(tài)變位，所以在初次張拉斜拉索的施工狀態(tài)下需要考慮主梁豎向動態(tài)變位對索長的影響。為使主梁成橋后達(dá)到預(yù)期的設(shè)計成橋線形，施工過程中需要設(shè)置主梁預(yù)抬高。預(yù)抬高同樣也改變了主梁在斜拉索張拉時原設(shè)計的幾何位置。主梁動態(tài)變位、預(yù)抬高對斜拉索無應(yīng)力長度的影響如表 1 所示。從表 1 可以看出：主梁的動態(tài)變位對中、長索

11、的無應(yīng)力長度影響較大；預(yù)抬高對長索的無應(yīng)力長度影響較大。因此，斜拉索無應(yīng)力長度計算時應(yīng)考慮主梁的動態(tài)變位和預(yù)抬高的影響。2.3 溫差影響目前斜拉橋均采用成品斜拉索，斜拉索下料加工在纜索工廠的室內(nèi)完成，工廠室內(nèi)溫度與斜拉索現(xiàn)場張拉時的溫度存在一定的溫差。對于主梁懸臂澆筑的斜拉橋施工周期一般較長，斜拉索在工地現(xiàn)場的張拉過程中要經(jīng)歷夏、冬兩季。溫差對斜拉索無應(yīng)力長度的影響如表 2 所示。從表 2 可以看出：30 溫差對短索的影響較小，可以被忽略；溫差對中、長索的影響較大。因此，溫差較大時，對于中、長索的無應(yīng)力長度計算時應(yīng)考慮溫差的影響。2.4 斜拉索材料參數(shù)誤差斜拉索的材料參數(shù)與規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)值存在一定

12、的誤差。材料參數(shù)誤差對斜拉索無應(yīng)力長度的影響如表 3 所示。從表 3 可以看出：自重誤差對斜拉索無應(yīng)力長度的影響很小，可以忽略；彈性模量誤差對斜拉索無應(yīng)力長度有一定的影響，斜拉索無應(yīng)力長度計算時應(yīng)考慮彈性模量誤差的影響。（2）綜合各種影響因素，建立了斜拉索無應(yīng)力長度精確計算方法。計算結(jié)果表明，對于長度大于 100 m 的長索，按本文建議的方法計算的索長更接近實際工程所需的真正長度，避免了長索的無應(yīng)力下料長度存在過短的狀況。雖然本文建議的方法比規(guī)范推薦的方法計算精度更高，但計算工作量將會大量增加，主要是增加了施工階段全過程分析的有限元建模工作。參考文獻：References：https:/1JT

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