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目录一、说明 (1)主要技术规范 (1)结构简述 (1)材料参数 (2)设计荷载 (3)荷载组合 (4)计算施工阶段划分 (4)有限元模型说明 (5)二、主要施工过程计算结果 (5){张拉横梁第一批预应力张拉工况 (5)张拉系梁第一批预应力工况 (6)拆除现浇支架工况 (7)架设行车道板工况 (9)张拉第二批横梁预应力束工况 (11)二期恒载加载工况 (13)三、成桥状态计算结果 (16)组合一计算结果 (16)组合二计算结果 (17)组合三计算结果 (17)组合四计算结果 (18)~组合五计算结果 (19)四、变形结算结果 (21)五、全桥稳定性计算结果 (23)六、运营状态一根吊杆断裂状态计算结果 (24)各荷载组合作用下计算结果 (24)持久状况承载能力极限状态验算 (27)全桥稳定性计算结果 (27)七、运营状态两根吊杆断裂状态计算结果 (28)各荷载组合作用下计算结果 (28)持久状况承载能力极限状态验算 (31)全桥稳定性计算结果 (32)~八、上构计算结论汇总 (33)施工过程主要构件应力计算结果 (33)成桥状态计算结果汇总 (33)断一根吊杆状态计算结果汇总 (34)断两根吊杆状态计算结果汇总 (35)各状态稳定性结果汇总 (36)九、主墩墩身及承台强度验算 (36)墩身强度验算 (37)承台强度验算 (39)、一、说明主要技术规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）(以下简称《通用规范》)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）（以下简称《桥涵规范》）《斜拉索热挤聚乙稀高强钢丝拉索技术条件》 GB/T18365-2001《公路桥梁抗风设计规范》 JTG/T D60-01-2004《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-2007结构简述1）主桥上部构造本桥结构形式为Lp=72m下承式钢筋混凝土简支系杆拱桥。
拱肋的理论计算跨径为72m，计算矢高14.4m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为：Y=1296*(X-36)2+ (坐标原点为理论起拱点)。
拱式结构吊杆张拉索力计算方法综述孙九春【摘要】由于中小型拱式结构在不同的张拉阶段结构所处的力学状态不同,而吊杆张拉力的计算方法与结构的力学状态密切相关.系统地阐述了正装法、倒装法、影响矩阵法、无应力状态法的应用思路、计算步骤以及各类方法的优缺点,指出了各方法在不同张拉阶段的适用范围:脱架阶段可采用倒装法、正装法和无应力状态法,影响矩阵法应当慎重使用;脱架以后,影响矩阵法由于其与张拉顺序无关的特点而得到广泛应用,也可采用直接迭代法与无应力状态法,一般不采用倒装法.对于异型结构可将无应力状态法中的锚头拔出量转化为吊杆张拉力,利用无应力状态法的优点实现多根吊杆的同步张拉.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2010(026)004【总页数】6页(P154-159)【关键词】吊杆;正装法;倒装法;影响矩阵法;无应力状态法【作者】孙九春【作者单位】腾达建设集团股份有限公司,上海,200122【正文语种】中文1 吊杆张拉计算方法研究现状随着我国社会经济的发展,全国各地也出现了各种采用吊杆作为传力结构的异型拱桥,突破了传统的系杆拱桥的概念,拱肋的形式呈现多样化。
由于结构的特殊性,其施工具有如下特点:先设置临时支架施工桥面系,然后再施工拱肋,最后通过张拉吊杆将桥道结构与承重结构形成一体。
由于这类结构体系需要通过吊杆张拉形成,可称之为吊杆张拉拱式结构。
与其他支架施工的斜拉桥和自锚式悬索桥张拉控制目标不同,一般情况下拱式结构的构件变形通过预拱度实现,内力通过吊杆张拉来传递,当吊杆索力满足设计要求时,结构的各项力学指标也能满足设计要求。
由于张拉过程中主要控制量是吊杆索力,因此这类结构在吊杆张拉过程中遇到的问题也主要与索有关,如吊杆索力目标、张拉顺序、每次张拉时的索力值、张拉次数、张拉过程中的结构安全等,统称为“吊杆张拉”问题。
“吊杆张拉”问题可分成两类。
第一类问题是如何确定吊杆在各阶段的索力目标值,即各阶段每根索的最终值是多少。
拱桥吊杆张拉力分析钢管混凝土系杆拱桥主要由拱肋、系梁、吊杆三部分组成，主梁弹性支撑于吊杆上，并通过吊杆传递到主拱肋。
主拱肋主要受压，产生水平推力，此推力通过系梁里的预应力来平衡，因此，系杆拱桥是一种自平衡体系。
由于其三部分之间相互制约、相互依存，各部件在施工过程中相互影响，因此，在设计和施工中须综合考虑各因素，使拱桥受力达到最佳。
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重要的问题，本文通过实例说明一种桥梁电算过程中可行的计算施工张拉力的方法。
1 工程实例概况某拱桥的跨径为70m采用刚性系杆刚性拱，柔性吊杆。
计算跨径分别为67.6m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/4，中拱矢高16.9m。
拱肋采用圆端型钢管混凝土，主拱钢管宽160cm，拱肋高为140cm，钢管及腹板壁厚1.8cm，内充C50微膨胀混凝土。
系杆采用箱形断面，吊杆处高为188cm，底宽为300cm，壁厚100cm。
吊杆间距为4.6m，每片拱肋设吊杆13根。
吊杆采用127ø7的镀锌高强钢丝索，桥面以上2m高度外包不锈钢套管；中横梁高度为184～206cm，宽60cm；端横梁采用箱型断面，高184m～206cm，宽300cm。
桥面2%横坡通过横梁高度的变化进行调整；桥面板采用整体式实心板，厚25cm。
风撑采用桁架风撑，由外径80cm和60cm钢管焊接而成，系杆和横梁为预应力混凝土结构。
图1 大桥立面图（单位：cm）Fig.1 Elevation view of the bridge （U：cm）2 本桥施工顺序（1）搭支架浇注系杆，现浇端横梁及拱肋钢管预埋段；张拉端横梁第一批预引力钢束及张拉第一批系杆预应力钢束。
（2）浇注中横梁，并张拉相应中横梁内第一批预应力钢束。
（3）安装拱肋钢管、风撑钢管。
（4）至下而上分阶段泵送钢管混凝土。
（5）架设吊杆并按顺序初始张拉。
（6）张拉第二批系杆预应力钢束，张拉端横梁第二批预应力钢束。
寒山大桥吊杆二次张拉索力计算寒山大桥是位于中国浙江省嘉兴市秀洲区寒山镇的一座公路桥梁，其跨度较大，需要吊杆来支撑桥梁的强度，保证桥梁的安全运行。
在吊杆的设计中，二次张拉是一种非常重要的计算。
二次张拉是指在吊杆预应力拉紧后，由于架桥过程中和气温变化、荷载作用等因素的影响，吊杆的张拉力可能会发生变化。
因此，我们需要对吊杆的二次张拉进行计算，以保证桥梁的安全使用。
为了计算吊杆的二次张拉，我们需要考虑以下几个要素：1.桥梁设计参数：包括主跨长度、设计荷载等。
这些参数会直接影响吊杆的张拉力。
2.材料参数：吊杆的材料特性会对其二次张拉产生影响，包括杨氏模量、线膨胀系数等。
3.外部因素：主要包括气温变化、荷载作用等。
气温变化会使桥梁产生热胀冷缩效应，从而导致吊杆产生变形和变化的张拉力；荷载作用会使吊杆产生附加的力，从而影响其张拉状态。
在进行二次张拉计算时，我们可以按照以下步骤进行：1.根据桥梁的设计参数和材料参数，计算吊杆的初始张拉力。
吊杆的初始张拉力可以通过应变应力分析和拉力计算方法来确定。
2.考虑气温变化的影响，计算二次张拉引起的吊杆张拉力变化。
根据吊杆材料的线膨胀系数和气温变化范围，可以计算吊杆长度的变化，并据此计算吊杆张拉力的变化。
3.考虑荷载作用的影响，计算二次张拉引起的吊杆张拉力变化。
通过分析主要荷载作用下的吊杆受力状态，可以计算荷载引起的吊杆张拉力的变化。
4.将气温变化和荷载作用引起的张拉力变化相加，得到吊杆二次张拉的总变化。
通过以上计算，我们可以得到吊杆在不同情况下的二次张拉力变化。
这些计算结果可以为吊杆维护和管理提供参考，保证桥梁的安全运行。
需要注意的是，在进行二次张拉计算时，我们还需要考虑吊杆的初始张拉力和预应力的稳定性。
如果初始张拉力不足或者预应力失效，会导致吊杆的二次张拉力不准确，进而影响桥梁的安全。
综上所述，寒山大桥吊杆的二次张拉力计算涉及到桥梁设计参数、材料参数、气温变化和荷载作用等多个因素。
Value Engineering———————————————————————作者简介:张建新（1985-），男，山西盂县人，工程师，研究方向为铁路工程施工。
1工程概况某某高速铁路（90+180+90）m 连续梁拱跨越江西省南昌市信江西支，主梁采用单箱双室、变高度、直腹板箱形截面，中支点处梁高11m ，边跨直线段和跨中直线段梁高为5m ，直线段长度分别为11.3m 、21m ，二次抛物线变化的梁底下缘。
设计为竖直平行钢管混凝土哑铃拱的拱肋，f/L=1/5的矢跨比，3.1m 高的拱肋，拱管管径为1.1m ，钢管及腹腔内采用C55自密实补偿收缩混凝土灌注。
采用GJ15-10和GJ15-12型整束挤压钢绞线拉索吊杆，抗拉强度1860MPa ，吊杆纵向间距9.0m ，设18对纵向双吊杆。
2变形的影响因素2.1施工线形影响信江西支特大桥（90+180+90）m 连续梁拱桥梁合龙时，实测梁体线形设计线形偏差整体在2cm 以内，满足规范要求，局部由于桥面收坡不到位，偏差超过2cm ，均低于4cm 。
2.2挠度变形影响CP Ⅲ确定轨道板高程时，未计入道床板及剩余二恒等自重荷载引起的主梁挠度影响。
根据道床板荷载和部分工点铺轨之后施工的二恒进行计算，主跨180m 连续梁拱轨面下挠值9.34+4.9=14.24mm 。
轨面实际下挠值与计算结果相差5.76~8.66mm （扣除中支点标高变化影响）。
2.3温度变形影响主跨180m 拱桥设计合龙温度为13℃~23℃，整体升温+25℃，整体降温-25℃，拱肋钢材与主梁温差为±10℃；拱肋钢材与拱肋混凝土温差±5℃，主梁与横撑、吊杆温差±15℃，吊杆及左右拱肋温差±5℃；主梁竖向非线性升温10℃、降温-5℃。
各项温度荷载，主梁跨中最大向上、向下温度变形分别为6.22mm 和-7.28mm 。
主跨180m 连续梁拱的桥墩与主梁未固结，其温度荷载尤其是整体升降温对主梁的变形影响较小。
基于ANSYS的钢管混凝土拱桥吊杆二次张拉力确定路大鹏【摘要】吊杆的张拉直接关系到系杆拱桥成桥后能否达到合理成桥状态,因此吊杆施工张拉力的确定是拱桥施工中的关键问题.首先运用正装迭代法模拟系杆拱桥吊杆的初张拉过程,得到施加二期恒载后各吊杆内力；然后运用影响矩阵法确定了吊杆二次张拉的控制力,以指导实际施工.基于大型分析软件ANSYS,提出了一种影响矩阵的简易求法.该方法概念明确,简单易行,对同类工程具有一定的参考价值.%The stretching of hangers has direct bearings on whether tied arch bridges would reach rational dead load state or not, so the determination of the hangers construction tensioning force is a key problem in the construction of tied arch bridges. To solve this problem, firstly the forward-analysis iterative method is applied to simulate the initial stretching process of hangers in this paper, then internal forces of hangers are got after applying the secondary dead loads. At last, the influence matrix method is used to determine the secondary control force of the hangers so as to guide practical construction. Based on the large analysis software ANSYS platform, a simple method for influence matrix is put forward. The concept of this method is clear and the process is simple. It can be used for reference in the similar engineering.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(025)004【总页数】5页(P48-52)【关键词】系杆拱桥;张拉力;二次张拉;影响矩阵法【作者】路大鹏【作者单位】中铁十局集团,山东济南250000【正文语种】中文【中图分类】U448.225为了使拱桥成桥后达到合理成桥状态，系杆拱桥的施工通常对吊杆采用二次张拉的工艺，使成桥后吊杆力达到设计值，可见吊杆的张拉控制是系杆拱桥施工过程中非常关键的一步，直接影响系杆拱桥的正常使用以及服役年限。
钢管混凝土拱桥吊杆二次张拉索力计算摘要：本文针对钢管混凝土拱桥，提出二次张拉施张拉力、顺序的计算问题，以影响矩阵理论为基础，建立了二次张拉最优控制的数学模型，采用惩罚函数法求解，该方法计算精确、简便、实用，是一种较为理想的计算方法。
关键词：影响矩阵法，钢管混凝土拱桥；二次张拉；成桥索力；惩罚函数法
中图分类号：u448．27 文献标识码：a
1、引言
对于采用少支架施工的柔性吊杆系杆拱桥，在吊杆张拉过程中，结构的内力和线形都在不断地变化。
即使按照设计要求调整到了初始张拉力，使其按照设计所考虑影响索力因素后成桥达到最终成桥索力，然而桥梁施工中存在着各种误差，故成桥后实际吊杆索力并不能达到设计所要求的最终张拉力，必须通过二次张拉来实现，使得桥梁实际最终索力与设计最终索力一致，才能保证结构受力合理，运营安全。
本文以某钢管混凝土拱桥为工程背景，将影响矩阵理论引入到吊杆索力计算当中，采用约束最优方法[1]求解出施张拉力[2]、最优张拉顺序以及张拉过程索力控制终值。
结果表明，该方法具有思路清晰、应用简单、计算精度高等优点。
2、二次张拉的影响矩阵法
已知吊杆初始索力{ }和目标索力{ }，拟定一合理的张拉顺序，在吊杆二次张拉之前这一初始状态下，分别给每一吊杆增加单位力为1的索力，计算出该单位力对结构指定物理量（包括索力、控制截面应力、控制点位移）的改变量，得出物理量的相关影响矩阵。
通过影响矩阵法计算出在张拉各个阶段当前索的施调量{ }，找出最优张拉顺序，在保证结构最安全的情况下使得在张拉完毕之后每根索索力达到目标值。
2.1影响矩阵法原理
现以一座简单的系杆拱桥为例。
以吊杆的索力为受调向量来说明影响矩阵的构成。
如图1，当在1号吊杆增加单位索力时，吊杆1、2、3、4、5相应的索力增量为{ }（ =1,2,3,4,5）,则在号索增加单位索力时，索1、2、3、4、5相应的索力增量为{ }
（ =1,2,3,4,5）。
则可得出索力影响矩阵为：
(1)
同理可以得出所需控制点的位移影响矩阵，关键截面应力影响矩阵分别为，其中:
(2)
的形式与相同。
图1 系杆拱桥影响结构
2.2 二次张拉最优控制的数学模型
吊杆二次张拉过程就是为了确定一个包含张拉顺序以及施张拉
力大小的张拉变量序列，使得在该序列经历的一切中间状态下满足内力、位移、索力在一定范围的约束条件，在该序列的终点达到目标状态。
吊杆在二次张拉之前结构体系已形成，以此状态为结构初始状态。
记该状态下索力值、控制截面应力值分别为：
(3)
(4)
控制点在该状态下的标高作为初始标高，即初始位移。
由文中所提出的方法计算出吊杆索力影响矩阵，为阶的矩阵，其中的元素表示在号索增加单位力为1的时候号索索力的影响值。
令目标索力值为，施张拉力向量为，则有：
(5)
已知目标索力值，则可以很方便的求出施张拉力向量为：
(6)
求出施张拉力向量之后，在不考虑结构内力是否超过允许值的情况下，采用任何一种张拉顺序最终都能使全桥的索力达到目标值。
但位移约束可在应力允许值内限制到最小，在使得满足约束条件的情况下，并尽量使目标函数达到最小值求解出最优张拉顺序，则可建立单目标、多约束的规划问题：
求
使； (7)
s.t.
采用约束最优方法中的惩罚函数法[3]将上述单目标、多约束二次规划问题转化为一系列无约束问题，求解得出满足约束条件下的最优张拉顺序。
3、工程应用
3.1 工程概况
大桥主桥为的单肋下承式钢管混凝土系杆拱桥。
桥跨径100m，桥宽20.5m；拱肋轴线采用抛物线，矢跨比1/5，拱顶轴线处矢高为20m；拱肋为两个长圆形钢管组合而成的矩形带圆形倒角的等截面钢管混凝土结构，内灌c40混凝土。
大桥共17对吊杆，左右对称张拉，简化为9组。
首先由式(1)方法得出9组吊杆的索力影响矩阵，再通过施工阶段验算，得出在二期恒载铺装完成之后该阶段的索力值作为吊杆的初始索力值。
施张拉力确定之后，视其初始位移为零，初始应力为二次张拉之前截面位置应力值。
由式(2)方法得出吊杆对关键截面上缘的应力影响矩阵、竖向位移影响矩阵、。
为了验证该计算方法的可行性，张拉之后对全部吊杆进行了索力测试。
结果表明，吊杆实测成桥索力与设计成桥索力最大仅差5.4%。
在规范允许范围之内。
4、结语
本文以影响矩阵理论为基础，建立了吊杆二次张拉最优控制的数学模型，并采用约束最优方法中的惩罚函数法将单目标、多约束
二次规划问题转化为一系列无约束问题来求解。
采用该方法不仅能使全桥索力达到目标索力值，还能保证在张拉过程中内力、位移的约束条件，同时能最大限度的保证吊杆的安全系数。
实践证明，该方法是成功的，同时这种方法也可用于系杆拱桥成桥之后和运营阶段的误差调整以及斜拉桥施工过程中的索力调整。
注：文章内的图表及公式请以pdf格式查看。
