MIDAS-自锚式悬索桥成桥阶段分析

施工技术　

浅谈钢筋温凝±枉架结构施工问题　

刘小岭　

江苏立宇建筑工程有限公司　江苏宜兴２２４０１４　

【摘要１本文针对梁柱节点箍筋施工、钢筋混凝土框架结构冬期施工、控制好混凝土质量等方面的常见问题，对钢筋混凝土框架结构施工方法提　出改进意见。　

【关键词】钢筋混凝土；框架结构；节点　中图分类号：ＴＵ３　７５文献识别号：Ａ　文章编号：２　３０６—１４９９（２０１　３）２　３－００８５—１　

随着设计和施工水平的提高，多层和高层建筑采用钢筋混凝土现浇　

结构的形势发展很好，由于现浇施工的框架具有整体性好、围护墙体轻、　

抗震性好、施工速度快、布局灵活多样，在许多工程中得到广泛应用。　

问题是由于施工人员技术素质存在差异，对操作规程了解较少，在施工　

中容易产生影响质量的现象，这些状况如重视不够或解决不及时，将会　

直接影响质量和工期。就施工质量容易形成的通病和实际应用措施谈几　

点体会。　１．粱柱节点箍筋施工问题　在实际施工中，梁柱节点区钢筋密集，构造复杂，特别是处于　

结构中问部位的柱子，梁柱钢筋纵横交错，梁的纵向受力钢筋要放　在柱纵向钢筋内部，呈井子形交叉，这样柱子的箍筋绑扎就很不　

方便。在框架结构施工中，施工单位普遍采取先安装梁板模板，　

再绑扎安装梁钢筋，待梁钢筋安装结束，然后整体沉梁，那么节　

点区箍筋就无法绑扎，致使梁柱节点区出现不放、少放或者即使　放也是杂乱的挤在一起，这样就会给节点区质量留下安全隐患。　

由于意识到这个问题对工程质量的影响，有些施工单位施工人员就　采取用两个开口箍筋对向拼合的方法，然而这种做法显然是不符合规范　

规定的。根据规范的规定，为保证箍筋对混凝土核心区起到约束作用，　

箍筋要封闭、末端要有弯钩。还有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋绑　

扎好，然后和梁一起下落，由于箍筋与柱纵筋摩擦且下落不平衡，使得　

箍筋不能下落出现施工人员强力往下打的现象，不但把箍筋打得变形，　而且也不能使得箍筋到位。这样做的结果是箍筋没有得到封闭绑扎且杂　

预应力混凝土自锚式悬索桥吊索张拉施工分析　

自锚式悬索桥将主缆锚固于加劲梁自身，除去了庞大的　锚碇，可以避免不良地基的限制，扩大了中小跨径悬索桥的　

适用范围。同时，主缆对加劲主梁提供了强大的预压力，这　样主梁可以采用钢筋混凝土，充分发挥混凝土材料的抗压性　

能，和钢主梁相比降低了工程造价和维护费用。　

１混凝土自锚式悬索桥施工工艺　

自锚式悬索桥施工时由于主缆锚固在主梁上，因此先要　

在满堂支架上现浇主梁，然后架设主缆，安装吊索，分级多　

次张拉吊索使主梁脱架，最后成桥。其施工工艺决定了主缆　的空缆状态和成桥状态差别很大，而主梁的位置变化不大，　

设计成桥时的吊索长度大部分小于空缆时主缆到主梁的锚固　长度，故在吊索张拉过程中吊索需要接长，同时受吊索承载　

能力、张拉设备的数量和能力、主梁和主塔的承载能力限　

制，全部吊索必须多次逐级张拉，才能达到设计值。　２某县自锚式悬索桥工程概况　

某县便民桥为２Ｏ＋３８＋８Ｏ＋３８＋２０＝１９６ｍ五跨预应力混凝　

土自锚式悬索桥，为城市人行桥，其结构体系为空间双索面　

自锚式悬索桥，主缆中跨矢跨比为１／６。加劲主梁为预应力混　凝土单箱单室箱梁，主缆锚固在箱梁外侧，在锚固区梁段为　

实体，并在锚固跨设４ｍ长的锚固兼压重区，平衡主缆对加劲　

梁的上拔力。　吊索张拉和主梁脱架是自锚式悬索桥成桥的关键阶段，　

而且吊索张拉是一个复杂的非线性过程。必须制定合理的张　拉方案，使主缆和主梁逐步达到成桥线形，且吊索索力均　

匀，同时使索鞍顶推次数最少，主梁和主塔应力控制在安全　

范围之内。　

吊杆张拉分两个阶段：第一阶段分四次张拉。ａ．安装张　

拉，先拆除锚固跨支架，为主梁提供压重平衡，所有吊索张　

拉到５ｔ，进行素力调整：ｂ所有吊杆张拉到８ｔ，进行索力调　

整：ｃ．所有吊索张拉到１１ｔ，对称拆除东、．西两边跨从主缆锚　

固点向跨中方向各１５ｍ范围内的支架，进行索力调整；ｄ所　有吊杆张拉到１４ｔ，进行索力调整。第二阶段所有吊杆按　

第３６卷第１３期　－３１０・　２　０　１　０年５月　山　西　建　筑　ＳＨＡ　ⅨＩ　ＡＲＣＨＩＴＥ　兀　ｌ　Ｖｏｌ，３６　Ｎｏ．１３　Ｍａｙ．２０１０　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）１３　０３１０—０２　混凝土自锚式悬索桥静力特性分析　黄斌勇邵敏　摘　要：以某混凝土自锚式悬索桥为工程背景，利用大型有限元软件Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ建立其空间有限元分析模型，通过计算　恒载效应和活载效应，探讨了混凝土自锚式悬索桥静力特性的特点，以明确悬索桥成桥状态。　关键词：混凝土自锚式悬索桥，静力特性，空间有限元分析　中图分类号：Ｕ４４８．２５　文献标识码：Ａ　自锚式悬索桥是高次超静定结构体系，它不仅具有传统悬索　桥的力学特征，而且由于主梁受到巨大的轴向压力，主梁存在着　压弯效应，使得其几何非线性更为严重，在各种外荷载作用下，自　锚式悬索桥的受力性能是决定悬索桥结构设计的主要根据，因此　对自锚式悬索桥的成桥状态进行静力性能分析非常必要。　本文以位于浙江省的某混凝土自锚式悬索桥实桥为例，进行　该桥的力学性能研究。该桥主桥跨径布置为４ｏ　ｍ＋１１８　ｍ＋４ｏ　ｍ，　全长１９８　ｍ，宽２４　ｍ。该桥梁设计荷载等级为城一Ａ级，人群　４　ｋＮ／ｍ２，设计车速为３０　ｋｍ／ｈ，桥面布置为３．０（人行道）＋２．０　（索面及绿化）＋１４．０（行车道）＋２．０（索面及绿化）＋３．０（人行　道）＝２４．０　ｒ１３．。　１　Ｍｉｄａｓ有限元模型建立　１．１计算模型　本文计算模型基于有限位移理论，用Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ软件建立三　维有限元模型。结合考虑自锚式悬索桥的几何非线性影响。根　据各个桥梁构件的形式和受力特点，建模过程中，共采用了三种　单元：空间梁单元、索单元和板单元。计算模型中共包含１　０３８个　节点和２　０００个单元，见图１。　图１大桥静力计算模型　１．２大桥各部分的有限元模拟　缆和吊索采用索单元，索塔、加劲梁和横梁采用梁单元，桥面　板采用板单元。结构的约束条件是：主塔塔底为固结，主缆在塔　顶与主塔的连接按刚性连接考虑，加劲梁梁端根据实际支座布置　形式，确定主梁约束情况；加劲梁在主塔处设置的约束，也以实际　支座布置情况设置主从约束。　２实桥静力特性分析　２．１恒载效应分析　恒载效应计算分析中，混凝土容重为２６　ｋＮ／ｍ３，二期恒载包　括桥面铺装、防撞墙、人行道栏杆以及人行道铺装等荷载，通过面　荷载施加在桥面板上，２　ｋＮ／ｍ２。　根据以上建立的模型，计算分析自锚式悬索桥在成桥状态结　构恒载作用下的加劲梁、主缆、吊杆、索塔等构件内力及应力。　在恒载作用下，桥梁结构的变形较小，最大竖向变形发生在　主跨跨中，为７．０　ＣｌＴＩ，最大纵向位移发生在塔顶，为２．０锄。　图２为主梁在恒载作用下的应力图。可见，加劲梁应力比较　均匀，上缘基本受压，上缘最大压应力在主跨跨中，为４．４　ＭＰａ；　下缘在跨中出现了０．４　ＭＰａ的拉应力，最大压应力为１Ｏ．８　ＭＰａ，　为靠近塔柱处。加劲梁的应力均在合理范围内。　ａ）加劲梁上缘　罐辑　｛景墨…雾一器辫逮蔚却　一一一～硝　墨寸一＿—・－可嘲　４　０　１　６　２．７　３　７　４　７　５　７　６　７　７　７　８　７　９　８　ｂ）加劲梁下缘　’一１０・８　图２　恒载作用下加劲梁应力图（单位：ＭＰａ）　桥塔在恒载作用下，基本处于中心受压状态，主塔最大压应　力为一１０．１　ＭＰａ，位置在上塔柱与下横梁相交处，满足规范要求。　主缆在恒载作用下，应力在２１４．１　ＭＰａ－－２５９．７　ＭＰａ之间，应　力均匀且均在合理范围内。恒载作用下，吊杆应力在１４９．２　ＭＰａ～　１９６．７　ＭＰａ之间。　通过以上计算分析可知，在恒载作用下，自锚式悬索桥的位　移较小，加劲梁的应力、主缆以及吊索的应力均匀，均满足要求。　２．２活载效应分析　全桥根据设计布置为机动车道四车道（双向），人行道二车道　（每侧一道）。在有限元分析中考虑偏载布置机动车道，人行道按　照满布行人来考虑。实际计算时按照四（机动车道）＋二（人行　道）＝六车道来布置。　舅８：　０　００５　Ｏ．。】Ｏ　０　０１６　０．０２２　０．０　７　０．衄ａ　０．０３８　０．０４４　０，０５０　０．０５５　图３　桥梁最大竖向位移图（单位：ｍ）　车辆荷载取值：城市～Ａ级，根据实际结构形式进行横向汽　车荷载多车道加载。人群荷载取值按照ＣＪＪ　１　１－９３城市桥梁设计　准则取值，最不利组合为四车道（折减）十二人行道荷载。　从图３中可以看出，活载作用下主跨加劲梁跨中竖向最大下　收稿日期：２０１０．０１—１１　作者简介：黄斌勇（１９７７．），男，硕士，工程师，杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部，浙江杭州３１０００４　邵敏（１９８２．），男。助理工程师，杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部，浙江杭州

第３６卷第６期　２００８年６月　华南理工大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ，６　Ｊｕｎｅ　２Ｏ０８　

文章编号：１０００－５６５Ｘ（２００８）０６—００１７—０８　

自锚式悬索桥的主缆线形计算与误差分析水　

程斌　孙海涛　肖汝诚　

（１．同济大学桥梁工程系，上海２０００９２；２．上海市政工程设计研究总院，上海２０００９２）　

摘要：介绍了基于分段悬链线法和抛物线法的自锚式悬索桥主缆线形计算的原理和步　

骤，考虑弯矩对加劲梁轴向刚度的影响，提出采用非线性规划方法进行迭代计算，所得计　

算结果与传统的影响矩阵法结果吻合．典型跨度自锚式悬索桥主缆线形的计算结果表明，　

抛物线法对成桥恒载状态的计算误差很小，一般可满足工程设计和施工的精度要求，但空　

缆吊点坐标和索鞍预偏量的计算误差很大．文中还针对不同矢跨比、跨度、边中跨比和主　

缆应力安全系数的自锚式悬索桥，采用抛物线法进行了主缆线形的误差分析．　

关键词：自锚式悬索桥；分段悬链线；轴向刚度；影响矩阵；非线性规划；主缆；线形；　

索鞍预偏量　

中图分类号：Ｕ４４８．２５　文献标识码：Ａ　

自锚式悬索桥由于其造型美观、不需设置庞大　

的锚锭以及主缆对加劲梁产生巨大的轴向预压应力　

等诸多优点，已经成为中小跨径内颇具竞争力的桥　

型．尤其是在软土地区和城市景观桥梁中，越来越受　

到青睐．但在施工和运营阶段，自锚式悬索桥在结　

构大位移、主缆自重垂度、缆索初内力、加劲梁轴　

向压缩等诸多方面都表现出强烈的非线性，这就　

需要一种较好的主缆线形计算理论，以满足工程　

精度要求．　

自锚式悬索桥的主缆线形计算理论是由地锚式　

悬索桥发展而来，包含了抛物线法、悬链线法、多段　

悬链线法等多种假定．得益于电子计算机技术的飞　

速发展，无论数值解析法还是有限元分析，都在朝着　精细化方向发展和完善¨　ｊ．本文从基本理论出发，