拱橋吊桿索力張拉值擬合方法

王康+習鳳

【摘 要】在橋梁電算過程中提出了一種吊桿力張拉值的擬合方法，根據給定吊桿力目標值和實際maidas計算值反算的差值.反加在按照該模型吊桿所需輸入的張拉值上，如此反復迭代多次直至全橋各吊桿索力實測值與目標值相吻合，線形也與設計值接近，其他類似拱橋也可運用此方法。

【關鍵詞】系桿拱橋；吊桿力；計算值；目標值

一、工程實例概況

海南博鰲核心區沙美內海旅游道路設計起點在培蘭村南側，與環湖北路相交，終點位于玉帶灘靠近深山村處，與環湖東路相交，道路全長6.4km，占地總面積約為377.6畝。本橋的跨徑為（50+70+50）m采用剛性系桿剛性拱，柔性吊桿。邊中跨計算跨徑分別為47.6m、67.6m，拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/4，邊拱矢高11.9m，中拱矢高16.9m。拱肋采用圓端型鋼管混凝土，邊拱鋼管寬160cm，拱肋高為120cm，鋼管及腹板壁厚1.8cm，內充C50微膨脹混凝土；中拱鋼管寬160cm，拱肋高為140cm，鋼管及腹板壁厚1.8cm，內充C50微膨脹混凝土。系桿采用箱形斷面，吊桿處高為188cm，底寬為300cm，壁厚100cm。吊桿間距為4.6m，邊拱每片拱肋設吊桿9根；中拱每片拱肋設吊桿13根。吊桿采用127？7的鍍鋅高強鋼絲索，橋面以上2m高度外包不銹鋼套管；中橫梁高度為184～206cm，寬60cm；端橫梁采用箱型斷面，高184m～206cm，寬300cm。橋面2%橫坡通過橫梁高度的變化進行調整；橋面板采用整體式實心板，厚25cm。風撐采用桁架風撐，由外徑80cm和60cm鋼管焊接而成。

二、吊桿張拉力的擬合方法的提出

采用midas有限元軟件對全橋進行模擬，因為本橋是簡支體系的系桿拱橋，所以分析時只需對其上部結構進行分析就能得到我們所需要的數據，兩拱角處最短吊桿采用OVMLZM7-127Ⅳ型吊桿，其余吊桿均采用OVMLZM7-127Ⅰ型吊桿，鋼絲標準強度為1570MPa，吊桿理論計算長度為張拉端螺母與固定端螺母之間的距離，未考慮橋梁坡度和預拱度的影響，錨具采用LZM7-127冷鑄錨，梁底為固定端，拱上為張拉端。

吊桿張拉采用分批次張拉，中跨的張拉順序為4號-5號-6號-7號-3號-2號-1號，而邊跨的張拉順序為3號-4號-5號-2號-1號，而每一號對應的是前后左右對稱的四根吊桿，四根為一次，張拉值也隨著張拉順序的不同而不同，模擬時應嚴格整個吊桿張拉過程順序進行。

通過材料計算筆者發現，單純按照設計輸入吊桿張拉控制力，通過midas計算所得到的吊桿力和目標值有一定的差距，經過深入分析筆者發現，已經模擬成桁架單元的X吊桿在張拉的過程中，身邊的吊桿會出現較大的壓力，這種現象與實際施工過程中是嚴重不符的，所以筆者要提出一種使吊桿力達到目標值的一種擬合方法，擬合方法主要分兩步（1）通過midas張拉控制應力按設計目標值輸入，計算得出初始吊桿力F1。（2）將計算出的初始吊桿力F1與目標值F的差值△F反加在midas張拉控制應力輸入值之中，再運行midas算出此時的吊桿力F2。（3）不停的反復進行第一和第二步驟，使得電算過后的吊桿力與目標值差的絕對值與目標值的比值不超過3%即可停止。

三、吊桿張拉力擬合方法的實際運用

（一）計算吊桿初始張拉力

筆者通過對九曲江系桿拱橋的模擬，得到初始吊桿力F1。

通過表1，表2的初始吊桿力F1的值與目標值的對比，筆者發現此時得到的初始吊桿力值與目標值有很大的差距。

（二）吊桿力差值反加

筆者通過計算出的吊桿力差值△F的反加吊桿力控制值，經midas軟件計算得到此時的吊桿力F2。

通過表3吊桿力F2的值，筆者發現經過一輪力的反加，吊桿力F2比吊桿力F1更加接近目標值，但是還是不能達到吊桿力與目標值差的絕對值與目標值的比值不超過3%的要求，故應繼續按這種方法繼續反加，直至滿足要求為止。

（三）索力調整后最終的索力值

筆者通過多次的反加力發現，九曲江系桿拱橋中跨經過7次這樣的擬合過程最終完美達到我們所需要的3%的要求，而邊跨只需經過4次這樣的擬合過程就能夠達到所需要求。

（四）擬合過程

根據擬合過程可以看出開始的兩次反加力比較大，而后面幾次都是微調，吊桿力初值F1離目標值有一段距離，經過不斷的調整后慢慢的接近目標值，而且由于中跨比邊跨長的原因，不難發現中跨的擬合次數明顯比邊跨要多，說明同一種類型的橋，跨徑越大，需要擬合的次數就越多。

四、結 語

提出了一種在模擬系桿拱橋吊桿張拉過程中確定張拉力的擬合方法，最終結果表明，通過這種吊桿力的多次反加和擬合，使得吊桿力與目標值能夠很好的吻合，該方法大大的減少了在midas模擬吊桿過程中確定吊桿力的工作量，提高了建模效率，得到了良好的效果，該方法和思路同樣適合其他類似拱橋。

參考文獻：

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[2]彭宣茂.系桿拱橋吊桿初始張拉力的計算方法[J].水利水電科技進展，2000，20（6）：26-28..