鋼箱拱斜拉掛扣扣索設計技術

付長江

摘 要：在云南大永高速金雞達旦河鋼箱拱施工過程中，采用鋼絞線扣索和鋼絲繩臨時扣索相結合的方案，達到了操作簡單、功效高、成本低的效果，為同類橋梁施工提供借鑒。

關鍵詞：扣索;結構分析;臨時扣索;鋼箱拱

中圖分類號：U443 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0094-02

0概述

金雞達旦河大橋位于華坪至麗江高速公路K74+020處，主橋為265米下承式鋼箱系桿拱橋，永勝岸側引橋為65米簡支鋼箱梁，橋梁全長為490.4米（含混凝土小箱梁和兩岸橋臺）。

拱肋軸線線型采用懸鏈線，理論拱軸線拱腳水平距離為L=265m，矢高為f=53m，矢跨比為1/5，拱軸系數m=1.3;兩拱肋軸線橫向間距為30.6m。

兩片拱肋通過4道K型風撐和2道一字型風撐連為一體。上下游拱肋沿橋軸立面分為25個吊裝節段。標準吊裝節段在橋軸立面水平線上的投影長度10.8m，合攏段在橋軸立面水平線上的投影長度4m。單肋吊裝最重節段為80t。

拱箱采用鋼箱截面，寬2800mm，高度為變高，其中拱腳高4500mm，拱頂4m范圍（水平投影長度）為3500mm高，變高范圍采用水平投影長度上線性漸變。

橋位處溝深水深，無法采用常規的系桿拱先梁后拱的支架法方案，設計最終采用纜索無支架斜拉掛扣拱箱方案。安裝方案總體布置如圖1所示。

1扣索數值分析方法

拱箱安裝是本項目實施的重難點，是本橋成敗的關鍵，扣索的設置更是關鍵中的關鍵。在安裝過程中，每兩段拱箱設置一根鋼絞線扣索，在安裝奇數段拱箱時，采用鋼絲繩臨時扣索。

為使結構分析更簡潔可靠，施工過程扣索分析時只對鋼絞線扣索采用倒裝分析法進行扣段的受力及預抬值進行分析，對鋼絲繩臨時扣索采用驗算復核的方案進行整個扣索系統的安全性復核。

扣索總體布置如圖2所示。

1.1扣索結構建模

扣索分析采用Midas civil 8.6.5.R1空間有限元程序進行。扣索采用桁架單元，拱肋采用梁單元，31個梁單元，6個桁架單元。拱座、扣錨點采用鉸接。橫撐采用獨立節點荷載模擬，拱肋加勁板、橫格板的非模型重量按照重量提高系數進行自重調整。

結構平面模型如圖3所示。

1.2扣索過程控制分析

拱肋安裝過程中，正式扣索設置6索，由拱腳向拱頂依次編號為1#～6#。在安裝過程中，非正式扣索節段吊裝時，均設置臨時扣索。為便于計算，臨時扣索不進行過程分析計算。施工過程共建立了8個施工階段，即CS1～CS8。施工階段劃分如表1。

考慮橫撐在拱肋安裝過程中同步安裝，對扣索索力影響較大，分別列出了兩個施工階段，即CS3、CS6。扣索索力分析及各階段拱肋安裝預抬標高結果如表2、表3所示。

1.3臨時扣索分析

第1、3、5、7、9號節段采用鋼絲繩臨時扣索，即相鄰節段后段正式扣索掛扣完畢后，即卸載，將力轉換至正式扣索受力。

如圖4，每段拱肋臨時扣索采用2根公稱直徑39mm的6X37+FC的1970MPa鋼絲繩。

臨時扣索最大受力不超過50t，采用直接施加作用力的方式進行模擬，超過50t的節段重力由正式扣索承擔。利用MIDAS建模分析在各節段正式扣索的受力情況均在安全范圍內，滿足要求。臨時扣索設置如圖5所示，扣索鋼絲繩通過塔頂索鞍，直接在主地錨利用卷揚機收調。

計算結果表明，正式鋼絞線扣索受力均小于扣索的最大受力，臨時扣索施加50t的拉力，整體扣掛體系結構安全。

2結語

本項目拱箱吊裝僅用了45天，通過臨時鋼絲繩扣索的設置，有效地避免了拱肋前端“低頭”的現象，合攏后拱肋線型達到設計線型，為同類橋梁的施工提供了成熟經驗。