大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学分析研究

张华萍，黎淑丽

(江西省高速公路投资集团有限责任公司泰和管理中心，江西 吉安 343700)

大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学分析研究

张华萍，黎淑丽

(江西省高速公路投资集团有限责任公司泰和管理中心，江西 吉安 343700)

通过研究大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学模型，为桥梁设计和施工提供指导，大跨度斜拉桥通常情况下受弯构件最大应力的影响，导致荷载预应力出现挠度回弹，降低的桥的承重能力。对弹性荷载力学分析，通过对大跨度斜拉桥的钢筋表面的应变构件进行优化设计，提高预应力和桥梁的承载力，仿真实验进行了性能测试，采用该设计方法进行大跨度斜拉桥施工，提高了大跨度斜拉桥的荷载，构件的承载力增大。

大跨度斜拉桥；施工；桥梁；荷载

1 问题描述了结构分析

大跨度斜拉桥由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面实现荷载承重，大跨度斜拉桥有A型、倒Y型、H型，强弹性荷载作用下，准确估计大跨度斜拉桥结构推覆侧向承载力，预测大跨度斜拉桥结构的最大弹塑性层间位移，进行施工设计，进行了大跨度斜拉桥结构推覆侧向承载力估计研究主要采用的是离散型线性估计方法，进行单元弹塑性状态下的曲线拟合，通常情况下大跨度斜拉桥受弯构件最大应力的影响，结构抗拉的强度出现在构件的边缘，为了提高受弯构件的承载力及防止构件边缘过早出现裂缝，可在受拉区施加预应力。但是，预应力并不是想加多大就加多大，当预应力加到一定程度后，构件的承载力主要由混凝土抗压强度决定，这时加再大的预应力也提高不了构件的承载力了，因为只要受压区混凝土压碎构件就破坏了。根据区域约束混凝土理论，在需要的区域配置约束箍筋，对混凝土进行约束，使其处于三向受压状态，这样可提高混凝土的抗压强度。基于 Euler-Bernoulli 梁理论，桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，那么在梁受压区配置约束箍筋，则可以很大的提高预应力混凝土梁的承载力。斜拉索塔柱的弹性力学荷载分布如图1所示。

图1 斜拉索塔柱的弹性力学荷载分布

2 斜拉桥的弹性荷载力学模型构建

在受拉区布置约束箍筋则可以防止混凝土在施加预应力阶段因过大的预应力压坏。如果在受拉区加的预应力过大，混凝土发生徐变后，经常出现矮梁反拱过大、梁发生侧移、刚构桥中的立柱开裂等问题，工程质量不宜保证。在受压区也施加一定预应力就可以减少反拱变形过大等问题，在此基础上进行斜拉桥的弹性荷载力学模型构建，根据《斜拉桥预应力混凝土结构技术规程》对采用钢绞线作无粘结预应力筋的受弯构件，在进行正截面承载力计算时，无粘结预应力筋的应力设计值σpu宜按下列公式计算

σpu=σpc+Δσp

(1)

此时，大跨度斜拉桥应力设计值σpu尚应符合下列条件

σpu≤σpu≤fpy

(2)

其中，ε0综合配筋指标不宜大于0.4。根据Lagrange 线性插值约束混凝土理论，大跨度斜拉桥梁约束区域内混凝土约束后强度取值为

fce=(1+f)fc

(3)

(4)

在整体坐标系和局部坐标系变换下，大跨度斜拉桥结构力学分析模型可以通过结构屈服机制，求出受压区高度x，代入下式

(5)

在上述分析和模型构建的基础上，需要进一步分析强弹性荷载作用下的大跨度斜拉桥结构推覆侧向承载力离散估计模型，在进行力学分析和推覆侧向承载分析之前，需要设定大跨度斜拉桥结构的结构构件的基本尺寸分析，由此实现了斜拉桥的弹性荷载力学模型构建。

3 实验分析与结果

在上述模型构建的基础上，进行实验分析，进行大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学加载，当加载到179kN后，NCCb试件挠度增加很快，垂直裂缝宽度越来越大，受压区渐渐出现纵向裂缝，保护层混凝土开始脱落。一直加到219kN后，受拉钢筋屈服，受压钢筋压曲，纯弯区混凝土大块脱落，荷载无法再继续增加，通过上述实验方法，得到斜拉桥受拉区的各个构件的弹性荷载力学分析结果见表1。斜拉桥的承载力计算值与试验值对比结果见表2。

表1 弹性荷载力学分析结果

表2 承载力计算值与试验值对比

从上述结果可见，承载力的张拉顺序(先受压区后受拉区)为：受压区：0→0.15σcon(初应力)→σcon持荷5 min→锚固。受拉区：0→0.15σcon(初应力)→1.05σcon(超张拉)→持荷5 min→锚固。

可见，采用本文方法进行大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学分析，指导大跨度斜拉桥施工，提高了大跨度斜拉桥的荷载，构件的承载力增大，具有较好的应用价值。

4 结 语

通过研究大跨度斜拉桥施工的弹性荷载力学模型，为桥梁设计和施工提供指导，大跨度斜拉桥通常情况下受弯构件最大应力的影响，导致荷载预应力出现挠度回弹，降低的桥的承重能力。对弹性荷载力学分析，通过对大跨度斜拉桥的钢筋表面的应变构件进行优化设计，提高预应力和桥梁的承载力，仿真实验进行了性能测试，采用该设计方法进行大跨度斜拉桥施工，提高了大跨度斜拉桥的荷载，构件的承载力增大。

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The analysis and research on elastic load mechanics of long-span bridge construction

ZHANG Hua-ping,LI Shu-li

(Jiangxi Provincial Expressway Investment Group Co.,Ltd.,Econtrol Center of Taihe,Ji′an,Jiangxi 343700,China)

By the elastic load mechanics model of large-span cable-stayed bridge construction, guidance are provided for the design and construction of the bridge, usually, due to the impact of flexural member’s maximum stress in long-span cable-stayed bridge, it is found that rebound of prestressed load deflection occurs, the load-bearing capacity of the bridge Reduces. Elastic Load mechanical analysis, through the strain member in steel surface of long-span cable-stayed bridge to optimize the design, improves the bearing capacity of prestressed bridge, simultaneously, performance was tested by simulation experiment.using this design method of long-span Bridge Construction ,the long-span cable-stayed bridge load was improved, and bearing capacity of members increases.

large span cable-stayed bridge; construction;bridge; load

2015-12-25

张华萍(1979-)，男，江西萍乡人，工程师，研究方向：公路与桥梁。

U445 文献标识码：C 文章编号：1008-3383(2016)02-0074-02