拱桥吊杆索力张拉值拟合方法

王康+习凤

【摘 要】在桥梁电算过程中提出了一种吊杆力张拉值的拟合方法，根据给定吊杆力目标值和实际maidas计算值反算的差值.反加在按照该模型吊杆所需输入的张拉值上，如此反复迭代多次直至全桥各吊杆索力实测值与目标值相吻合，线形也与设计值接近，其他类似拱桥也可运用此方法。

【关键词】系杆拱桥；吊杆力；计算值；目标值

一、工程实例概况

海南博鳌核心区沙美内海旅游道路设计起点在培兰村南侧，与环湖北路相交，终点位于玉带滩靠近深山村处，与环湖东路相交，道路全长6.4km，占地总面积约为377.6亩。本桥的跨径为（50+70+50）m采用刚性系杆刚性拱，柔性吊杆。边中跨计算跨径分别为47.6m、67.6m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/4，边拱矢高11.9m，中拱矢高16.9m。拱肋采用圆端型钢管混凝土，边拱钢管宽160cm，拱肋高为120cm，钢管及腹板壁厚1.8cm，内充C50微膨胀混凝土；中拱钢管宽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，边拱每片拱肋设吊杆9根；中拱每片拱肋设吊杆13根。吊杆采用127？7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。

二、吊杆张拉力的拟合方法的提出

采用midas有限元软件对全桥进行模拟，因为本桥是简支体系的系杆拱桥，所以分析时只需对其上部结构进行分析就能得到我们所需要的数据，两拱角处最短吊杆采用OVMLZM7-127Ⅳ型吊杆，其余吊杆均采用OVMLZM7-127Ⅰ型吊杆，钢丝标准强度为1570MPa，吊杆理论计算长度为张拉端螺母与固定端螺母之间的距离，未考虑桥梁坡度和预拱度的影响，锚具采用LZM7-127冷铸锚，梁底为固定端，拱上为张拉端。

吊杆张拉采用分批次张拉，中跨的张拉顺序为4号-5号-6号-7号-3号-2号-1号，而边跨的张拉顺序为3号-4号-5号-2号-1号，而每一号对应的是前后左右对称的四根吊杆，四根为一次，张拉值也随着张拉顺序的不同而不同，模拟时应严格整个吊杆张拉过程顺序进行。

通过材料计算笔者发现，单纯按照设计输入吊杆张拉控制力，通过midas计算所得到的吊杆力和目标值有一定的差距，经过深入分析笔者发现，已经模拟成桁架单元的X吊杆在张拉的过程中，身边的吊杆会出现较大的压力，这种现象与实际施工过程中是严重不符的，所以笔者要提出一种使吊杆力达到目标值的一种拟合方法，拟合方法主要分两步（1）通过midas张拉控制应力按设计目标值输入，计算得出初始吊杆力F1。（2）将计算出的初始吊杆力F1与目标值F的差值△F反加在midas张拉控制应力输入值之中，再运行midas算出此时的吊杆力F2。（3）不停的反复进行第一和第二步骤，使得电算过后的吊杆力与目标值差的绝对值与目标值的比值不超过3%即可停止。

三、吊杆张拉力拟合方法的实际运用

（一）计算吊杆初始张拉力

笔者通过对九曲江系杆拱桥的模拟，得到初始吊杆力F1。

通过表1，表2的初始吊杆力F1的值与目标值的对比，笔者发现此时得到的初始吊杆力值与目标值有很大的差距。

（二）吊杆力差值反加

笔者通过计算出的吊杆力差值△F的反加吊杆力控制值，经midas软件计算得到此时的吊杆力F2。

通过表3吊杆力F2的值，笔者发现经过一轮力的反加，吊杆力F2比吊杆力F1更加接近目标值，但是还是不能达到吊杆力与目标值差的绝对值与目标值的比值不超过3%的要求，故应继续按这种方法继续反加，直至满足要求为止。

（三）索力调整后最终的索力值

笔者通过多次的反加力发现，九曲江系杆拱桥中跨经过7次这样的拟合过程最终完美达到我们所需要的3%的要求，而邊跨只需经过4次这样的拟合过程就能够达到所需要求。

（四）拟合过程

根据拟合过程可以看出开始的两次反加力比较大，而后面几次都是微调，吊杆力初值F1离目标值有一段距离，经过不断的调整后慢慢的接近目标值，而且由于中跨比边跨长的原因，不难发现中跨的拟合次数明显比边跨要多，说明同一种类型的桥，跨径越大，需要拟合的次数就越多。

四、结 语

提出了一种在模拟系杆拱桥吊杆张拉过程中确定张拉力的拟合方法，最终结果表明，通过这种吊杆力的多次反加和拟合，使得吊杆力与目标值能够很好的吻合，该方法大大的减少了在midas模拟吊杆过程中确定吊杆力的工作量，提高了建模效率，得到了良好的效果，该方法和思路同样适合其他类似拱桥。

参考文献：

[1]叶梅新，许润锋，谢晓慧.确定系杆拱桥吊杆索力张拉值的方法.交通科学与工程[J]，第26卷第1期2010年3月.

[2]彭宣茂.系杆拱桥吊杆初始张拉力的计算方法[J].水利水电科技进展，2000，20（6）：26-28..