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钢箱拱肋拱桥缆索吊装施工索塔验算

发表时间：2021/5/31 来源：《基层建设》2021年第2期作者：蒋林珊1 李淑梅2

[导读] 摘要：以云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥为例，采用midas有限元分析软件对缆索吊装施工索塔进行验算，新滩溪特大桥施工索塔各项受力及稳定性满足规范要求。

        1 云南云岭高速公路工程咨询有限公司云南昆明 650021
         2 云南云交建工程试验检测有限公司云南昆明 650021
        摘要：以云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥为例，采用midas有限元分析软件对缆索吊装施工索塔进行验算，新滩溪特大桥施工索塔各项受力及稳定性满足规范要求。
        关键词：钢箱拱肋拱桥；缆索吊装施工；索塔；验算
        1 工程概况
        新滩溪大桥采用的无支架缆索吊系统为单索塔不对称式布置，即只在水富岸桥台处设置索塔，绥江岸直接锚固在隧道洞顶上方的山体上。整个缆索吊主索设计跨径为120米+260米，全桥共设计两组承重索，两组工作索。水富岸索塔采用扣索一体塔，扣塔和索塔铰接，塔高61.8米，索塔位于水富岸桥台拱座基础上。绥江岸的主索锚碇位置标高与水富岸索塔顶设置在同一高度。
        索塔主塔架采用φ529×10mm，Q345钢管，每半幅塔采用4根钢管，其中，均采用钢管规格为φ529×10mm钢管，标准节钢管长度为6m，钢管间用φ219×6mm无缝钢管杆件作为平连杆，φ219×6mm无缝钢管杆件作为斜杆进行连接构成格构体系。左右幅格构立柱间采用桁架结构横梁进行连接，采用φ377×6mm，Q235钢管组合作为大斜撑。索塔高62.80米，立柱断面分别为3m×3m。索鞍下方均采用三榀HN600×200×20×20的工字钢焊接形成横纵梁。本次分析中，索塔顶采用4根标准抗拉强度为1770MPa的φ56钢丝绳，索塔中部采用4根标准抗拉强度为1770MPa的φ28钢丝绳。
        2 有限元建模
        本次运用Midas civil有限元软件对索塔进行模拟分析，模型节点个数307，单元数量454个，塔架缆风索采用只受拉桁架单元，其余均采用梁单元进行数值模拟分析，塔底部采用固结约束。
        3 索塔分析
        3.1 强度分析
        云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥，其主塔架承重钢管最大压应力为168.5MPa＜[f]=305MPa，钢箱拱肋拱桥主塔架承重钢管强度符合《钢结构设计标准》（GB50017-2017）要求。
        云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥，其主塔架水平杆、斜联杆最大压应力为66.5MPa＜[f]=215MPa，钢箱拱肋拱桥主塔架水平杆、斜联杆强度符合《钢结构设计标准》（GB50017-2017）要求。
        云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥，其主塔架塔顶索鞍垫梁最大压应力为173.5MPa＜[f]=305MPa，钢箱拱肋拱桥主塔架塔顶索鞍垫梁强度符合《钢结构设计标准》（GB50017-2017）要求。
        云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥，其主塔架中扣索索鞍垫梁最大压应力为95.4MPa＜[f]=305MPa，钢箱拱肋拱桥主塔架中扣索索鞍垫梁强度符合《钢结构设计标准》（GB50017-2017）要求。
        3.2 稳定性分析
        采用线性屈曲理论对该桥进行特征值稳定分析，在自重、主索、牵引索、起重索、工作索、扣索等作用下进行稳定分析计算。索塔在不变荷载和可变荷载工况组合下，索塔前4阶失稳模态分析结果见图1～图4所示。        云南省水富至绥江二级公路新滩溪特大钢箱拱肋拱桥索塔1阶失稳模态至4阶失稳模态的稳定系数分别为3.69、13.5、14.2、14.4，1阶失稳系数大于3，塔架整体稳定性满足规范要求。
        4 结论
        （1）新滩溪大桥缆索吊装施工，钢箱拱肋拱桥索塔主塔架承重钢管、水平杆、斜联杆、塔顶索鞍垫梁及扣索索鞍垫梁强度符合规范要求。
        （2）新滩溪大桥缆索吊装施工，钢箱拱肋拱桥索塔1阶失稳模态至4阶失稳模态的稳定系数分别为3.69、13.5、14.2、14.4，1阶失稳系数大于3，钢箱拱肋拱桥索塔稳定性符合规范要求。
        参考文献：
        [1]中交公路规划设计院有限公司.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：JTG 3362-2018[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2018.
        [2]中交公路规划设计院有限公司.公路桥涵设计通用规范：JTG D60-2015[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.
        [3]中交一公局集团有限公司.公路桥涵施工技术规范：JTG/T 3650-2020[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2020.
        作者简介：蒋林珊（1989-），男，云南曲靖人，硕士研究生，工程师，从事桥梁结构加固与施工控制。