于琳
中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司
摘要：提篮拱桥是梁、拱肋、吊杆等构件协同受力的体系，其中吊杆作为成桥运营阶段的主动受力构件，其索力的合理与否将直接影响成桥后桥梁的线形和内力分布。但提篮拱桥施工中，由于施工误差、温度影响、混凝土的收缩徐变、现场施工材料误差等诸多因素的影响，均会使提篮拱桥在施工结束后的吊杆索力与设计索力产生偏差。因此通过索力调整确保吊杆中索力大小满足设计要求便显得十分关键。
关键字：钢管混凝土，提篮拱桥，高速铁路，二次调索
1 工程概况
某某特大桥全长10071m，在289#墩-290#墩处以116m提篮拱形式跨越规划赣粤运河,系梁全长116m，理论跨径112m，矢跨比1/5，拱肋平内矢高22.4m，拱肋采用悬链线线型。拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高度3m，钢管直径为1.2m，拱肋在横桥向内倾9度角，形成提篮式，上、下钢管及腹腔均为钢混组合结构，管内填充C50自密实补偿收缩砼。吊杆共48根，采用尼尔森体系、LZM7-127（I）型吊杆系统，横桥向水平夹角为81°，纵向间距8米，冷铸镦头锚，索体采用PES(FD)低应力防腐索体，内设光栅传感器。
2 全桥有限元分析模型的建立
采用桥梁专用有限元软件Midas/Civil建立系杆拱桥的整体空间模型。根据大桥的设计图纸所提供的资料，对拱桥结构模型进行离散化。
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图2.1 特大桥Midas/Civil计算模型示意图
有限元模型中系梁、拱肋和横向风撑采用梁单元模拟，吊杆采用桁架单元进行模拟。吊杆与纵梁相交截面设置节点，并通过设置主从节点的方式与系梁进行刚性连接。纵梁采用杆系单元进行分析计算，横桥向进行适当简化，梁体不考虑普通钢筋的抗弯性能。图2.1为特大桥Midas/Civil计算模型示意图，全桥共分为530个单元和475个节点。
3 吊杆索力的现场测试
吊杆作为重要的传力构件，对桥梁的主梁和主拱的受力和变形起着重要的作用，其内力在桥梁建造过程中随着工况在不断的变化。本项目监控桥梁吊杆共计12组48根吊杆，各个吊杆之间相互关联相互影响，因此要在吊杆张拉过程中对吊杆的实时索力进行监控，根据吊杆的实时索力进行张拉控制并将各组吊杆调整至目标索力，其监测过程如图3.1所示。
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图3.1 吊杆索力监控
4 影响矩阵法及确定影响矩阵
影响矩阵法既可用于系杆拱桥成桥目标索力的计算，又可用于施工中的索力调整计算，实现了结构优化和结构调值的统一。
在二次张拉阶段，由于所有吊索都已安装并且具有初始力，此时对整个拱桥受力系统中的任何一根吊杆进行张拉都会对其他吊杆的索力产生影响。此时的影响矩阵是在所有索存在的情况下求得的。
影响矩阵法主要有三个概念，分别为受调向量、施调向量和影响矩阵。受调向量与施调向量之间通过影响矩阵进而建立起一定的线性关系。
经过计算，本桥影响矩阵如表3-1所示。
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5 用索力动测仪测吊杆索力
该特大系杆拱桥吊杆索力监控采用频率法对索力进行监控，索力的测试采用索力仪频谱法检测吊索拉力。测定时采用专用夹具将加速度仪固定在吊杆上，由磁带记录仪和数据采集装置同时记录人工激振和环境随机振动引起的吊杆横向振动响应，经频谱分析得到吊杆的多阶段横向振动频率，基于监控数据通过修正计算出吊杆的索力值。
将调索后目标索力值、调索前实测索力值以及步骤1获得的影响矩阵，代入公式T = A-1·(P-P0)求出本次索力调整值，按照计算出的索力调整值，按照设计张拉顺序，依次施工调整索力，同时测量监控桥梁线形，直至所有吊杆索力调整完成，如图三所示；再一次实际测量吊杆索力值，计算其与目标索力值的误差，若小于3%，则调索完毕；若大于3%，则再一次计算调整索力值，进行吊杆索力调整，直至满足误差要求。
6 结论
本文方法可广泛应用高速铁路钢管混凝土提篮拱桥二次调索施工，能够为类似工程提供参考。
参考文献
1.李强，大跨径钢管混凝土系杆拱桥的施工控制及分析研究[D]，合肥工业大学硕士学位论文, 2012
2. 陈宝春，钢管混凝土拱桥设计与施工[M]，人民交通出版社，1999
3. 张兴春，钢管混凝土系杆拱桥施工关键技术及整体稳定性分析[J]，铁道建筑，2012