楊清寶

(山西誠達公路勘察設(shè)計有限公司，山西太原 030600)

0 引言

實際監(jiān)控工作中不會出現(xiàn)監(jiān)測值與計算值完全吻合的情況，兩者偏離較大時就難以進行后續(xù)施工階段的預(yù)測，容易出現(xiàn)成橋狀態(tài)偏離設(shè)計較遠，這就需要進行誤差調(diào)整。誤差調(diào)整從兩方面著手，一方面盡可能消除測量噪聲［1］;另一方面要修正計算模型。計算模型的修正首先要進行參數(shù)識別，即參數(shù)敏感性分析，通過修正敏感參數(shù)忽略次要參數(shù)的影響，達到準確預(yù)測與監(jiān)控的目的。

城市景觀類中小跨徑斜拉橋不乏有采用滿堂支架施工的案例。斜拉橋施工方法和安裝過程與成橋后主梁線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力有密切關(guān)系，同時受混凝土徐變、收縮的影響，使斜拉橋在施工中受力十分復(fù)雜［2］。本文主要就主梁容重、整體升降溫、拉索施工張拉索力對斜塔斜拉橋成橋狀態(tài)的影響進行分析，并在新疆阿勒泰紅墩路跨河斜拉橋施工監(jiān)控中得到應(yīng)用。

1 橋梁結(jié)構(gòu)

1.1 橋梁概況

新疆阿勒泰紅墩路跨河斜拉橋主橋為塔梁墩固接的兩跨一聯(lián)獨斜塔單索面斜拉橋，跨徑布置為50.75m+20.25m，主梁為單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，標準梁高2.1m，最大梁高2.9m，橋面寬度24m，按3+7.5+3+7.5+3橫向布置橋面。

主塔高度27.45m，斜拉索采用平行鋼絞線，拉索梁端張拉，塔端采用分絲管與抗滑鍵進行錨固，全橋共設(shè)11對拉索。主梁采用滿堂支架施工，斜拉索全部張拉完成后方可拆除主梁下支架。

1.2 橋梁模型

全橋有限元模型采用橋梁通用空間有限元程序建立，一共劃分24個施工階段。主塔、主梁與主墩均采用梁單元進行模擬，拉索采用桁架單元進行模擬，索的非線性影響通過等效彈性模量進行折減［3］。塔梁墩共節(jié)點，支座及支架約束均采用只受壓彈性支撐進行模擬。施工階段按照實際施工步驟進行模擬。

建?；緟?shù):主塔容重為27.2kN/m3，彈性模量為3.5×104MPa;主梁容重為26.8kN/m3，彈性模量為3.4×104MPa;拉索容重為95.6kN/m3，線脹系數(shù)為1.0×10－5;混凝土收縮終值均為2.0，混凝土收縮徐變終值均為1.5×10－4;主梁預(yù)應(yīng)力采用15.24號鋼絞線，彈性模量1.95×105MPa，張拉控制應(yīng)力1395MPa，松弛率0.035，摩阻系數(shù)為 0.25，偏差系數(shù)為 0.001，錨具變形量為 0.006;大跨側(cè)支座彈簧常數(shù)為17899kN/m3，小跨側(cè)支座彈簧常數(shù)為10655kN/m3，主梁下支架彈簧常數(shù)為2518kN/m3。

2 參數(shù)敏感性分析

2.1 主梁容重敏感性分析

主梁素混凝土容重按實驗室試塊稱重得到，主梁容重計入配筋影響，取值為26.8kN/m3?？紤]到施工中實際澆筑的混凝土與實驗室有差別，并按不利情況假設(shè)脹模、超方等因素引起主梁超重，換算成容重增大2%。主梁容重對成橋狀態(tài)主梁線形、主梁應(yīng)力及拉索索力影響如圖1～圖3所示。

由圖中可看出，采用滿堂支架施工，掛索完成后方能拆除梁下支架的主梁，容重增大2%對成橋狀態(tài)主梁撓度最大影響約為4.5%，對主梁應(yīng)力最大影響約為3.3%，對拉索索力最大影響約為0.32%。可見，滿堂支架法施工的斜塔斜拉橋主梁容重是成橋狀態(tài)非常敏感的參數(shù)。

2.2 整體升降溫敏感性分析

整體升降溫均按阿勒泰地區(qū)可能出現(xiàn)的最大年溫差來取值，其中整體升溫取為34℃，整體降溫取為46℃。整體升降溫對成橋狀態(tài)主梁線形、主梁應(yīng)力以及拉索索力的影響如圖4～圖7所示。

以上分析可看出，整體升溫34℃與整體降溫46℃對成橋狀態(tài)主梁線形、主梁應(yīng)力及拉索索力影響顯著。其中主梁撓度差值最大可達5.5mm，主梁應(yīng)力差值最大為0.6MPa，索力最大影響量110kN。寒冷地區(qū)，年溫差大的情況下同類型橋梁的設(shè)計與施工應(yīng)重視溫差影響。

2.3 拉索張拉索力敏感性分析

拉索張拉索力受張拉機具精度影響等，施工過程中會存在偏差。假設(shè)張拉索力存在±10%偏差，以設(shè)計張拉力計算得到的成橋狀態(tài)作為基準進行對比，影響分析如圖8～圖11所示。

圖8～圖11表明，索力增大(減小)10%引起主梁撓度差值絕對值最大為3.25mm，占成橋狀態(tài)15%;主梁應(yīng)力差值絕對值最大為0.5MPa，占成橋狀態(tài)8.3%;拉索索力差值絕對值最大為240kN，占成橋狀態(tài)10%。拉索張拉索力是成橋狀態(tài)非常敏感的參數(shù)，施工中應(yīng)嚴格控制誤差。

3 成橋狀態(tài)

明確各參數(shù)對目標值的敏感程度后可相應(yīng)的對參數(shù)進行估計與修正。參數(shù)估計［4］是把實測數(shù)據(jù)(結(jié)果)作為已知量，把該結(jié)果的敏感性參數(shù)作為未知量進行反算，或者采用試算法多次試算得到參數(shù)的估計量并對模型進行修正。紅墩路跨河橋通過該方法進行施工監(jiān)控，使得施工成橋狀態(tài)與設(shè)計成橋狀態(tài)基本吻合，主梁標高誤差控制在5%以內(nèi)，主梁與主塔應(yīng)力狀態(tài)良好。成橋后的11對索力值見表1。

表1 成橋索力值

4 結(jié)語

1)通過對斜塔斜拉橋進行參數(shù)分析，以設(shè)計參數(shù)計算得到的成橋狀態(tài)為基準，比較參數(shù)變化時計算得到的主梁撓度、主梁應(yīng)力以及拉索索力差值，得出該橋型的敏感性參數(shù):主梁容重、整體升降溫、拉索索力。2)不計次要參數(shù)的影響，對敏感性參數(shù)做參數(shù)估計，將計算模型修正，同時盡可能的消除測量噪聲，控制計算值與實測值偏差范圍，達到控制橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)偏差的目的。3)將上述方法運用到新疆阿勒泰紅墩路跨河斜拉橋施工監(jiān)控中，取得了良好的效果。

［1］趙文武，幸克貴.預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋自適應(yīng)施工控制分析［J］.工程力學(xué)，2006，23(2):78-83.

［2］劉旭政，黃平明，許漢錚.獨塔斜拉橋參數(shù)敏感性分析［J］.長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，27(6):63-66.

［3］蔣維剛，徐利平.超大跨徑斜拉橋受力特性分析［J］.山西建筑，2011，37(3):161-162.

［4］郝 超.大跨度鋼斜拉橋的施工監(jiān)控及其目標精度值［J］.中國公路學(xué)報，2003，16(1):54-57.

［5］顏東煌，文 鈺，劉光棟，等.斜拉橋的施工最優(yōu)控制［J］.國外公路，1999，19(3):53-58.