柯鵬

【摘要】本文以某剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋為依托工程，通過對橋梁合龍全過程進行有限元仿真計算，研究分析了橋梁中跨合龍前最大懸臂狀態(tài)下的合龍口變形和結構應力對溫度變化、吊機站位和邊支點升降等不確定因素的敏感性，確定它們之間的敏感性關系，為橋梁順利合龍?zhí)峁┝思夹g支撐，可為同類橋梁合龍施工提供參考。

【關鍵詞】鋼桁梁橋;合龍;敏感性分析;不確定因素

剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋是一種新型橋梁結構形式，鑒于這種橋型在國內應用較少，可借鑒的設計、施工和監(jiān)控等方面的經驗少，因此往往很難準確地把握此類橋梁在合龍過程中不同外界因素對其應力及線形的干擾，所以對影響該類橋梁中跨合龍的參數進行有效識別，并進行敏感性分析對橋梁合龍十分必要[3]。筆者以某大跨徑剛性懸索加勁鋼桁梁為背景，通過建立大型的空間有限元仿真計算模型，系統(tǒng)研究了溫度變化、吊機站位和邊支點升降對合龍口變形及結構應力的影響規(guī)律，得出的結論可為今后同類橋梁合龍?zhí)峁﹨⒖肌?/p>

1.工程依托背景

本文以某跨徑為（135+270+135）m的剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋為工程背景，其結構為雙層橋面的路軌共建形式，上層為雙向六車道及兩側人行道，下層為雙線城市軌道交通，鋼桁梁采用矩形斷面，桁寬26.7m，桁高12.483m，準節(jié)間長12.2m，全橋共44個節(jié)段，全長540m。橋梁中跨合龍采用“下降邊支點+P1墩鋼桁梁整體縱移”的方式，中跨合龍段位于11#節(jié)段，合龍前中跨側的兩臺橋面吊機均站位9#節(jié)段。由于橋梁合龍前合龍口的線形及結構應力會受外界因素（如溫度變化、吊機站位和邊支點升降等）的影響，因此必須要對這些影響因素進行研究分析，以確定這些參數對橋梁結構的敏感性，保證橋梁順利合龍。橋梁結構布置見圖1～圖2。

2.結構計算模型

通過采用Midas civil有限元軟件仿真計算來模擬實際施工過程中的不確定因素變化，模型結構節(jié)點劃分及離散單元見圖3。假定各個不確定因素（溫度變化、吊機站位和邊支點升降）之間相互獨立，每次只考慮一個因素變動，其他因素不變，由此來分析這個可變因素對橋梁合龍口變形及結構應力的影響程度，并利用數據擬合的方式確定對應的函數變化關系，分類來比較各個不確定因素對結構的敏感程度[4]。

3.合龍口敏感性分析

橋梁中跨合龍工況為施工階段最為關鍵的工況之一，對于鋼桁梁橋中跨合龍施工方法來說，一些敏感性參數變化（溫度變化、吊機站位和邊支點升降等）會對合龍口狀態(tài)造成影響，需要這些參數進行敏感性分析計算，以保證橋梁順利合龍。分析時，以鋼桁梁合龍口前端變形、中跨側弦桿根部應力作為主要評價指標，通過有限元模型中不同的仿真計算參數來模擬實際橋梁結構作用的變化，涉及到的仿真計算參數主要有溫度變化、吊機站位和邊支點升降等。

3.1 溫度變化

本橋設計基準合龍溫度為20℃，當合龍口線形存在偏差時，可通過適當調整實際合龍溫度對合龍口的姿態(tài)進行調整，這里按升溫、降溫5℃和10℃四種情況考慮溫度變化對合龍口狀態(tài)的影響。溫度變化對合龍口狀態(tài)的影響見下表1。

由表1可以看出：（1）溫度變化對弦桿根部應力影響較小;（2）溫度變化與合龍口水平變形基本呈線性關系變化;（3）溫度變化對于合龍口豎向變形影響較小，對于合龍口水平變形影響較大。

通過上面的數據分析可以判斷：溫度變化對合龍口水平變形的敏感性較大，故針對合龍口的水平偏差，可通過改變合龍溫度的方式來調整合龍口誤差。

3.2吊機站位

架梁吊機自重230t，合龍前，站位9#節(jié)間，現(xiàn)場可通過改變吊機占位，達到改變懸臂前端合龍口線形的目的。吊機站位對合龍口狀態(tài)的影響見下表2。

由表2可以看出：（1）吊機站位對弦桿根部應力影響較小;（2）吊機站位對合龍口豎向、水平變形影響均較小。

通過上面的數據分析可以判斷：由于結構剛度較大，吊機站位對合龍口變形的敏感性較小，故針對合龍口偏差較小時，可通過改變吊機站位的方式來調整合龍口誤差。

3.3邊支點升降

邊支座采用后安裝的方式施工，因此現(xiàn)場可以通過改變邊支點高程，達到調整中跨合龍口線形的目的。這里按小里程側邊支點上升、下降10mm和20mm四種情況考慮其對合龍口狀態(tài)的影響。邊支點升降對合龍口狀態(tài)的影響見下表3。

由表3可以看出：（1）邊支點升降對弦桿根部應力影響較小;（2）邊支點升降與合龍口豎向變形基本呈線性關系變化;（3）邊支點升降對合龍口豎向變形影響較大，對于合龍口水平變形影響較小。

通過上面的數據分析可以判斷：邊支點升降對合龍口豎向變形的敏感性較大，故針對合龍口的豎向偏差，可通過邊支點升降的方式來調整合龍口誤差。

4.結論

橋梁結構施工過程復雜，在合龍前應對結構進行敏感性分析，準確把握各種不確定因素對結構的影響，精準地分析結構應力及線形變化，為橋梁合龍?zhí)峁┘夹g保障。本文以某成功合龍的剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋為依托工程，研究分析了橋梁在最大懸臂狀態(tài)時中跨合龍口的變形和結構應力對溫度變化、吊機站位和邊支點升降等因素的敏感性，并得出如下結論：

4.1剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁橋的結構自身剛度較大，結構應力對各種不確定因素的敏感性較小。

4.2溫度變化對橋梁合龍口水平變形基本呈線性關系變化。

4.3邊支點升降對橋梁合龍口豎向變形基本呈線性形關系變化。

4.4溫度變化、邊支點升降對合龍口變形的敏感性較大，故針對合龍口存在偏差時，一般可采用此方法;吊機站位對合龍口變形的敏感性較小，故針對合龍口的誤差較小時，可采用此方法。

參考文獻

[1]程翔云.橋梁理論與計算[M].北京：人民交通出版社，1990.

[2]江浩.淺談大跨度鋼結構橋梁的施工技術[J].智能城市，2016（12）：188.

[3]張俊光，劉永健等.剛性懸索加勁鋼桁梁橋結構參數敏感性分析[J].鄭州大學學報，2010（9）：55-59.

[4]孫中洋，李家龍.大跨徑預應力混凝土斜拉橋變形及應力敏感性分析[J].公路交通技術，2016（4）：76-79.

[5]王驚旻，張沫.淺談特大跨度鋼桁梁橋施工過程監(jiān)控的力學分析[J].四川建材，2017（5）：113-115.

[6]陳玉驥，伍洪澤.鋼桁梁橋縱梁和橫梁的受力分析[J].中國有色金屬學報，1996（2）：151-155.

【中圖分類號】TU393.3

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2020）02-0058-03