顏東煌+潘權(quán)

摘要：針對(duì)軌索移梁新工藝在懸索橋建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，將軌索節(jié)段離散成兩節(jié)點(diǎn)直線單元，建立軌索移梁系統(tǒng)空載狀態(tài)下的整體力學(xué)分析模型，推導(dǎo)出主纜、吊索、軌索等各構(gòu)件受力狀態(tài)的計(jì)算方程并求解.設(shè)計(jì)制作了矮寨懸索橋軌索移梁體系的整體縮尺模型并將模型試驗(yàn)與理論分析結(jié)果進(jìn)行了比較.本文所提方法的計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，表明本文計(jì)算分析方法正確有效，能解決軌索移梁工藝整體分析求解問(wèn)題，并可簡(jiǎn)化計(jì)算分析過(guò)程，計(jì)算精度和結(jié)果能夠應(yīng)用于工程的初態(tài)分析和求解，是一種適合于軌索移梁工藝空載狀態(tài)下找形計(jì)算分析方法.

關(guān)鍵詞：懸索橋;主梁施工;軌索移梁工藝;力學(xué)分析;模型試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ForceAnalysisandModelTestforNewRailCable

LaunchingMethodunderNonloadingCondition

YANDonghuang，PANQuan

（SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，ChangshaUnivofScienceandTechnology，Changsha，Hunan410114，China）

Abstract：Theintegralmechanicmodelofthenonloadingrailcablelaunchingsystemwasestablishedtodealwiththestiffeninggirdersconstructioninsuspensionbridge.Therailcablesegmentwasdiscretizedintotwonodelineelement.Andthegoverningequationsfortherailcablelaunchingsystem，whichconsistsofthemaincable，thesling，thesaddleandtherailcable，weredetermined.Moreover，a1∶33reducedscaleexperimentalmodelfortherailcablelaunchingsystemofAizhaisuspensionbridgewasconstructed.Theconclusionsobtainedfromthetheoreticalanalysisandexperimentswerecompared.Itisshownthattheresultsofpresentedcalculationmethodmatchwellwiththatfromthemodeltest.Also，theaccuracyandeffectivenessoftheproposedmethodaremanifested，whichcanbeusedtosolvetheproblemaboutrailcablelaunchingsystemandsimplifythecalculatingprocess.Thecalculationaccuracyandresultsforthismethodcanbeemployedtotheinitialstateanalysis.Thisindicatesthattherecommendedanalyticalmethodissuitableforshapelookingcalculationandanalysisofthenonloadingrailcablelaunchingtechnology.

Keywords：suspensionbridges;stiffeninggirderconstruction;railcablelaunchingmethod;mechanicalanalysis;modeltest

為了便于運(yùn)輸，在山區(qū)修建大跨度地錨式懸索橋時(shí)常采用鋼桁梁的主梁形式，例如，中國(guó)修建的四渡河大橋、壩陵河大橋和矮寨大橋等.主梁施工是山區(qū)大跨徑懸索橋施工的難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外可行并適應(yīng)于山區(qū)大跨度懸索橋主梁施工的方法主要有纜索吊機(jī)施工法、橋面吊機(jī)施工法[1]和軌索移梁施工法[2]等，各種施工方法均有成功的案例，但從適用跨徑、施工工期、永久用鋼量和輔助施工設(shè)施等存在較大差異.軌索移梁施工方法通過(guò)整體模型試驗(yàn)[3]和足尺模型試驗(yàn)[4]驗(yàn)證了方案可行，并首次在矮寨大橋主梁架設(shè)中成功使用，1000.5m長(zhǎng)的鋼桁梁安裝只用了2.5個(gè)月[2]，大大節(jié)省了工期，減少了鋼桁梁永久用鋼量，體現(xiàn)了新工藝旺盛的生命力，但該工藝尚處于首次實(shí)橋使用階段，要大量推廣還需要積累更多的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)該工藝的認(rèn)識(shí)和研究仍有待進(jìn)一步加深，例如移梁體系分析過(guò)程能否進(jìn)一步簡(jiǎn)化，工藝流程能否進(jìn)一步優(yōu)化，設(shè)備和操作能否標(biāo)準(zhǔn)化等等，這些都制約著該方法能否全面推廣和應(yīng)用.

由主纜、吊索、吊鞍、軌索等組成的移梁系統(tǒng)為雙層柔性懸索體系，索系一旦受力，體系將發(fā)生比較明顯的變形，通過(guò)這種變形將使荷載在索結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中按剛度分配[4].對(duì)于長(zhǎng)而柔的吊索結(jié)構(gòu)，在軌索張拉和移梁荷載作用下會(huì)伸長(zhǎng)和偏位，其變化量不容忽視，在體系變形協(xié)調(diào)關(guān)系中須考慮這個(gè)影響，同時(shí)軌索張拉過(guò)程中吊索力是未知的，需要從體系變形協(xié)調(diào)關(guān)系中隱性求解等等，這就給靜力分析和求解帶來(lái)了難度和復(fù)雜性.在該工藝研發(fā)過(guò)程中，將主纜和軌索均當(dāng)成分段懸鏈線用有限元方法求解，計(jì)算過(guò)程較繁雜，且軌索有較大預(yù)張拉力，與兩端只考慮自重作用下和吊索力的懸索節(jié)段受力有一定的差異.為了簡(jiǎn)化軌索移梁工藝空載找形分析過(guò)程，根據(jù)柔索力學(xué)分析的基本假定，本文用解析方法，在吊索力未知的情況下，考慮吊索的彈性伸長(zhǎng)，建立主纜、吊索、軌索的整體力學(xué)模型并編程求解.計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果、模型試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明，本文分析方法是正確的，可以用到類似結(jié)構(gòu)的工程計(jì)算分析中.