基于ANSYS 的钢管混凝土拱桥吊杆二次张拉力确定

路大鹏

(中铁十局集团，山东 济南 250000)

为了使拱桥成桥后达到合理成桥状态，系杆拱桥的施工通常对吊杆采用二次张拉的工艺，使成桥后吊杆力达到设计值，可见吊杆的张拉控制是系杆拱桥施工过程中非常关键的一步，直接影响系杆拱桥的正常使用以及服役年限。在拱桥施工过程中，吊杆的逐步张拉伴随着拱肋和主梁的变形，整个拱桥结构的变形与受力变化十分复杂。因此在吊杆二次张拉中，确定每步张拉的施工张拉力，使所有吊杆张拉完成后内力符合设计要求就显得非常重要，也是拱桥施工控制中最为复杂的一个环节。当前，多数确定二次张拉时施工张拉力的方法都基于影响矩阵法原理［1-4］，其核心就是影响矩阵的形成，但是多数形成影响矩阵的方法都非常繁琐［5-6］，这在一定程度上给计算人员带来许多不变。虽然也有文献曾提出一些形成影响矩阵的简便方法，但是并没有经过实例验证［7］。针对以上问题，以一座80 m 的铁路系杆拱桥为研究对象，首先基于ANSYS 有限元分析软件，利用正装迭代法对吊杆的初张拉过程进行了详细的模拟，得到二次张拉前各吊杆内力;然后介绍了利用ANSYS 对单元的降温功能形成影响矩阵的方法，计算出二次张拉时每步张拉的施工张拉力;最后利用正装法对二次张拉过程进行模拟，得到成桥后吊杆力符合设计要求，这说明得到的施工张拉力是合理的，验证了降温法形成影响矩阵的正确性。

1 工程背景

大桥结构为钢管混凝土系杆拱结构，计算跨径80 m，梁长83 m，主梁采用箱形截面，拱肋为钢管混凝土结构，哑铃型断面，拱轴线为悬链线，拱肋与主梁的刚度之比为，属于刚性系梁刚性拱。……