山区大跨径钢筋混凝土拱桥扣索索力优化分析研究

黄香健　王华

摘要：大跨径钢筋混凝土拱桥进行悬臂浇筑时，需要通过合理的扣索索力来保证拱肋线形以及受力处于可控范围。文章建立全桥有限元模型，引入弹性-刚性支撑法以及优化理论，对施工期扣索索力进行了计算分析。通过施加计算优化后的索力值，成拱后拱圈挠度平缓，拱顶附近挠度平均减幅为5.4%;施工中拱肋应力处于上下波动状态并最终趋于全截面受压，优化后应力最大值减小，截面受力更为均匀合理。研究结果表明，弹性-刚性支撑法与优化理论相结合，更好地兼顾拱圈施工中的变形及受力，可作为扣索索力计算参考。

关键词：悬臂浇筑;扣索索力;弹性-刚性支撑;索力优化

中国分类号：U443.38文章标识码：A140514

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目前拱桥悬臂施工建设中，主要采取拼装法以及现浇法，前者多见于钢拱桥，后者主要应用于钢筋混凝土拱桥中。悬臂浇筑施工多采用斜拉扣挂方式，以保证拱圈成拱状态下线形以及受力符合要求，合理的扣索索力可以使得拱圈成拱时的目标状态达到最优。根据众多学者所做的研究，扣索索力主要有零位移法[1]、零弯矩法[2]、力矩平衡法[3]、正装迭代法[4]以及优化算法[5-6]等。上述方法中，零位移法很难使得扣索理论倾角与实际相符，同时索力计算值容易出现受压情况，这在实际中是不可能发生的;零弯矩法则没有将拱肋施工时的切位移考虑在内，同时求出的索力会以负值出现而失真;力矩平衡法多用于初始索力计算，且线形控制无法完全满足目标状态;正装迭代法通过模拟实际施工工序，结合影响矩阵迭代达到成拱状态，迭代次数较多，迭代初值选择要求较高。……